煤矿防灭火设计方案.doc

火灾监测系统第一节 监测方法煤层自燃火灾监测与早期预报是矿井火灾预防与处理的基础，是矿井防灭火的关键。只要能够准确、及时地对煤层自燃火灾进行早期预报，就能有的放矢地采取预防煤层自燃火灾的措施，从而避免自燃事故的发生。对于煤层火灾的预测预报而言，采样监测技术是至关重要的。目前，煤层火灾的监测主要有矿井火灾束管采样监测系统、煤矿安全监控系统和人工检测三种手段。地面固定式矿井火灾束管监测系统是借助束管将矿井井下各测点的气体经抽气泵负压抽取、汇总到指定地点，在借助气相色谱检测装置对束管采集的井下气样进行分析，实现对CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、O2、N2等气体含量的在线监测，其监测结果在以实时监测报告、分析日报等方式提供数据的同时，亦可自动存入数据库中，以便今后对某种气体含量的变化趋势分析，从而实现对矿井自燃火灾的早期预报。安全监控系统可以连续监测CO、CO2、O2等环境参数，根据这些环境参数的变化进行煤层火灾的预报。人工检测一直作为煤层火灾的主要监测手段，人工气体监测主要采用O2、CO、CH4等便携式气体分析仪，由人工直接在各测点进行气体检测，并定期采用气袋取气样，送地面进气相色谱分析，给出气体的成分和浓度，以此判断煤层发火程度。该法适用性强、投入设备少，简单易行，但人工取样工作量大，间隔时间长，不能连续实时进行检测。针对目前地面固定式束管监测系统具有管路长，采样测定滞后时间长，管路积水和粉尘进入管路堵塞后难以处理，人为或其它原因破坏管路的可能性大，管路维护量较大；地面设备多，需专人管理，管理技术要求较高；全套设备所需费用高等缺点，防灭火科研单位研制了KYSC-1型井下移动式火灾气体束管采样系统，该系统全部安装于井下工作面附近，并可移动布置在不同的监测区域，体积小，重量轻，束管管路短，操作、管理及维护方便。该套系统可用于在井下对重点危险区域进行现场连续采样，多个密闭集中采样，现场和实验室分析，监测火灾气体成份的变化，为煤层自燃预测预报提供了有效的手段，为分析煤层发火情况及其变化趋势提供了依据。目前，已在山西省大同、朔州、忻州、阳泉、太原、晋中等地区近200个中小型煤矿进行了应用，效果较好。与该采样系统配套的GC950型煤矿专用火灾气体色谱分析系统，该系统采用日本岛津技术，具有性能稳定、功能齐全、自动化程度高、重复性好、灵敏度高等优点，克服了传统的色谱仪氮气和氧气分离效果差，不能测氢气等缺点；该系统能测定H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6和C2H2 等9种气体，实现了测定氢气这一重要火灾气体，对于指导矿井火灾的治理具有重要的参考价值；采用三气路六通阀定量管进样，配TCD、双FID及镍转化炉，四通道采样分析，一次进样5分钟内完成所有气体分析；检测器均采用单元化设计，先进制造工艺，具有灵敏度高、噪声低、线性范围宽等特点；工作站功能强大、性能稳定，直观、简单、易学。目前该系统已广泛装备到神华集团神东煤炭公司、西山煤电集团、山西潞安集团、山西晋煤集团、中煤平朔分公司等，为及时发现自燃隐患、处理火灾事故等提供了科学依据。第二节 监测系统一、KYSC-1型束管采样系统1、KYSC-1型束管采样系统的组成该系统既具有原束管系统的功能，又克服了原束管系统的一些不足。系统经济适用，维护方便，适用于中小型矿井自然发火的预测预报，也适用于大型矿井高产高效工作面的自然发火预测预报及火灾治理过程中火灾信息的连续检测。该系统由以下三部分组成：(1)抽气束管；(2)抽气泵；(3)采样柜；(4)气水分离器。1.水位计 2.压力控制阀 3.出气口 4.压力表 5.