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[關(guān)鍵詞]煤礦安全；光纖光柵；光纖光柵傳感器；應(yīng)用
中圖分類號：TD791-4；G426 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）29-0301-01
0 引言
我國是世界第一產(chǎn)煤大國，然而每年因煤與瓦斯突出、沖擊地壓、冒頂、水災(zāi)等礦井災(zāi)害造成了大量的生命與財產(chǎn)損失。為解決煤礦安全生產(chǎn)中的問題，我國已將傳統(tǒng)的傳感技術(shù)應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)，在一定程度上實現(xiàn)了煤巖動力的災(zāi)害、礦井水災(zāi)、火災(zāi)以及瓦斯氣體等的檢測。隨著煤炭資源的深部開采，礦井環(huán)境的日益復(fù)雜，傳統(tǒng)的傳感器由于溫度、濕度、風(fēng)速等環(huán)境因素的影響，穩(wěn)定性和準確度受到嚴峻挑戰(zhàn)。同時，傳統(tǒng)傳感器的測量精度低、易腐蝕等特點，為有效監(jiān)測帶來了巨大壓力。
20世紀70年代末，光纖傳感技術(shù)進入研究階段。光纖光柵是光纖傳感技術(shù)發(fā)展的最新成果，它性能優(yōu)良是一種反射濾波無源敏感元件，能夠通過波長的移動來感應(yīng)外界微小應(yīng)力、應(yīng)變變化而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)在線測量。光纖光柵傳感器具有不怕惡劣環(huán)境、抗電磁干擾、易于傳輸、測量精確和準分布式測量等優(yōu)點。同時，光纖傳感器也非常適用于煤礦井下單點或多點多參數(shù)檢測，是煤礦安全監(jiān)控的理想選擇。
1 光纖光柵的傳感原理
利用光纖材料的光敏性，光纖光柵中心波長的變化量與應(yīng)變、溫度等物理變化量成線性關(guān)系。根據(jù)這樣的特性，可將光纖光柵制作成應(yīng)變、溫度、壓力、加速度、位移等多種傳感器，并與光纖傳感技術(shù)相結(jié)合，形成基于現(xiàn)代傳感技術(shù)的實時在線監(jiān)測系統(tǒng)。光柵光纖的結(jié)構(gòu)原理；當(dāng)一寬譜光源射入光纖，經(jīng)過光纖光柵會有波長為滿足波長反射條件的光返回，而其余波長的光波仍然照常傳播。只要測出光纖波長的變化，就可以得到外界的應(yīng)變或溫度擾動；而采用一些特殊的方法，用同一個光柵傳感器，還可以同時測出應(yīng)變與溫度擾動。監(jiān)測時，光柵傳感器的最大優(yōu)勢是它可以實現(xiàn)應(yīng)力與溫度的準分布式測量，也就是將具有不同柵距的光纖光柵間隔地制作在同一根光纖上，寬帶光源從一端入射，由于光纖反射光的光譜只占入射光光譜中很小的一部分，調(diào)整各光柵的柵距，使它們的具有不同的，且其光纖光譜互不重疊，就可以用同一根光纖復(fù)用多個光柵傳感器，實現(xiàn)對待測結(jié)構(gòu)定點的分布式的測量。由于該復(fù)用系統(tǒng)中每一個光柵傳感器的位置與都是確定的，分別對它們的波長移動量進行檢測，就可以準確地對各光柵傳感器所在處的擾動信息進行監(jiān)測。綜合所有光柵傳感器采集的信息，還可以得到沿光纖軸向的應(yīng)變場或溫度場的分布狀態(tài)。
2 光纖傳感器在煤礦安全監(jiān)測中的應(yīng)用
頂板冒落、瓦斯爆炸、礦井突水、礦井火災(zāi)、煤塵積聚，還有伴隨著深部開采而來的煤與瓦斯突出、沖擊地壓合稱為礦井六大災(zāi)害。其中冒頂、煤與瓦斯突出、沖擊地壓可以統(tǒng)稱為礦井動力災(zāi)害。通過光纖傳感器對煤巖移、支護體應(yīng)力、溫度、瓦斯?jié)舛鹊认嚓P(guān)物理量變化情況的監(jiān)測，指導(dǎo)礦井災(zāi)害的防治。
2.1 礦井動力災(zāi)害的防治
煤巖動力災(zāi)害是煤巖在外界高應(yīng)力作用下短時間內(nèi)發(fā)生的一種具有動力效應(yīng)和災(zāi)害后果的現(xiàn)象，其孕育、形成、發(fā)生始終與煤巖體應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)及能量積聚釋放密切相關(guān)。掌握煤巖應(yīng)力―應(yīng)變規(guī)律，通過實時監(jiān)測煤巖應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，可以有效對礦井動力災(zāi)害進行預(yù)警。近二十年來，錨桿支護被大力推廣，已經(jīng)成為礦山巷道的主要支護形式。錨桿的受力狀況反映了礦井巷道整體的力學(xué)狀態(tài)，對礦井動力災(zāi)害的防治具有指導(dǎo)意義。西安科技大學(xué)柴靜等人將光纖傳感器運用到錨桿應(yīng)力應(yīng)變實時測量中，通過和電阻應(yīng)變片測量值的比較，體現(xiàn)出了光纖傳感器靈敏度、分辨率高，抗干擾能力強，穩(wěn)定性好的優(yōu)勢。
2.2 礦井水災(zāi)的防治
礦井水害是影響和制約我國煤炭生產(chǎn)及煤炭產(chǎn)量的幾大障礙之一，隨著礦井開采不斷向深部延伸，突水的危險性越來越大。滲水或涌水現(xiàn)象在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中常常發(fā)生，當(dāng)水量超過礦井正常排水能力時，礦井采場巷道可能會被淹，造成礦井水災(zāi)。導(dǎo)致采礦設(shè)備、設(shè)施被淹，生產(chǎn)中斷，人員傷亡等事故。地表水和地下水是礦井水災(zāi)事故的主要水源。因此，可將光纖傳感器布置在煤層與含水層之間的關(guān)鍵位置，可實現(xiàn)對隔水層中應(yīng)力場變化、應(yīng)變場變化、水壓力場變化和水溫度場變化的監(jiān)測和動態(tài)分析，從而超前預(yù)測礦井水害危險性采取相應(yīng)的防治措施，保證礦井生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性。采用光纖傳感技術(shù)可以克服常規(guī)監(jiān)測方法的抗干擾性差、怕水、易受電磁影響、易受環(huán)境影響等缺點，此外，利用光纖光柵可以實現(xiàn)實時監(jiān)測。根據(jù)光柵傳感技術(shù)，研制出的光纖光柵位移、應(yīng)力、滲壓和溫度傳感器，可以準確測量相應(yīng)的煤巖位移、應(yīng)變、滲壓和溫度等信息，監(jiān)測中如果出現(xiàn)應(yīng)力、位移突然增大或滲壓與溫度下降，則說明礦井突水危險性增大。
2.3 火災(zāi)以及瓦斯氣體的防治
礦井火災(zāi)和瓦斯氣體爆炸一直以來是礦井的重大災(zāi)害，一旦發(fā)生將會造成巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。因此，對礦井火災(zāi)做好準確的預(yù)測預(yù)報并且采取相應(yīng)的的防治措施對煤礦的安全生產(chǎn)是必要的。究其原因，礦井火災(zāi)的構(gòu)成要素有可燃物、氧氣和熱源，三者以一定的比例相互結(jié)合作用從而引發(fā)火災(zāi)，礦井下的可燃物如煤塵、膠帶、坑木、機械設(shè)備以及電線是不可避免的，而且井下氧氣在正常情況下也是充分的，所以礦井火災(zāi)的防治主要是對煤自然、機械摩擦、電線電火花、瓦斯氣體爆炸等熱源的監(jiān)測控制。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測技術(shù)靈敏度低、傳輸距離短、精度低且易受干擾，效果不佳，而光纖光柵火災(zāi)探測器和溫度傳感器靈敏度高、測量精確從而縮短報警時間，在長距離的礦井巷道得到很好的應(yīng)用。在煤倉、溜煤眼、斷層附近、采空區(qū)和高冒區(qū)等火災(zāi)高發(fā)區(qū)安置火災(zāi)探測器與溫度傳感器在，進行實時監(jiān)測，并給傳感器調(diào)定一定的報警溫度，如果溫度升高達到調(diào)定溫度，傳感器即時報警，說明有發(fā)生火災(zāi)可能，此時采取積極的溫度控制措施，降低溫度以防火災(zāi)發(fā)生。此外，光纖光柵溫度傳感器可以應(yīng)用在均壓防滅火技術(shù)中，利用傳感系統(tǒng)檢測溫度變化確定火源位置。均壓防滅火技術(shù)是應(yīng)用在自燃防治現(xiàn)場實踐中得到了廣泛的一種技術(shù)，其與一般的防火技術(shù)措施相比具有實用性強、經(jīng)濟、簡便、易操作等特點。光纖光柵溫度傳感器在均壓防滅火技術(shù)防火時可以在線監(jiān)測溫度和壓力變化，大大提高防火效果。
