摘要：微色谱系统用于矿井自燃火灾预报和防治工作，可对井下任意地点的CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2、O2、N2等气体含量实现24h连续监测，根据气体变化趋势判断自然发火程度，为综合防治煤矿自燃火灾，确保安全生产提供科学依据。系统在煤矿井下，通过抽气泵将井下工作面、密闭、采空区的气体经束管抽至主机进行监测分析。可以指导采空区的配风、抽放瓦斯、调压、灌浆等工作；通过敷设束管还便于对一些工作人员无法到达或危险大的盲巷等地方的瓦斯等气体组分和浓度进行分析。
关键词：自然发火、微色谱监控系统
为提高自动化监测水平，亭南煤矿引进井下微色谱束管监测系统，布置于207工作面和112工作面。通过井下正压取气泵、微色谱仪、监测分站实现井下现场自动分析数据上传到地面监测室，改变了以往井下取气地面色谱分析的传统方法，减少气体分析时间，提高煤自燃灾害预测预报效率，为自燃灾害快速治理争取时间。
一、系统构成功能
1）系统构成
井下微色谱系统除传统束管布置外，还包括光谱分析仪、抽气泵、预处理装置、测试装置及传输装置等部分。
2）主要功能
（1）利用数据库分析某一监测点气体含量在一段时间内变化情况的功能；
（2）自燃火灾预报功能：通过各组分浓度、烷烯比、链烯比的计算，及时准确的反映火源温度变化情况；
（3）爆炸危险程度判别功能；
（4）历史数据查询功能：为防灭火提供各种数据；
（5）自动控制功能：系统输出功能齐全，气体采样控制柜可对多个采样点自动巡回采样，可对气体进行浓度分析，分析数据由计算机存储，并计算有关参数，发出自然发火报警；
（6）具有报表、曲线、储存、打印功能。能提供检测日报、月报、检测谱图报表、气体含量变化趋势报表等；
（7）具有设定气体含量超限自动报警，流量显示及自动调节功能。
二、测点布置
亭南煤矿每个工作面设置2个采样点，其中回风侧采空区设置1个采样点，邻近采空区设置一个测点，后期根据监测数据进行动态调整，束管沿回风巷顶板埋设。当束管采样点进入采空区，即开始进行连续取样分析，当监测到氧气浓度数据低于5%或者束管被砸断或者其它原因表明继续监测无意义时，将束管在上隅角附近切断，布置新的采样点。埋入采空区的束管取样头应与套管密封连接，附近应用大块矸石或木垛防护，以防止浮煤、水、泥浆堵管和抽取到套管内气体。取样头段的保护套管为DN50钢管，采样头外面的套管前端必须封口并在前端0.25m长范围周边钻4排直径为5mm透气小孔，每排5-8个，束管保护套管测点处设置见图。
1.保护套管；2.预设取样束管；3.测温导线；
4.接头；5.温度传感器；6.气孔；7.气体采样器。
保护套管测点处设置图
三、监测内容和技术参数
1）监测内容
监测点主要监测气温、风量和采集气样等，以便提供分析数据，所有采集的气样通过束管管路送至地面进行自动分析。
3）主要技术参数
（1）控制束管监测路数：1~16路；
（2）分析气体成分：CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等。
（3）色谱仪检测限≤1ppm；
（4）系统测量精度误差≤1％；
四、安装要求和注意事项
（1）在安装时必需悬挂，其高度应保证管缆在矿车掉道时不受撞击；
（2）在巷道中采用挂钩吊挂，同固定橡套电缆一样的方法固定；
（3）挂钩距离不大于5m，在水平或倾斜井巷中应有适当的弛度，但垂度不超过30cm；
（4）管缆安装要牢固、整齐、平直，并保证无打折、无划伤、无堵塞、无断裂；
（5）管缆过风门或墙壁时，应穿管保护；
（6）管缆如需弯曲，最小半径应大于6倍管缆的直径。
（7）滤尘器安装在采煤面回风上隅角、采空区等监测点，应悬挂；
（8）高度、位置根据实际情况自定。
（9）凡是经过风门墙体的管缆都必须穿过线管，防止压扁。
（10）束管敷设尽可能不与动力电缆敷设在同一侧；如确需与动力电缆敷设在同一侧，应在敷设动力电缆的上方0.2m~0.3m敷设束管，当与动力电缆交叉时，应垂直通过。
（11）在井下取样点空气入口处和传感器或分析器气样入口处应设有粉尘过滤器。
（12）在井下取样的管路中应能及时有效地排出管路中的冷凝水，宜在管路中设贮水器。
（13）气相色谱议应在每次分析数据前，用标气进行标定。
五、结论
微色谱系统用于矿井自燃火灾预报和防治工作，可对井下任意地点的CO、CH4、C2H4、C2H6、C2H2、CO2、O2、N2等气体含量实现24h连续监测，根据气体变化趋势判断自然发火程度，为综合防治煤矿自燃火灾，确保安全生产提供科学依据。系统在煤矿井下，通过抽气泵将井下工作面、密闭、采空区的气体经束管抽至主机进行监测分析。可以指导采空区的配风、抽放瓦斯、调压、灌浆等工作；通过敷设束管还便于对一些工作人员无法到达或危险大的盲巷等地方的瓦斯等气体组分和浓度进行分析。
参考文献
[1]张军杰,李长录,于文海,等.煤矿束管监测系统的应用[J].煤矿安全,2010,41(6):84-86.
[2]谢国民,付华,王涛,等.基于信息融合的煤层自然发火监测系统研究[J].传感器与微系统,2009,28(4):27-29.
论文作者:刘红亮,吴昌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：井下论文; 气体论文; 采空区论文; 色谱论文; 工作面论文; 套管论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第13期论文;