我国煤矿火灾防治技术的现代发展与应用
摘 要：介绍一些我国近几年研究和开发成功的、适用于我国国情的可靠而经济的火灾防治技术与手段,同时给予适当的评价,供有关矿井选择参考,并正确地予以应用。
关键词：矿井火灾煤的自燃倾向性自然发火预测 我国56%的矿井开采易自燃煤层,矿井火灾是一大突出灾害。
百万吨发火率近年虽有所下降,但仍高居不下,达1%强,与世界几个主要产煤国家相比,差距还很大。
尤其是近几年,重大火灾事故还时有发生,给煤炭企业带来难以估量的负面影响,特别是有损于煤炭行业的社会形象,也严重制约着煤炭企业的经济效益。
因此,火灾防治工作依然是煤炭企业领导的一项常抓不懈、重要而艰巨的任务。
我国煤矿的火灾防治技术与手段,尽管还存在某些差距,但不容置疑的是,近几年确实取得了令人瞩目的成绩,有了显著的进步和发展,也为煤矿提供了一批性能良好、质量可靠的适用技术和手段。
但是,在其推广应用的广度和力度上,还很不平衡,当前的迫切任务是:组织力量,加快速度,将它们推向各类煤矿,使其在火灾防治工作中充分发挥作用。
1矿井火灾预测预报技术 1．1煤自燃性鉴定与自然发火测报 （1）煤的自燃倾向性鉴定 此项技术在80年代中期前,应用的是照搬苏联的煤着火温度降低值法。
尽管发现它存在着不少缺点,但由于缺乏自己的技术和手段,仍然不能予以割舍,沿用了几十年。
进入80年代中期,随着新技术的发展,我国才开始开发研制以现代色谱为基础的新一代煤的自燃倾向性鉴定技术和手段。
现已开发出被纳入法规的色谱吸氧鉴定法及其配套仪器ZPJ—1型煤的自燃性测定仪,业已投入实际应用,使我国在这方面的技术和手段步入国际先进行列。
色谱吸氧鉴定法,就是应用现代气相色谱技术与手段,检测煤低温下吸氧的能力(氧量、速度),作为判别煤的自燃倾向性程度。
它的特点是使用了现代色谱技术,测定和计算都由色谱仪及其附件完成,人员不接触有害物质。
该方法已纳入《煤矿安全规程》(1992年版)作为法定方法执行。
它简单易学,操作简便,且无害健康。
（2）煤层最短自然发火期 这是一项实际意义重大、各矿需要迫切、但又非常棘手的任务。
尽管国家在科技攻关项目中,如“八五”攻关项目中,安排过研究,但遗憾的是,目前也只停留在实验室阶段,离实际应用尚有较大的差距,需要加大力度予以研究,才能满足煤矿的需要。
1．2煤层开采过程中的火灾测报 （1）预测预报指标 煤层开采时期的火灾预测预报,我国主要应用气体分析法。
为完善和提高此法的可靠性和灵敏性,近年主要研究开发了更灵敏可靠的检测指标和适应新指标的仪器或装置,以及敏感元件。
关于检测指标,新的研究提出的概念是,CO已不是在任何情况下都可作为唯一的和最灵敏可靠的判别煤自燃火灾的指标。
新的研究结果是,可以使用CO、C2H4及C2H2三个指标,综合地将煤自然发火区分出三个阶段:矿井风流中只出现10－6级的CO时为缓慢氧化阶段;出现10－6级的CO和C2H4时为加速氧化阶段;出现10－6级的CO、C2H4和C2H2时为激烈氧化阶段,此时即将出现明火,矿井处于危急时期。
应用这三个指标,不仅可预测火灾,而且还可判别其阶段,据此而采取不同的防灭火措施。
本项技术已在较多的矿井中应用,但需指出的是,对不同的煤层必须分别对其进行模拟实验,优选其指标的具体应用值,唯有如此,各矿才算是正确地 应用了这一技术。
另外,还应提及的是,上述指标,亦有可能用作判别煤内因火灾熄灭程度的指标,有关单位或矿井不妨进行实验。
此系统是目前我国煤矿使用得比较多的系统,也是基于气体分析的原理。
我国自行研制的系统,已在二十几个矿井中应用,而且近年亦有较大的改进与提高,推出了KJF型系统,除增加了新的检测功能外,又将控制箱移到井下,组成井下检测分站,分站信号则送到地面,由配有微机的总站集中监控。
此种新系统已在几个矿井具体应用,效果尚属满意,在进一步实验考证、积累经验的基础上,具有推广价值。
不足之处是,使用的是分离式传感器,要增加维护量和经费,同时它也不能检测火灾气体全组分中的C2H2。
为适应上述集中检测系统的需要,我国近年还研究开发了多种传感器与之配套,如KGA2型CO传感器(电化学型,测量范围0～010005,误差不大于5%),KGQ1型C2H4传感器(气敏型,测量范围0～0100002)。
此外还有KGQ2型O2传感器,KGS7型CH4和KGQ11型CO2传感器等,都可供火灾气体集中检测系统应用。
但需说明的是,这些传感器目前尚属试用阶段,还需一定时间的检验。
此系统是已经通过国家鉴定的攻关项目(矿井多参数色谱检测系统),其主要的技术特性发挥了气相色谱技术的一系列优势。
多功能:同时用于常量和微量分析,自动进样和切换,常期和灾期分析,预警和示警,打印和制表。
多参数:可分析常量组分,如O2、N2、H2和CH4等,以及微量组分CO、CO2、C2H4和C2H2等,并显示煤自燃的动态过程。
高精度:主要气体的指标值,最小检测浓度:CO和C2H2小于等于5×10－7,C2H4小于等于10－7。
系统全部由微机控制。
为煤矿专门设计的实验室用气相色谱仪,主要技术特征是:多检测器,TCD、FID和CH4转化炉。
高检测性能,并联三柱,分别进样,使得分离效果好。
专用填充柱,使得分析条件规范化。
适于分析常微量矿井大气组分、火灾气体组分和瓦斯突出气体组分等。
实践证明,性能良好,已在几十个矿井中使用,得到好评和认可,一般中小型矿井均可选用。
此系统由1台改装的南京依维柯40—10型中型旅行车,以及采用防震组件保护而组装在其中的2台车载煤矿专用气相色谱仪、1台色谱数据处理工作站及一批必需的配件等组成。
系统的特点是:防震性能优良,在三级公路以及相当于此类的矿用公路上行驶,分析结果不受影响;组装有2台煤矿专用气相色谱仪,可完成矿井大气、火灾气体和瓦斯气体的全分析,色谱仪则装备有性能良好的专用色谱柱,分析周期全过程不超过15min。
机动性好,适用于多矿井而不欲分散设立多处实验室的矿区。
此系统已通过部级鉴定,专家评价较高,使用单位十分满意。
可以推广应用,特别是在一些边远地区的中小型矿井群多单位合作应用。
两者都可供矿井选用。
1.3机电设备与硐室火灾检测系统 我国煤矿近年曾发生多起胶带输送机或机电硐室火灾,并造成重大经济损失或人员伤亡。
应此类事故预测和防治的需要,近几年相继开发出几种装置和仪器设备,如DMF型带式输送机自动灭火系统、DHM型硐室与胶带自动洒水灭火系统,以及之后的改进型,如MZS—1型带式输送机自动洒水灭火系统和KHJ—1型矿井火灾监控系统及自动灭火装置等。
这无疑会为我国煤矿外因火灾的预测预报及防治增添新的手段和能力。