3 結(jié)語
光纖光柵是光纖傳感器根據(jù)波長的移動來感應(yīng)外界微小應(yīng)力、應(yīng)變變化而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)在線測量，還可以監(jiān)測溫度、滲壓的變化。光纖光柵傳感器抗電磁干擾好、耐腐蝕強、測量精度高、性能穩(wěn)定、易于傳輸、測量距離長、使用壽命長和讀數(shù)可靠，可很好解決礦井煤巖動力災(zāi)害、水災(zāi)、火災(zāi)以及瓦斯氣體等問題，并能及時預(yù)報，保證礦井生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性。
關(guān)鍵詞： 煤礦火災(zāi)； 外因火災(zāi)； 內(nèi)因火災(zāi)； 預(yù)防
中圖分類號： TD75+2 文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）01-0203-01
一、煤礦發(fā)生火災(zāi)的原因及危害
煤礦火災(zāi)從本質(zhì)上來講，也屬于一種燃燒現(xiàn)象，也是一種能量相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，并且據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，90的煤礦火災(zāi)均屬于內(nèi)因火災(zāi)，所有煤礦火災(zāi)均有發(fā)生、發(fā)展的過程，最終達到火災(zāi)的發(fā)生階段。
（一）煤礦發(fā)生火災(zāi)的原因
一是某種可燃物質(zhì)的存在。在煤礦井下，煤炭本身就是一種大量的而且普遍存在的可燃物；其次，在進行生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生的大量的煤塵、瓦斯以及使用的坑木、機電設(shè)備、炸藥、油料等物質(zhì)都存在可燃性，它們的存在是發(fā)生火災(zāi)的基本元素。二是具備足夠熱能的熱源。熱源是煤礦進下火災(zāi)發(fā)生的必要因素，只有具備足夠熱量的熱源才能引起可燃物質(zhì)的燃燒。在煤礦，煤炭的自燃、瓦斯、煤塵燃燒與爆炸、放炮、機械摩擦產(chǎn)主的熱量；電流短路、電氣設(shè)備運轉(zhuǎn)不良產(chǎn)生的過熱；吸煙、焊接及其它明火都可能引起火災(zāi)。三是有足夠濃度的供O2源。燃燒的定義是一種發(fā)熱、發(fā)光，同時伴有煙霧產(chǎn)生的劇烈的氧化反應(yīng)。任何可燃物盡管有足夠熱量的熱源，如果缺乏足夠濃度的O2，燃燒是難以持續(xù)的，所以，O2的供給是燃燒形成必不可少的基本條件。實驗證明：在O2濃度為3的空氣環(huán)境里，任何可燃物的燃燒都不能維持；在O2濃度低于12的空氣中瓦斯失去爆炸性；濃度在14以下，蠟燭也不能燃燒。所以，這里所說的供O2源為正常含O2量的空氣，而不是貧O2的空氣。
（二）煤礦發(fā)生火災(zāi)的危害
第一，煤礦井下存在著大量的可燃物，火災(zāi)極易產(chǎn)生并且發(fā)展蔓延的速度快，當(dāng)高溫火焰在巷道中流動，混入新鮮風(fēng)流時，將會在摻風(fēng)點產(chǎn)生二次燃燒的新火源，導(dǎo)致火災(zāi)面積的擴大。燃燒時產(chǎn)生大量的有毒有害氣體（主要為CO2和CO）并伴有高溫火焰，造成人員的傷亡。這些氣體流入井下作業(yè)點后，使人員中毒和窒息。
第二，火災(zāi)能燒毀設(shè)備和引起煤層自燃，當(dāng)井下發(fā)生火災(zāi)，如果不能及時采取有效措施控制，那么就會失去了滅火的良機，使火勢擴大，這樣就會燒毀大量的設(shè)備，更甚者引起煤層燃燒，影響礦井的正常生產(chǎn)。
第三，井下產(chǎn)生火災(zāi)極易引起瓦斯、煤塵或者煤塵與瓦斯燃燒和爆炸。井下發(fā)生火災(zāi)不僅給瓦斯、煤塵提供了爆炸的火源，還因為高溫火源的干餾作用，使可燃物釋放出H2和多種碳氫化合物等具有爆炸性的氣體。因此，火災(zāi)能引起瓦斯、煤塵爆炸，進一步擴大災(zāi)情及人員傷亡。
第四，礦井發(fā)生火災(zāi)后，使井下風(fēng)流反向，導(dǎo)致災(zāi)情的擴大，高溫?zé)熿F流經(jīng)的巷道，空氣質(zhì)量發(fā)生變化，溫度升高；另一方面使礦井通風(fēng)網(wǎng)路的風(fēng)流發(fā)生改變，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，進一步擴大災(zāi)區(qū)范圍，同時給井下人員的撤離帶來了巨大的困難和危害，增大了事故損失和滅火工作的難度。
二、預(yù)防煤礦火災(zāi)的措施
（一）外因火災(zāi)的預(yù)防措施。一是嚴禁攜帶煙火及易燃易爆物質(zhì)入井。嚴禁在井下使用電爐或燈泡取暖，井下不準使用電氣焊、噴燈焊接或切割。如必須使用，必須制定嚴格、科學(xué)、合理的安全技術(shù)措施，報相關(guān)部門批準；其次，在井口房和通風(fēng)機房附近20米范圍內(nèi)不得有煙火或用火取暖。井下不準存放易燃的油類物質(zhì)。井下必須使用本質(zhì)安全型電器設(shè)備，加強管理，定期進行檢查維修，保證設(shè)備性能完好；防止電火花、電弧及摩擦起火生成的事故。二是加強爆破管理。進行爆破作業(yè)時，必須使用國家標準的礦用炸藥；不得使用過期或劣質(zhì)炸藥，不準放明炮或者明火放炮、放糊炮；不準用動力電源放炮；炮眼的封泥長度和封填材料必須按照《煤礦安全規(guī)程》（2006版）的相關(guān)要求進行封填，且進行放炮，避免引起火災(zāi)。三是嚴禁不阻燃或不抗燃的電纜、輸送帶和風(fēng)筒入井。井口房、井架和井口20m范圍內(nèi)的建筑物以及主要進、回風(fēng)巷、主平硐、主要巷道的連接處、井下主要的硐室和機電設(shè)備等，都應(yīng)采用不燃性材料砌筑和支護或者最好布置在巖層中。井口都應(yīng)設(shè)防火鐵門，預(yù)防井口火災(zāi)或附近地面火災(zāi)波及井下，進風(fēng)井巷與各生產(chǎn)水平的交匯處都應(yīng)設(shè)置防火鐵門，并定期對防火鐵門的質(zhì)量和靈活可靠性進行檢查。
（二）內(nèi)因火災(zāi)的預(yù)防措施。一是在開采具有煤層自燃發(fā)火危險性的礦井，要正確選擇礦井的開拓方式，采煤方法和開采順序；提高礦井防火能力；優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，杜絕采取空區(qū)漏風(fēng)，采取均壓通風(fēng)的防火措施，加強防火管理等措施來預(yù)防煤炭自燃，減少或杜絕煤炭自燃發(fā)火的隱患。二是加強管理人員和從業(yè)人員的培訓(xùn)，使其掌握煤炭自燃發(fā)火前期的相關(guān)預(yù)兆，及時發(fā)現(xiàn)發(fā)火預(yù)兆，為滅火工作帶來時間，進行預(yù)防發(fā)火的預(yù)測預(yù)報工作，啟動礦井防火應(yīng)急預(yù)案，將其處理在萌芽狀態(tài)。三是加強對廢棄巷道和采空區(qū)的管理，及時充填廢棄煤巷，做到對采掘生產(chǎn)過程中遺留的各種發(fā)火隱患及時處理。四是利用新技術(shù)的發(fā)展和新設(shè)備來提高礦井自身防滅火的能力，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和礦井火災(zāi)的深入研究，一批批新的防滅火技術(shù)和火災(zāi)預(yù)防設(shè)備得到了開發(fā)和利用。如火災(zāi)自動報警裝置，應(yīng)用報警系統(tǒng)能夠準確地探測到火災(zāi)隱患的異常情況，通過數(shù)據(jù)信息的處理反饋給管理人員，使其將火災(zāi)隱患處理在萌芽狀態(tài)。