连接法兰 6.连接管道 7.皮管 8.水泵出气口9.水泵进气口 10.皮管 11.负压表 12.流量计 13.八路控制开关 14.气体采样口 15.出水口图3-2-1 采样系统连接图2、KYSC-1型束管采样系统技术参数1)供电电压：660V380V；2)功率：4kW；3)供水量：1m3/h；4)抽气量：1.35m3/min；5)负压：0.087MPa；6)抽气距离：5000m。二、GC950型煤矿专用色谱分析系统技术特点和参数图3-2-2煤矿专用气相色谱分析系统配置简图3-2-3煤矿专用色谱分析系统连接示意图主要特点1、该仪器采用日本岛津技术，具有性能稳定、功能齐全、自动化程度高等优点；2、可以测定H2、O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2共9种气体；3、选用氩气作载气，实现了测定氢气这一重要火灾气体，对于指导矿井火灾的治理具有重要的参考价值；4、采用三气路六通阀定量管进样，配TCD、FID及镍转化炉，从而排除了各组分之间的互相干扰，使重复性、灵敏性和准确性更好；5、CO、CO2及烃类测定采用分时进样，双柱并联共用FID的流程，从而避免了分流进样造成最低检测浓度达不到煤矿安全要求的不足，同时通过进样时间的控制，可以缩短总的分析时间，减轻分析人员的工作量；6、内置不锈钢丝网过滤膜，从而避免了煤矿气体粉尘较多容易堵塞管路的问题；7、检测器均采用单元化设计，先进制造工艺，具有灵敏度高、噪声低、线性范围宽等特点；8、工作站功能强大、性能稳定，直观、简单、易学。设有六种定量方法(归一法，内标，外标，修正归一法，带比例的修正归一法，指数法)，可实现任意多点标样校准，任意多点校准平均，直观显示校准曲线；灵活的峰识别和处理能力，适应各类色谱分析应用。技术参数(1)最小检测浓度：H25ppm；CO、CO22ppm；烃类0.1ppm(2)尺寸：宽606mm高450mm深450mm(3)重量：42 Kg(4)电源：200V、50HZ、2100W(5)热导检测器(TCD)结构：半扩散式、四臂铼钨丝；电源：恒流控制方式；灵敏度：1500mVml/mg(正十六烷)；噪声：0.03mV；飘移：0.1mV/30min(6)火焰离子化检测器(FID)结构：圆筒形收集极、石英喷口；检测限：110-11g/s(正十六烷)；噪声：510-13A；飘移：510-12A/30min(7)柱箱温度范围：10399(增量为1)；控温精度：0.1；可由键盘设定过热保护值(8)检测器温度范围：10399(增量为1)；控温精度：0.01(TCD)和0.1(其它)；可由键盘设定过热保护值(9)工作站高精度：USB接口，24位的高精度A/D，分辨率1uv 输入通道电平范围：外置数据采集盒，输入通道2个。-1v至+1v(可扩展2V) 采样频率：6、12、25、50次/秒动态范围：106(1v为最小单位) 积分灵敏度：1vsec(即面积的个位数)。线性度：0.1%重现性：0.06三、井下监测方案1、测点布置方案选定一工作面在进回风顺槽按一定间距布置束管采样器，测定采空区范围大约距工作面150m左右，约50m设一个测点，保持采空区内部进、回风侧各三个探头，上下顺槽同时观测，待距工作面最远测点进入采空区150m后，即可结束观测，测点布置如图3-2-4所示。采空区开切眼停采线采空区束管采样泵束管采样点图3-2-4工作面测点布置图2、地面色谱分析井下通过束管采样仪采样并送至地面色谱分析，利用GC950型煤矿专用色谱分析系统进行，分析参数主要有O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、H2正常情况下，每天早班检测一次，工作面异常时，每班