關(guān)鍵詞：礦井火災(zāi)；防滅火技術(shù)；煤礦安全生產(chǎn)；火災(zāi)防治技術(shù)；火災(zāi)防治設(shè)備 文獻標識碼：A
中圖分類號：TD752 文章編號：1009-2374（2015）15-0154-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.15.080
由自燃引發(fā)的火災(zāi)在我國礦井火災(zāi)中影響極大，據(jù)統(tǒng)計我國50%以上的礦井存在自燃發(fā)火的問題。其中約有47%自燃發(fā)火危險的礦井分布在我國統(tǒng)配和重點煤礦之中，如今礦井的自燃發(fā)火約占據(jù)總發(fā)火次數(shù)的94%，其中60%的采空區(qū)自燃是由內(nèi)因火災(zāi)引發(fā)的。加強煤礦防滅火安全技術(shù)是礦井安全生產(chǎn)的重要保障，在20世紀50年代初期我國在煤礦推廣了黃泥灌漿防火技術(shù)，60～70年代阻化劑防火、均壓通風(fēng)、高倍數(shù)泡沫滅火等相關(guān)技術(shù)相繼問世，為適應(yīng)普通采煤法和高產(chǎn)高效采煤法的綜合防滅火技術(shù)，80～90年代又研究出礦井自燃發(fā)火預(yù)測系統(tǒng)、惰氣防滅火、快速高效堵漏風(fēng)、帶式輸送機火災(zāi)防治等技術(shù)。由于我國對煤礦防滅火的意識比較低研究起步相對較晚，并且防滅火的設(shè)備和技術(shù)不夠完善，因此礦井火災(zāi)安全技術(shù)的防治工作仍是當(dāng)下的主要任務(wù)之一。
1 礦井火災(zāi)發(fā)生的原因
礦井火災(zāi)通常是指：在礦井下邊或地面造成人員傷亡，相關(guān)設(shè)備損毀，礦井無法正常生產(chǎn)的火災(zāi)。
發(fā)生礦井火災(zāi)的原因有兩種：一是外部火源引起的火災(zāi)；二是煤炭本身的物理化學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在因素引起的。因此，礦井火災(zāi)分為兩類：外因火災(zāi)及內(nèi)因火災(zāi)。
外因火災(zāi)是指在井下拆卸礦燈、吸煙、放明炮等引起的或是因井下電氣設(shè)備使用不當(dāng)維修不及時引起的，還有就是礦井瓦斯、煤塵的燃燒或爆炸造成的。一般井口附近、采掘工作面、帶電纜的木支架巷道等處是外因火災(zāi)的主要發(fā)生場所。
內(nèi)因火災(zāi)是煤層在生產(chǎn)過程中煤炭在空氣中氧化發(fā)熱并積聚熱量引起的火災(zāi)，據(jù)統(tǒng)計，我國煤礦的礦井火災(zāi)有90%以上由內(nèi)因造成的。內(nèi)因火災(zāi)多發(fā)生在采空區(qū)、冒頂處及壓酥的煤柱中。
2 礦井火災(zāi)產(chǎn)生的危害
第一，就礦井火災(zāi)產(chǎn)生危害的程度來說，一般井下造成的人員傷亡和國家財產(chǎn)、資源損失要比地面火災(zāi)較為嚴重，這是由于礦井發(fā)生火災(zāi)時礦井空間的限制，井下的工作人員難以躲避，設(shè)備無法搬移，而且煤炭是固定不動的所以當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時非常被動。
第二，伴隨著礦井火災(zāi)的發(fā)生，大量的一氧化碳等有毒有害氣體隨之蔓延在井下巷道內(nèi)，如果這些有害氣體沒有及時的排除將會引發(fā)工作人員中毒、窒息甚至
死亡。
第三，礦井火災(zāi)由于封閉火區(qū)，礦井的煤炭可采儲量將明顯下降，生產(chǎn)將受到影響不能正常運行。當(dāng)正常生產(chǎn)恢復(fù)時，啟封火區(qū)較難且危險系數(shù)較大。
第四，礦井火災(zāi)的產(chǎn)生對礦井通風(fēng)系統(tǒng)危害極大，擾亂正常通風(fēng)系統(tǒng)的主要原因是風(fēng)火壓，通風(fēng)系統(tǒng)破壞后將使得整個礦井或者局部的風(fēng)流包括方向和風(fēng)量發(fā)生變化，通風(fēng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定運作會導(dǎo)致電動機的燒毀影響正常安全生產(chǎn)。
第五，礦井火災(zāi)對井下瓦斯及煤塵爆炸提供了條件起到助推的作用，當(dāng)火災(zāi)較大的時候，切記不能用水來滅火，這是因為用水滅火時及有可能產(chǎn)生水煤氣也會引發(fā)爆炸事故，使得礦井火災(zāi)升級。
3 礦井防滅火的措施
根據(jù)礦井火災(zāi)發(fā)生的原因，可分別針對外因火災(zāi)及內(nèi)因火災(zāi)制定有效預(yù)防措施。
3.1 外因火災(zāi)的預(yù)防措施
第一，杜絕產(chǎn)生火源：（1）防止火煙入井；通常矸石山、木料場距進風(fēng)井的距離應(yīng)大于80米，禁止在井口房及通風(fēng)機房附近20米范圍內(nèi)有煙火或使用火爐取暖。（2）如果井下需要進行電焊或氣焊等工作時，我們需要制定專門的安全措施防止火源引發(fā)火災(zāi)。（3）對井下一些電氣設(shè)備的選擇及安裝要求制定相關(guān)的規(guī)定，對過負荷繼電器與熔斷器的使用正確運用。（4）采用礦用防爆型電氣設(shè)備，檢查其使用性能是否良好；電纜敷設(shè)符合《煤礦安全規(guī)程》要求，避免產(chǎn)生火花；保護系統(tǒng)要安裝齊全；井下嚴禁使用燈泡取暖和使用電爐。（5）采用不燃性材料支護，井下所有巷道均采用不燃性材料支護。
第二，設(shè)置防火門：進風(fēng)井口設(shè)置防火鐵門，并能嚴密遮蓋井口，易關(guān)閉，防止井口附近地面火災(zāi)及井下。各生產(chǎn)水平進風(fēng)大巷與井底車場的連接處要設(shè)兩道防火門，以便一翼發(fā)生火災(zāi)時能迅速切斷風(fēng)流，控制火勢；在井下火藥庫和機電硐室出入口也要安設(shè)防火門。
第三，設(shè)置消防器材和滅火設(shè)備：加強防滅火器材和消防管路系統(tǒng)的管理，對已經(jīng)損壞的消防器材及時進行修復(fù)或者更換。
第四，設(shè)置消防供水系統(tǒng)：可在礦井的地面建立消防水池作為防火措施，再在井下設(shè)置有效的管路系統(tǒng)。
第五，設(shè)置一氧化碳火災(zāi)監(jiān)測傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器，及時監(jiān)測和發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。
3.2 內(nèi)因火災(zāi)的預(yù)防措施
第一，減少各種發(fā)火隱患：（1）采礦技術(shù)方面：正確的開拓方式尤為重要，合理布置采準區(qū)；正確選擇采煤方法和開采程序；為減少煤層與空氣接觸的暴露面積減少自燃發(fā)火的幾率，應(yīng)該盡可能采用巖石巷道布置；當(dāng)在進行厚煤層的開采時在各分層巷道采用垂直或者重疊的布置方式，這樣可以消除自燃的基本發(fā)生條件減小了煤柱尺寸乃至不留煤柱；采用區(qū)段分采分掘模式防止火災(zāi)隱患。（2）通風(fēng)技術(shù)方面：選擇合理的通風(fēng)方式，正確設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物，對采空區(qū)和礦柱子裂隙減小漏風(fēng)，工作面采完后及時進行封閉。（3）灌漿防火措施：采用水與漿材配合制成的漿液，利用輸漿設(shè)備注入可能發(fā)生火災(zāi)自燃的地點可以起到隔絕空氣氧化；防止采空區(qū)漏風(fēng)；降低煤體與圍巖的溫度，預(yù)防煤炭的自燃情況。
第二，及時預(yù)測預(yù)報：加強自燃發(fā)火預(yù)兆的監(jiān)測，對空氣中CO濃度的監(jiān)測可判斷自燃發(fā)生的地點及發(fā)展程度，做到早期發(fā)現(xiàn)及時預(yù)防。
第三，及時處理：為減少自燃發(fā)火幾率我們要對煤礦開采過程中產(chǎn)生的各種發(fā)火隱患做到及時處理，例如及時充填煤巷渣、及時處理廢舊巷道、對高溫度及時處理等。
第四，提高每個員工的防火滅火意識，定期對員工進行礦井防滅火的專業(yè)知識培訓(xùn)。
4 礦井火災(zāi)的處理方法
第一，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)井下火災(zāi)時，切莫驚慌擅自行動，應(yīng)嚴守紀律，第一時間識別火災(zāi)的波及范圍、燃燒性質(zhì)，盡可能選擇有效的方法進行直接滅火，同時應(yīng)及時上報調(diào)度室。
第二，調(diào)度部門收到火災(zāi)報告需要先了解清楚火災(zāi)的發(fā)生地點、火勢的發(fā)展情況、人員撤離情況再通知相關(guān)技術(shù)人員與礦井救護隊、通風(fēng)區(qū)隊長立即趕到火災(zāi)現(xiàn)場組織搶救滅火工作，及時聯(lián)系井下人員為疏散礦井下的人員做好撤離準備，以免對人身安全造成傷害。
第三，在進行滅火的同時首先搶救出受輕傷、重傷及被困待救人員后再搬運出遇難者的遺體；滅火時候應(yīng)對井下的相關(guān)設(shè)備進行觀察檢測以免因燃燒導(dǎo)致的設(shè)備脫落對人員造成傷害。礦井易發(fā)火區(qū)域，特別是帶式輸送機巷應(yīng)安裝自動滅火裝置，可以撲滅火災(zāi)或者抑制火勢的蔓延。
第四，在撲滅火災(zāi)后我們應(yīng)對現(xiàn)場進行排查，找出隱蔽火源并清理殘留的火種，以確保不會復(fù)燃或發(fā)生爆炸災(zāi)害。
5 結(jié)語
為了防治礦井火災(zāi)的發(fā)生，保證煤礦安全的生產(chǎn)，在日常工作中必須結(jié)合礦井生產(chǎn)實際，通過對礦井火災(zāi)發(fā)生的原因、特點進行深入的研究和探索，開發(fā)使用先進的火災(zāi)防治技術(shù)及先進設(shè)備，在礦井火災(zāi)的預(yù)防、監(jiān)測、補救上開展全面綜合的有效措施。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】一通三防 技術(shù)應(yīng)用 安全管理 優(yōu)化建議
1 一通三防的含義及技術(shù)應(yīng)用
1.1 一通
一通是指礦井的通風(fēng)，即礦井有完善的通風(fēng)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)主要是供給井下足夠的新鮮空氣，能夠沖淡并且排除有害氣體和粉塵，為井下工作人員提供適宜的工作條件。
1.2 三防
1.2.1 防治煤塵
在煤礦的生產(chǎn)過程中，井下生產(chǎn)中采取一些必要的防護措施，如安裝凈化水幕、佩戴專業(yè)的防塵口罩、掘進工作面安設(shè)除塵風(fēng)機、完善采掘機內(nèi)外噴霧等方式及措施。井下防塵供水系統(tǒng)的完善以及防塵管路能夠鋪設(shè)到粉塵沉淀的各個地點，就會有效的降低煤塵爆炸，進而降低塵肺病的發(fā)生，從而創(chuàng)造安全舒適的工作環(huán)境。
1.2.2 防治瓦斯
瓦斯是礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體，無色、無味、無臭，對空氣的相對密度為0.55，難溶于水、無毒，濃度較高時會引起人窒息死亡。
在瓦斯的治理中，抽放瓦斯技術(shù)是最關(guān)鍵最重要的技術(shù)，同時也是治理瓦斯的最佳方法。瓦斯的預(yù)測技術(shù)主要用來預(yù)測礦井內(nèi)瓦斯的數(shù)量，為礦井瓦斯的預(yù)防治理、設(shè)計通風(fēng)以及安全生產(chǎn)提供幫助。在運用煤層開采前瓦斯涌出數(shù)量的預(yù)測標準的同時也完善了瓦斯地質(zhì)圖的編制、瓦斯含量測定、涌出量預(yù)測等方面的技術(shù)。防突技術(shù)，即對條件不同的各種開采煤層實施突出防護的技術(shù)，在這方面的發(fā)展國內(nèi)的煤礦也基本可以滿足生產(chǎn)需求。
1.2.3 防火
礦井火災(zāi)指的是發(fā)生在礦井井下各處的火災(zāi)以及發(fā)生在井口附近的地面火災(zāi)。井下各處的火災(zāi)包括井下巷道、硐室和采掘工作面等處的火災(zāi)。又因為井口附近的火災(zāi)可能影響礦井井下安全，所以也列為礦井火災(zāi)范圍。
治理火災(zāi)主要從防范入手，本著“預(yù)防為主，消防并舉”的原則。煤礦在生產(chǎn)過程中盡量使用不燃或耐燃的材料與制品及防止失控的高溫?zé)嵩矗瑫r建立獨立通風(fēng)系統(tǒng)，而且設(shè)置地面消防水池和井下消防管路系統(tǒng)，井上、下設(shè)置消防材料庫。合理地進行巷道布置，防止漏風(fēng)，均壓防滅火，預(yù)防性灌漿，阻化劑、凝膠，水玻璃，367防滅火材料，馬麗散、羅克休，三相泡沫等。
2 煤礦“一通三防”安全管理工作內(nèi)容
礦井“一通三防”安全管理工作內(nèi)容：提高安全認識，在思想上去高度重視“一通三防”工作，把“一通三防”質(zhì)量標準化放在更加重要的位置；在礦井通風(fēng)系統(tǒng)上確保萬無一失，不斷去完善礦井通風(fēng)系統(tǒng)；加強管理人員、特殊工種人員和職工業(yè)務(wù)培訓(xùn)教育、安全思想，提高全體職工的綜合素質(zhì)和安全意識；建立并健全礦井通風(fēng)質(zhì)量管理體系，并不斷挖掘其功能和作用，切實把通風(fēng)相關(guān)設(shè)施落到實處；確保“一通三防”制度的落實，加大執(zhí)法力度，提高標準化工作，以標準化為依托，不斷去提升礦井通風(fēng)的質(zhì)量，為礦井的安全生產(chǎn)工作提供可靠的保證。
3 煤礦“一通三防”安全管理工作存在的問題
煤礦通風(fēng)系統(tǒng)不可靠、不完善，超能力生產(chǎn)，局部通風(fēng)管理混亂
煤礦通風(fēng)安全設(shè)施不能滿足生產(chǎn)需求，有些礦井風(fēng)門、密封、風(fēng)橋等一些基礎(chǔ)通風(fēng)設(shè)施的質(zhì)量差，不能滿足礦井通風(fēng)需求。為了獲得更大經(jīng)濟效應(yīng)有些礦井的采掘工作面風(fēng)量供給不足，造成了工人們在微風(fēng)或是無風(fēng)狀態(tài)下作業(yè)。還有一些礦井就沒有形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)就進行采礦作業(yè)或是因為節(jié)約成本實行通風(fēng)，但如果安全技術(shù)措施不到位就會存在許多安全隱患。局部通風(fēng)管理在一些小礦井中還是比較混亂，安設(shè)在主要進、回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷中的風(fēng)門往往存在“漏風(fēng)大、不連鎖、無反向風(fēng)力、質(zhì)量差”等問題。在井下風(fēng)門處由于種種因素，往往兩道風(fēng)門一起打開，這就使得工作面風(fēng)流短路，造成采掘工作面無風(fēng)作業(yè)。
4 煤礦“一通三防”安全管理工作的優(yōu)化建議
4.1 完善相關(guān)系統(tǒng)
4.1.1 煤礦通風(fēng)措施
煤礦按照實際情況制定出科學(xué)的通風(fēng)設(shè)計，強化對礦井內(nèi)的通風(fēng)管理，使礦井通風(fēng)這個最核心的工作得到有效的開展。礦井通風(fēng)要求要有穩(wěn)定、可靠且抗災(zāi)變能力強的礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，這些都關(guān)乎著礦井安全的保障能力。在運用計算機優(yōu)化過礦井通風(fēng)系統(tǒng)的同時，能夠動態(tài)地實時監(jiān)測礦井通風(fēng)的主要參數(shù)，并運用風(fēng)門自動控制系統(tǒng)和遙控技術(shù)，來方便地通過遠程控制對礦井通風(fēng)情況進行管理。
4.1.2 煤礦工作面防塵措施
根據(jù)礦井的實際情況來開展防治粉塵的專項活動。主要對井下各地點的凈化水幕及轉(zhuǎn)載噴霧進行排查整改，保證各地點轉(zhuǎn)載點噴霧和掘進工作面噴霧的正常使用，使工作區(qū)域粉塵含量降到最低。關(guān)于采煤工作面，要通過采煤機負壓二次噴霧系統(tǒng)來進行，同時我們在液壓支架與采煤機間安裝塵源自動跟蹤降塵噴霧系統(tǒng)。在掘進工作時必須使用濕式打眼才能夠有效減少粉塵，在放炮時必須使用水炮泥，并在放炮前后及時進行灑水和噴霧等措施，由此來降低粉塵的產(chǎn)生。
4.1.3 煤礦瓦斯防治措施
在瓦斯防治方面我們首先對礦井瓦斯等級進行鑒定，根據(jù)鑒定結(jié)果采取針對性的防治瓦斯措施，在開采過程中采取預(yù)抽、邊掘邊抽以及采空區(qū)抽放等綜合瓦斯治理措施，采取措施后對措施進行效果檢驗，確保抽采達標。其次對瓦斯的一些參數(shù)，比如瓦斯含量、瓦斯梯度、瓦斯涌出量、瓦斯壓力、瓦斯放散初速度等參數(shù)要進行實時的測定分析，以保證地下礦井職工的安全。瓦斯管理可以采取對職工“一通三防”的安全培訓(xùn)、儀器儀表的標校、監(jiān)控系統(tǒng)管理、瓦斯管理方面的操作規(guī)程和作業(yè)規(guī)程，嚴禁違章作業(yè)和違章指揮；及其他特殊工種的工作責(zé)任心和素質(zhì)。
4.1.4 煤礦防火措施
礦井火災(zāi)主要分為分為外源火災(zāi)（外因火災(zāi)）和自燃火災(zāi)（內(nèi)因火災(zāi)）。外源火災(zāi)一般采取直接滅火方法進行滅火，自燃火災(zāi)一般采取封閉、注漿等方法治理自燃火災(zāi)。在礦井的防火滅工作上，為實施以防止煤層自燃發(fā)火，對煤礦要安裝火災(zāi)束管監(jiān)測系統(tǒng)，要連續(xù)不斷地將抽至井上的氣相色譜儀進行精確分析。要做到人工檢測和儀器監(jiān)測上相輔相成，及時消除有火災(zāi)隱患的因素，一旦出現(xiàn)火災(zāi)也能及時地撲滅，避免火勢的擴大和火災(zāi)的漫延。另外，噴灑阻化劑、預(yù)防性灌漿、注阻化凝膠、注三相泡沫、均壓防滅火技術(shù)等防滅火措施要定期或不定期的進行維護和保養(yǎng)。合理科學(xué)地配置井上和地面消防器材，將井下各地點和井上各處消防器材配備整齊。要整齊擺放各類消防器材，并要布置專人定期檢查消防器材，避免出現(xiàn)器材不能使用的問題。為了確保火災(zāi)事故的不發(fā)生，要采用煤層自然性能鑒定，制定避免煤層自然發(fā)火綜合防滅火措施，并積極落實。
4.2 強化自身管理
作為煤炭安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，煤礦企業(yè)應(yīng)該將“一通三防”工作當(dāng)做發(fā)展的重點來進行。并且在強化安全管理的同時，還要進一步的幫助管理人員提高自身的從業(yè)能力，不斷的在安全管理上實施改革創(chuàng)新。另外還應(yīng)該對員工進行定期的安全知識、技術(shù)培訓(xùn)，為職工的安全提供保障，只有這樣企業(yè)才能持續(xù)發(fā)展。
4.3 完善管理機制
煤礦企業(yè)相關(guān)部門應(yīng)該盡可能的完善“一通三防”工作方面的法律法規(guī)以及規(guī)章制度，保證在進行操作與檢查是有法可依。此外，政府與相關(guān)的監(jiān)督管理部門應(yīng)該進一步加大對煤炭企業(yè)的監(jiān)管力度，要建立起科學(xué)有效的管理機制，讓安全管理工作有制可循。
5 結(jié)語
煤礦安全管理的重點永遠是“一通三防”，每一個職工都要有戒驕戒躁、居安思危的觀念。要保證“一通三防”安全工作的有效性，就要認真落實好相關(guān)預(yù)防措施，保證安全工作落實到實處。在引進新技術(shù)、新工藝的同時，要求工作人員工作時決不能松懈，提高警惕，要全過程、全方位地去抓好工作。只有“一通三防”安全工作做好了，煤礦企業(yè)才能進行安全生產(chǎn)，才能在工作中尋求“一通三防”的更加行之有效的管理方法，為實現(xiàn)安全生產(chǎn)長效機制、實現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)、構(gòu)建社會主義和諧社會做貢獻。
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[關(guān)鍵詞]瓦斯防治； 監(jiān)測監(jiān)控；火災(zāi)防治；煤礦災(zāi)害
中圖分類號：TD 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）20-0077-01
緒論
中國煤炭資源儲量豐富，目前煤炭在一次能源消耗中所占比重最大，但每層賦存條件復(fù)雜、安全形勢嚴峻，礦井災(zāi)害一直是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素之一，國內(nèi)各大科研機構(gòu)圍繞中國煤炭存在的各種災(zāi)害進行聊深入研究并取得了一系列成果[1-4]，對礦井重大災(zāi)害的預(yù)防和治理起到了重要作用。但是我國煤礦災(zāi)害防治領(lǐng)域還存在諸多關(guān)鍵技術(shù)難題尚未解決[5]，事故總量和傷亡人數(shù)仍然偏高，安全生產(chǎn)形勢依然嚴峻。
1.瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)難題
1.1瓦斯災(zāi)害治理的理論和技術(shù)基礎(chǔ)難題
目前，我國煤礦對瓦斯災(zāi)害治理的基礎(chǔ)理論研究薄弱，對瓦斯災(zāi)害發(fā)生機理、災(zāi)害的演化過程尚不能全面認識，從而影響了瓦斯災(zāi)害防治關(guān)鍵技術(shù)的進展。對于煤與瓦斯突出機理的認識未能突破，影響煤與瓦斯突出預(yù)測預(yù)報技術(shù)發(fā)展，尤其是影響臨界值的確定。需要攻克的主要難題有以下兩項。
（1）瓦斯運移、抽放作用規(guī)律和瓦斯煤塵爆炸機理。對瓦斯賦存、運移和涌出規(guī)律的系統(tǒng)研究；對不同開采條件和瓦斯抽放條件下瓦斯涌出規(guī)律和分布特征、地應(yīng)力和瓦斯運移場的耦合關(guān)系的認識；對煤礦生產(chǎn)環(huán)境下瓦斯煤塵爆炸特性及其演化傳播規(guī)律、瓦斯煤塵連續(xù)爆炸發(fā)生的條件和傳播特性的深入研究等。
（2）煤與瓦斯突出機理與防突技術(shù)基礎(chǔ)。目前，我國煤礦地質(zhì)構(gòu)造對災(zāi)害的控制機理和規(guī)律尚不能認識、仍停留在“假說”階段。雖然我國也曾做過一系列的研究，但是對機理的研究多是零星展開的，缺乏系統(tǒng)性。
1.2煤層瓦斯含量測定技術(shù)難題
我國已經(jīng)成功開發(fā)出了地質(zhì)勘探期間煤層瓦斯含量、煤層瓦斯涌出量的預(yù)測方法和裝置。雖然這些技術(shù)已經(jīng)在煤礦是用了幾十年并經(jīng)過多次改進，但是其精確度仍是一個十分突出的問題，其測定值普遍低于實際值，以致使有的煤礦在建井期間就不得不進行安全補套設(shè)計，及造成了大量資金的浪費且?guī)硐到y(tǒng)性的事故隱患。
1.3瓦斯抽放技術(shù)難題
（1）構(gòu)造煤的探測和區(qū)劃研究。為提高瓦斯抽放率，急需探明原地構(gòu)造煤分布區(qū)及其厚度，探測清楚原地構(gòu)造煤瓦斯含量和突出區(qū)，還需要解決在高應(yīng)力、高壓力、高瓦斯構(gòu)造煤區(qū)使用的鉆進設(shè)備和抽放技術(shù)難題。
（2）松軟低透氣性煤層的本煤層瓦斯抽放技術(shù)。其核心就是要解決松軟煤層的順層鉆進施工問題。
（3）高抽巷瓦斯抽放技術(shù)。在采煤工作面上方裂隙帶布置瓦斯抽放巷道是當(dāng)前十分有效的抽放技術(shù)，但施工量大，經(jīng)濟成本比較高，為克服其缺點，用水平定向長鉆孔代替高抽巷的研究，至今已研究出了施工鉆孔長度達600米到800米的強力鉆機和鉆孔工藝，需要繼續(xù)研究能施工1000米的鉆孔的鉆機、鉆具和鉆進工藝，同時，還需要研究鉆孔測斜、糾偏的技術(shù)和裝備。
（4）改善煤層滲透性的技術(shù)。多數(shù)高瓦斯礦井的滲透率較低，嚴重制約了瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展。
（5）采動區(qū)瓦斯抽放控制煤層自燃發(fā)火關(guān)鍵技術(shù)。利用采動卸壓而提高瓦斯抽放效果是煤礦很有前景的抽放方法，但是抽放同時極易帶入空氣從而導(dǎo)致自燃發(fā)生，因此，需要加大力度對采動區(qū)瓦斯抽放控制煤層自燃的研究。
（6）瓦斯抽放濃度控制技術(shù)。抽放瓦斯時，控制抽出瓦斯的濃度對瓦斯抽放效果和安全利用是十分重要的，但目前仍沒有成功的技術(shù)和方法。
（7）瓦斯抽放標準。急需解決的一個技術(shù)標準問題就是煤層瓦斯抽到什么程度即瓦斯含量和瓦斯涌出量降到什么標準，就認為達到了“先抽”的標準和達到這一標準的技術(shù)和方法。
2.煤礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)存在的問題
2.1瓦斯傳感器技術(shù)
目前，國外應(yīng)用于煤礦的瓦斯檢測原理主要為熱催化、熱導(dǎo)、光干涉和紅外，而我國主要為熱催化、熱導(dǎo)、光干涉，以熱催化和光干涉為主。紅外氣體測量原理在煤礦瓦斯監(jiān)測方面我國雖幾年前就已展開但是最終因為其采用電機機械調(diào)制，儀器功耗大、穩(wěn)定性差、造價高而不能廣泛推廣。半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)用于煤礦瓦斯檢測是國際方面的最新研究動向，而我國最需要做的就是對現(xiàn)有的熱催化瓦斯敏感元件的技術(shù)指標進行提升和改進。
2.2監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)
（1）監(jiān)控系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)需升級換代，安全和生產(chǎn)動態(tài)信息的傳輸缺乏穩(wěn)定、快速、可靠的通訊平臺。在地面，采用工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線組建監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)很成熟，而我國煤礦監(jiān)控系統(tǒng)仍然采用主從式窄帶通訊體系結(jié)構(gòu)、時分制通訊和低速總線巡檢等傳統(tǒng)方式，周期長，傳輸速度慢、故障率高，災(zāi)害隱患信息容易漏報、誤報，時效性也差。
（2）目前的煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是監(jiān)測，控制功能單一，根本無法做災(zāi)害或事故的預(yù)警。利用監(jiān)控系統(tǒng)對礦井重大災(zāi)害預(yù)測預(yù)報的實用性和準確性不高，不能有效指導(dǎo)安全生產(chǎn)，只是對采掘工作面和其他傳感器設(shè)置地點的瓦斯?jié)舛然蚱渌麉?shù)的簡單監(jiān)測，不能根據(jù)變化趨勢和整個礦井的信息進行專家診斷，形成對災(zāi)害的有效預(yù)警。
（3）現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)還存在報警后的處理預(yù)案不完善，現(xiàn)場維護力量薄弱、設(shè)備無故障工作時間短、抗干擾能力不強等。
3.礦井火災(zāi)防治技術(shù)存在問題
雖然在煤礦火災(zāi)防治理論和技術(shù)領(lǐng)域通過近幾十年的攻關(guān)研究逐步形成了以預(yù)測預(yù)報、火災(zāi)監(jiān)測、火災(zāi)預(yù)防和火災(zāi)治理技術(shù)、裝備和材料為一體的綜合防滅火技術(shù)體系，但還是遠遠不能滿足目前我國礦山火災(zāi)防治的要求，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
（1）基礎(chǔ)理論研究方面不夠深入，不能揭示礦井火災(zāi)災(zāi)害的深層次理論問題。
（2）在防滅火材料研究方面不夠成熟、缺乏針對性。
（3）防治工藝技術(shù)的創(chuàng)新性不強，特別是在關(guān)鍵性技術(shù)的研究和應(yīng)用方面缺乏專用設(shè)備，導(dǎo)致防滅火等現(xiàn)場工作難以迅速展開。
（4）整體技術(shù)的繼承性不高，不能實現(xiàn)智能控制。
（5）矸石山的危害防治技術(shù)。
4總結(jié)
以上問題，是我國煤礦災(zāi)害防治方面急需解決的難點問題，需要從實用技術(shù)推廣和集成，關(guān)鍵技術(shù)突破及基礎(chǔ)理論研究三方面著手。具體應(yīng)整合安全科技資源，形成產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的安全創(chuàng)新體系，建立以煤炭科學(xué)研究總院為主體的國家煤礦安全關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)換平臺，建立以煤炭企業(yè)為主體的成果推廣應(yīng)用和再創(chuàng)新平臺，建立以高效為骨干的基礎(chǔ)研究平臺，國家也應(yīng)繼續(xù)支持煤礦安全技術(shù)研究中心的擴建。
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礦山火災(zāi)事故是礦山重大災(zāi)害之一，由于礦山生產(chǎn)的主要特點是作業(yè)分散、人員多、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、自然條件惡劣、設(shè)備設(shè)施多、不安全因素多等，所以礦山火災(zāi)事故極易發(fā)生。我國有近三分之二的煤礦存在自然起火的問題，這其中國有的重點煤礦中有近一半的礦井存在自然起火隱患，礦井自然起火約占據(jù)近自然起火次數(shù)的95%。礦山火災(zāi)不僅燃燒生成的有毒有害氣體，可能會威脅到工作人員的生命和健康，甚至引起爆炸事故，而且可能燒毀大量機械設(shè)備，造成巨大財產(chǎn)損失。因此可以看出，生產(chǎn)事故和自然災(zāi)害始終影響著礦山的安全生產(chǎn)的前進的腳步。
外在原因引起的火災(zāi)預(yù)防措施
外在原因引起火災(zāi)時，起火迅速，發(fā)火迅猛，常常會造成嚴重后果。因此，為降低火災(zāi)引起的后果，礦山管理者必須高度重視火災(zāi)發(fā)生原因，以便采取有效的預(yù)防措施來應(yīng)對火災(zāi)。
1 井下火災(zāi)的預(yù)防措施
礦井下設(shè)施應(yīng)配備一定數(shù)量的自救器，以便發(fā)生火災(zāi)時可以自救，尤其是在危險工作環(huán)境的工作人員要隨身攜帶自救器以防止火災(zāi)引起的突發(fā)事故。在礦井下的柴油等油類物品要專門存放在硐室中，承裝油的容器應(yīng)嚴格密封。井下火災(zāi)的預(yù)防措施應(yīng)按照相關(guān)要求組織實施：礦井下生產(chǎn)所用的柴油設(shè)備及液壓機械等要嚴格檢修，嚴禁發(fā)生漏油現(xiàn)象，另外每臺機器上應(yīng)裝備有便利的滅火設(shè)備；要定期更換木支架進風(fēng)井筒等建筑物，對木支架支護的豎、斜井井架等設(shè)施旁要設(shè)置消防水管；對于進風(fēng)井筒等建筑物應(yīng)采用不燃性材料建筑等等，這樣都是為了及時應(yīng)對火災(zāi)。
2 礦山生產(chǎn)中地面過載的防治措施
在礦山地面管路設(shè)計中要緊密結(jié)合生活激水管路的設(shè)計，設(shè)計安全的消防水管系統(tǒng)；各廠房和建筑物之間，要建立消防通道，以利于消防車輛通行，實施救援；對于各類易燃易爆物等應(yīng)建立嚴格的防火完善制度，并且配備足夠的消防器材。
3 在焊接過程中對火災(zāi)的防治措施
在礦區(qū)開采過程中，一些基礎(chǔ)性的工作是必須要完成的，焊接就是其中重要的一部分，在礦井口的建筑物內(nèi)或者礦井下進行焊接和切割的操作過程中，專業(yè)工作人員應(yīng)當(dāng)嚴格按照相關(guān)規(guī)章制度進行操作，并針對具體礦山環(huán)境，制定有效地防火措施。在每次焊接工作結(jié)束后，要認真檢查工作現(xiàn)場并進行安全隱患的清理。
4 爆破作業(yè)引起的火災(zāi)的預(yù)防措施
在一般金屬礦山工作過程中，爆破是其必備的工序。在操作爆破工作中，專業(yè)工作人員要嚴格按照安全規(guī)程的相關(guān)要求，對炸藥庫及相關(guān)設(shè)施進行定期的嚴格檢查；同時應(yīng)該注意工作的一些照明用的線路安全，防止因線路短路或產(chǎn)生火花照成的炸藥的引燃，造成重大火災(zāi)。在爆破現(xiàn)場，應(yīng)當(dāng)仔細檢查運藥的線路，保證安全順暢，從而防止因電氣短路而引起火災(zāi)。對于有爆炸危險的礦山填塞好炮泥，以防止礦石過分破碎和爆破時噴出明火。在爆破過程中和爆破后應(yīng)采取噴霧灑水等降塵措施，降低火災(zāi)發(fā)生幾率。
5 一些明火引發(fā)火災(zāi)的有效防治
不允許用明火用直接接觸的方式來加熱井內(nèi)的空氣，不允許使用明火來進行井內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施維護等。礦井生產(chǎn)所使用過的蠟紙、費油等易燃易爆物品應(yīng)儲存在專門的容器內(nèi)，并進行妥善保管或處理。在較大的爆破作業(yè)中，應(yīng)該謹慎防止炸藥以及其包裝材料與明火直接接觸，引發(fā)爆炸、燃燒等，從而引發(fā)火災(zāi)。
內(nèi)在原因引起火災(zāi)的預(yù)防措施
有自燃可能的礦山就是內(nèi)在的原因引起火災(zāi)的案例，一旦發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域自熱時，要及時采取措施進行封閉和隔離，切斷與空氣發(fā)生氧化的過程，將發(fā)生火災(zāi)的概率降到最低。如果遇到火災(zāi)應(yīng)該首先采取有效地隔離措施，防止火災(zāi)的擴大和蔓延，將火災(zāi)的損失減低到最低。經(jīng)實踐表明，內(nèi)部因素引發(fā)的火災(zāi)經(jīng)常發(fā)生在通風(fēng)系統(tǒng)紊亂、漏風(fēng)嚴重的礦井內(nèi)，因而在具有存在自燃隱患嚴重的礦山中，通風(fēng)工作需要滿足一下各方面的要求。
1 盡量地防止井下漏風(fēng)。及時密閉采空區(qū)及廢棄巷道，加強通風(fēng)構(gòu)筑物的檢查管理，嚴防采空區(qū)漏風(fēng)。
2 采用機械通風(fēng)。扇風(fēng)機主扇應(yīng)有反風(fēng)裝置，風(fēng)壓的大小應(yīng)適當(dāng)。
礦區(qū)防滅火技術(shù)
1 均壓防滅火技術(shù)
它是采用通風(fēng)的方法減少壓差，降低漏風(fēng)量使之接近于零，以此來切斷氧氣的來源，達到滅火的效果。此技術(shù)對工作面及掘進面初期發(fā)現(xiàn)的高溫預(yù)兆點有較好的效果。
2 灌注無機固化材料防滅火技術(shù)
灌注的水砂漿、煤矸石泥漿、粉煤灰、石膏等是現(xiàn)用的防滅火填充材料，它們形成的漿液對煤體起包裹作用，避免煤與氧氣接觸，起到隔離滅火的作用。
3 阻化劑防滅火技術(shù)
常用的阻化劑是鹵化物及其水溶液能夠浸入煤體的內(nèi)部縫隙中，部分覆蓋在煤體的外表面，使煤體與外界隔絕，無法與氧氣接觸，從而起到滅火作用。
除此之外，惰氣防滅火技術(shù)、泡沫防滅火技術(shù)、膠體防滅火技術(shù)等均在防滅火中發(fā)揮著重要的作用。
關(guān)鍵詞：深部礦井；自然發(fā)火；綜合防治技術(shù)
中圖分類號：TD75 文獻標識碼：B文章編號：1009-9166（2011）017(C)-0213-02
煤炭自燃發(fā)火是煤礦開采中的重大災(zāi)害之一，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在我國的現(xiàn)有煤礦中，54.9%的國有重點煤礦都有可能會發(fā)生自燃發(fā)火的危險，部分煤礦年產(chǎn)2.5萬噸以上的大型煤礦礦井中有三成左右的煤礦有自燃危險，到2010年為止，我國煤礦發(fā)生的火災(zāi)中，自燃發(fā)火約占礦井火災(zāi)的七成以上，特別有些自然發(fā)火嚴重的煤礦礦區(qū)，如山東的兗州、遼寧的撫順、黑龍江的鶴崗、甘肅的窯街等地的煤礦，由于地域的原因，自然發(fā)火的概率特別大。
煤層的自然發(fā)火傾向性是煤層自然發(fā)火的危險性的重要指標之一，他與煤礦開采技術(shù)條件有著十分密切的關(guān)系。煤層的自然發(fā)火傾向性只是衡量煤層自然發(fā)火危險性的指標之一，要客觀地評價煤層自然發(fā)火的危險性，還必須綜合考慮煤層的地質(zhì)條件特征、礦井開采條件特征、礦井通風(fēng)條件特征等對自燃的影響。
一、影響煤層自然發(fā)火的主要因素
煤礦開采過程中，因為煤炭本身原始溫度較低、煤炭內(nèi)的水分含量大、礦壓較小，所以瓦斯的涌出量并不是很大。在開采煤炭的過程中，一定要保證井下風(fēng)流穩(wěn)定，風(fēng)量較小。隨著開采深度的逐漸增加，煤層的埋藏就相對較深，所以成煤的時期也逐漸向前推進，煤層埋藏的原始溫度不斷增大，煤體內(nèi)的水分慢慢減少，而礦壓則在不斷增大，所以瓦斯的涌出量隨著深度的深加而增大。
采煤過程中要求通風(fēng)量大，從而能夠增加煤體的供氧能力，迅速加快煤炭的氧化過程。由于煤礦開采強度的不斷加大，市場對煤礦的需求量也在不斷的增大，采煤的工藝水平由原先的分層式開采到目前的放頂式開采，煤炭產(chǎn)量也得到了進一步的增加，相應(yīng)的瓦斯涌出量也在增大，為了稀釋生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的瓦斯，必須加大通風(fēng)量，風(fēng)量的增大，加快了浮煤的氧化速度與氧化程度，為煤層的自燃發(fā)火提供了條件。
二、自然發(fā)火的井下防治策略
1、綜合防滅火技術(shù)路線
目前，國內(nèi)煤礦礦井常用的防火滅火技術(shù)在防治煤層自燃火災(zāi)中有著十分重要的作用，但是并不是每種防火滅火技術(shù)都能夠適應(yīng)每一次的自燃火災(zāi)，每一種防火滅火技術(shù)都存在一定程度的不足與欠缺。
針對我們貴州的煤礦，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂虻乩項l件，我們認為應(yīng)當(dāng)采取綜合性防火滅火路線，綜合采用集注阻化劑泥漿、膠體、注氮和均壓的防火滅火方法，有效解決自然發(fā)火。
2、注漿注膠防滅火措施
注漿注膠是煤礦礦井防火滅火的主要方法，煤礦礦井中泥漿的濃度濕度對防滅火的效果影響非常大，泥漿濃度越高，對防火滅火的效果越好，而目前國內(nèi)部分煤礦礦井仍然在使用傳統(tǒng)的黃泥注漿系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的制漿濃度很難控制，水土比例較低，通常在51左右，而制出的漿又因井下漿液流失量太大，注漿效率十分低下。所以，筆者希望煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)為煤礦安全重想，更換更新注漿系統(tǒng)，將煤礦礦井井下的自然發(fā)火防治措施落實到位，同時，我們還可以進行地面自動控制，實現(xiàn)注漿原料基料、膠凝劑、懸浮劑的定質(zhì)定量的控制，并按照設(shè)置要求進行漿液的配比。
3、注氮防火滅火
當(dāng)煤礦礦井中氧氣含量降低到總體的4%～8%時，可以有效抑制煤炭的氧化自燃，當(dāng)?shù)V井下氧氣含量降低到2%以下的時候，可以完全抑制煤炭等可燃物的隱燃和復(fù)燃。所以根據(jù)以上的防火機理，我們可以向礦井采空區(qū)持續(xù)注入氮氣，并使注入的氮氣滲透到采空區(qū)、冒落區(qū)、裂隙帶等非作業(yè)地區(qū)，形成一條氮氣惰化帶，為煤礦礦井鋪上一層保護罩，這樣可以有效達到抑制采空區(qū)自燃的目的。
4、煤層自然發(fā)火的防治對策
防止煤炭自燃的主要方法就是要排除煤礦的自然發(fā)火條件，這些條件包括巷道的合理布置，合理的煤炭開采順序等，同時消除供氧條件，減少礦井下氧氣含量，選擇設(shè)置合理的通風(fēng)系統(tǒng)，采用均壓、漏風(fēng)檢測與堵漏防熱技術(shù)等，有效破壞蓄熱蓄氧的環(huán)境。
5、正確開拓，合理開采
正確地開拓巷道布置，合理有效的開采方法，對煤層發(fā)生自燃發(fā)火的控制影響非常大，這就要求我們煤礦采礦技術(shù)人員必須從開采設(shè)計到煤礦開采的施工管理，都必須考慮煤層自然發(fā)火的問題，既要保證煤礦生產(chǎn)又要兼顧防止煤炭自然發(fā)火。從防止煤炭自燃發(fā)火的角度，我們應(yīng)當(dāng)考慮對巷道進行合理的布置，也要求礦井的通風(fēng)系統(tǒng)必須完善、煤層切割較少、回采率較高、采空區(qū)容易封閉，能夠有效防治井下自然發(fā)火。
6、采用高壓注水
在高壓作用之下，讓高壓水通過煤層的裂隙滲透到煤體的層理、節(jié)理當(dāng)中，當(dāng)煤體吸收了大量的水分之后，煤質(zhì)會變軟變酥，這樣的煤質(zhì)適合煤炭的存儲，也增加了煤炭的可放性，避免了因為存放煤炭時而產(chǎn)生的大量煤塵。
7、礦井巷道噴層內(nèi)壓注凝膠
為了防止出現(xiàn)因為長期漏風(fēng)氧化而積蓄的熱量，除了采取噴漿以外，煤礦礦井還應(yīng)當(dāng)在噴漿層內(nèi)壓注凝膠，進行有效降溫及隔熱。在煤礦回采前，在巷道頂板處每隔2―4米，均勻布置2個鉆孔，孔深直至煤層的頂板，板下直徑20毫米進行套管，將凝膠均勻的壓注到噴層內(nèi)。因為凝膠具有堵漏、阻化等良好的隔熱性能，并具有良好的熱穩(wěn)定性，能夠起到阻止煤炭氧化防止煤炭自燃發(fā)火。
8、提高回采效率，加快回采進度
科學(xué)進行組織開采工作、提高煤礦的回采率、加快回采的推進速度，這樣做不僅僅是提高煤炭的開采產(chǎn)量，加快完成季度的生產(chǎn)任務(wù)，而且煤礦回采可以減少煤炭的堆積量，同時降低煤體水分的散失，有效減少煤炭的自燃發(fā)火，對防止煤炭的自然發(fā)火具有十分重要的作用。回采的高效率進行可以為煤炭的自然發(fā)火的防治有著巨大的影響。
如果回采的速度較快，那么煤炭在氧化帶內(nèi)停留的時間較短，煤炭自然發(fā)火之前就能進入窒息帶，就不會發(fā)生自燃發(fā)火；反之，如果回采的速度較慢或受到條件限制，就極有可能發(fā)生自燃發(fā)火。
結(jié)語：煤礦自然發(fā)火是煤礦安全生產(chǎn)的重要隱患，本文從煤礦自燃發(fā)火的原因入手，客觀條理地分析了隨著礦井的開采深度逐漸加深，影響煤炭自燃的地質(zhì)原因、開采原因、通風(fēng)原因，根據(jù)煤炭自燃的三個基本條件，提出了一系列的防治煤礦自然發(fā)火的有效策略，筆者堅信，只要煤礦企業(yè)堅持“以防為主，防滅結(jié)合”的基本原則，把各項措施都落實到位，把安全施工放在管理首位，就能夠切實有效地預(yù)防煤層自然發(fā)火。
作者單位：連云港市煤炭工業(yè)公司貴州省金沙縣川達煤礦
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【關(guān)鍵詞】煤井；火災(zāi)；隔斷充填技術(shù)
一、礦井內(nèi)因火災(zāi)及其危害
內(nèi)因火災(zāi)是指煤炭在一定條件下，如破裂的煤柱、煤壁、集中堆積的浮煤，又有一定的風(fēng)量供給，自身發(fā)生物理化學(xué)變化、吸氧、氧化、發(fā)熱、熱量聚集導(dǎo)致著火而形成的火災(zāi)。內(nèi)因火災(zāi)的發(fā)生，往往伴有一個孕育的過程，根據(jù)預(yù)兆能夠在早期發(fā)現(xiàn)。但由于火源隱蔽，經(jīng)常發(fā)生在人們難以進入的采空區(qū)或煤柱內(nèi)，要想準確地找到火源比較困難。內(nèi)因火災(zāi)理所當(dāng)然受到人們的重視，成為研究的重點。
二、我國煤礦礦井火災(zāi)防治現(xiàn)狀
我國煤礦自燃發(fā)火非常嚴重，有56%的煤礦存在自燃發(fā)火問題，而我國統(tǒng)配和重點煤礦中具有自燃發(fā)火危險的礦井約占47%，礦井自燃發(fā)火又占總發(fā)火次數(shù)的94%，其中采空區(qū)自燃則占內(nèi)因火災(zāi)的60%。這種火災(zāi)常造成工作面封閉、凍結(jié)大量的煤炭資源和昂貴的生產(chǎn)設(shè)備，造成工作面、采區(qū)風(fēng)流紊亂，影響礦井正常的生產(chǎn)接替，并造成人員傷亡。由于我國火災(zāi)基礎(chǔ)理論研究起步晚，防滅火關(guān)鍵設(shè)備和技術(shù)有待完善和配套，有一批亟待解決的技術(shù)問題。因此，礦井火災(zāi)防治工作仍然是礦井安全生產(chǎn)所面臨的一項艱巨任務(wù)。
三、隔斷充填技術(shù)方案與實施效果
（1）隔斷充填技術(shù)簡述。隔斷充填技術(shù)是利用發(fā)火巷道鄰近的措施巷向著火點或高溫區(qū)域邊界處上部（頂部）施工鉆孔，然后通過鉆孔向巷道內(nèi)灌注碳酸氫銨與水玻璃的混合水溶液，兩種溶液的混合凝固時間要根據(jù)鉆孔深度、溶液流速、鉆孔孔徑等參數(shù)進行合理化配比，兩種溶液流出鉆孔管口凝固時間要控制到2秒以內(nèi)，以便可以瞬間凝固、堆積，形成固體隔斷墻，使著火區(qū)域（段）形成密閉空間。然后再通過措施巷在密閉空間中間段施工鉆孔，灌注碳酸氫銨與水玻璃的水溶液，兩種溶液流出鉆孔管口凝固時間根據(jù)封閉段長度控制在180秒以內(nèi)合理時間，使溶液可以有充分時間均勻平鋪并全斷面凝固充填巷道。最后通過邊清理凝固體邊噴漿堵漏滅火的方式起到徹底消除火災(zāi)隱患的目的。（2）隔斷充填技術(shù)方案實施步驟。首先通過己15-17-17042回風(fēng)巷向己15-17-17062回風(fēng)巷火區(qū)高溫段預(yù)測首、末點頂板位置（依據(jù)前期治理情況綜合分析預(yù)測火區(qū)高溫段）施工治理鉆孔K1、K2孔，在己15-17-17042回風(fēng)巷依次對K1、K2孔遠距離灌注碳酸氫銨與水玻璃的混合水溶液，依據(jù)實驗室實驗配比濃度和鉆孔深度、溶液流速、鉆孔孔徑等參數(shù)進行合理化配比，利用注漿鉆孔套鋁塑管的又重管路使溶液在鉆孔出口處混合，混合時間控制在2秒以內(nèi)，使溶液可以短時間內(nèi)混合凝固，進而堆積成“密閉墻”，徹底隔斷火區(qū)高溫段，使己15-17-17062回風(fēng)巷50米高溫段形成一個密閉空間。然后在己15-17-17042回風(fēng)巷向己15-17-17062回風(fēng)巷K2孔向里3米位置再施工一個治理鉆孔K3孔，向K3孔再次灌注碳酸氫銨與水玻璃的混合水溶液。己15-17-17062回風(fēng)巷為下山掘進，外高里低，巷道下山角度為12°至15°，此次兩種水溶液混合時間根據(jù)巷道坡度和密閉段長度控制在120秒左右，使其有充分時間均勻平鋪并全斷面凝固充填火區(qū)高溫密閉空間。待灌注完畢，充填材料穩(wěn)定之后，啟封己15-17-17062回風(fēng)巷，一邊對充填材料進行清挖、一邊對巷道噴漿堵漏的方法解放己15-17-17062回風(fēng)巷。己15-17-17062回風(fēng)巷解放出來以后再對己15-17-17060采空區(qū)局部高溫點進行近距離徹底治理，短時間內(nèi)消除火災(zāi)隱患。（3）隔斷充填技術(shù)實施效果。自2011年元月25日己15-17-17062自燃發(fā)火以來，十二礦精心組織，采取了隔斷充填、噴漿堵漏、調(diào)整優(yōu)化通風(fēng)設(shè)施、均壓、注氮、注液態(tài)二氧化碳、注高分子滅火材料、注黃泥漿、壁后注水泥漿、注碳酸氫鈉、注碳酸氫銨等一系列治理措施，最終成功啟封己15-17-17062進、回風(fēng)巷，恢復(fù)采掘生產(chǎn)。目前，己15-17-17062回風(fēng)巷已經(jīng)順利啟封，工作面已經(jīng)恢復(fù)正常生產(chǎn)狀態(tài)，徹底消除了火災(zāi)隱患。
四、隔斷充填治理技術(shù)的推廣與意義
“隔斷充填”技術(shù)的實施與推廣可以更好的服務(wù)于礦井火災(zāi)治理工作，其低風(fēng)險、小成本、高時效、易操作的特性可以加速礦井火災(zāi)治理進度，大大降低人員傷亡與經(jīng)濟損失，提高煤礦生產(chǎn)行業(yè)的安全指數(shù)。
參 考 文 獻
