梁新星

（山西潞安礦業(yè)集團有限公司王莊煤礦，山西長治 046000）

全創(chuàng)煤礦煤自燃火源位置的判定

梁新星

（山西潞安礦業(yè)集團有限公司王莊煤礦，山西長治 046000）

通過對全創(chuàng)煤礦原火區(qū)觀測孔氣體和溫度的檢測，研究得出：原火區(qū)沒有復(fù)燃的可能性。為了查明原火區(qū)與目前井下CO泄露點是否存在漏風(fēng)通道，采用釋放SF6示蹤氣體測定漏風(fēng)技術(shù)，確定了原火區(qū)與目前井下3個CO異常涌出點之間沒有漏風(fēng)通道。綜合原火區(qū)預(yù)留觀測孔孔底氣體和溫度信息、SF6示蹤氣體檢測漏風(fēng)通道實驗、探測鉆孔的孔底氣體和溫度信息，最后判定火源位于故縣全創(chuàng)煤礦兩條巷道內(nèi)。

原火區(qū)；煤自燃；火源位置；SF6示蹤氣體

2009年8月20日全創(chuàng)煤礦43采區(qū)井下皮帶巷閉墻處、風(fēng)流中出現(xiàn)CO濃度增高，出現(xiàn)異常，對礦井安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅，特別是對礦井煤層自然發(fā)火產(chǎn)生重要的影響[1-2]。通過對原火區(qū)預(yù)留觀測孔孔底氣體和溫度信息[3-4]、SF6示蹤氣體檢測漏風(fēng)通道實驗[5-7]、探測鉆孔的孔底氣體和溫度信息的分析對比[8]，為下一步制定滅火方案提供了非常有力的科學(xué)依據(jù)[9-11]。

1 原火區(qū)概況

2009年8月20日王莊礦43采區(qū)井下曾出現(xiàn)多處CO涌出點，43采區(qū)井下皮帶巷閉墻處CO濃度高達1 200～1 300mg/L、風(fēng)流中CO濃度達到100mg/L。經(jīng)巡回排查和探測，CO來源于井田內(nèi)故縣全創(chuàng)煤礦采空區(qū)遺留的不合格炸藥自燃，后通過實施“地面打鉆注漿”總體滅火方案，2009年10月11日井下火災(zāi)氣體全部消失，2009年11月8日滅火工程竣工驗收。

2 原火區(qū)觀測孔氣體和溫度檢測

為了探明是否為原火區(qū)復(fù)燃，9月23日打開原火區(qū)滅火時預(yù)留的A13地面觀測孔，并進行了測溫測氣，鉆孔往里進風(fēng)，孔底氣體如表1所示，孔底溫度為13℃，說明原火區(qū)沒有復(fù)燃。

3 SF6示蹤氣體試驗

目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用SF6示蹤劑來研究氣體流動的蹤跡及其規(guī)律，通過瞬時釋放和連續(xù)穩(wěn)定定量釋放SF6，可以檢測漏風(fēng)的通道、方向、風(fēng)速、風(fēng)量等。為了查明原火區(qū)與目前井下CO泄露點是否存在漏風(fēng)通道，實施了釋放SF6示蹤氣體測定漏風(fēng)技術(shù)。

3.1 SF6的性質(zhì)

SF6是一種無色、無嗅的，具有惰性的非燃燒性氣體。它的物理活性大，在擾動的空氣中可以迅速混合而均勻地分布在檢測空間中。這種氣體不溶于水，無沉降，不凝結(jié)，不為井下物料表面所吸附，不與堿起作用，是一種良好的負(fù)電性氣體。SF6的檢出靈敏度高，使用帶電子捕獲器的氣相色譜儀或SF6檢測儀均可有效的檢出（檢測精度可達8×10-12）。SF6在大氣與礦井環(huán)境中的本原含量低，約為10-14～10-15g/mL。SF6的這些性質(zhì)，使得人們可以方便、準(zhǔn)確的應(yīng)用它進行礦井漏風(fēng)檢測。

3.2 瞬時釋放SF6定性測定采空區(qū)漏風(fēng)基本原理

在漏風(fēng)源處一次瞬時釋放一定數(shù)量的SF6氣體，同時在漏風(fēng)匯處取樣分析（一般每間隔5～20min取一次樣），通過分析采集的氣樣中是否含有SF6來確定是否存在漏風(fēng)通道，并根據(jù)測出含有SF6的時刻通過下式計算漏風(fēng)風(fēng)速[12]。

式中：V為漏風(fēng)風(fēng)速，m/s；L為漏風(fēng)距離，m；t為從漏風(fēng)源到漏風(fēng)匯的漏風(fēng)時間（即從SF6氣體釋放到檢測出SF6氣體的時間），min。

3.3 SF6示蹤氣體測定漏風(fēng)通道的應(yīng)用

1）總體方案：本次測定采用在地面可能存在的漏風(fēng)源（原火區(qū)A13觀測孔）一次性瞬時釋放SF6氣體20 kg，在王莊煤礦井下可能存在的漏風(fēng)匯（井下4305放水巷車場、4307集回新閉口、4309檢測點等三個地點）采集氣體分析，以判定是否存在漏風(fēng)通道并估算相應(yīng)的漏風(fēng)風(fēng)速[13]。

2）檢測步驟：a.9月24日11:30在原火區(qū)A13觀測孔一次性釋放SF6氣體20 kg。b.在地面釋放30min后開始人工采集氣樣，每隔10min采集一次，共采集20次。c.將采集的氣樣及時送太原理工大學(xué)礦井火災(zāi)實驗室進行分析，測定SF6濃度，并填入記錄表格中。

3）檢測儀器及材料:a.SF6氣體（20 kg）。b.電子捕獲檢測器的色譜分析儀器1臺，實驗條件：載氣為99.999%氮氣；柱溫為80℃；汽化溫度為100℃；檢測器溫度為150℃；電流為0.25 nA。c.采樣袋70個及手工采樣器6個。

4）檢測結(jié)果：井下各CO涌出點均沒有收集到SF6氣體，說明在目前條件下原火區(qū)A13觀測孔與目前3個井下檢測點不存在漏風(fēng)通道。

為了防止由于井下漏風(fēng)風(fēng)速過低而造成沒有接收到示蹤氣體的可能，在9月25日10∶30再次在原接收地點采集氣樣，每隔1 h采集一次，共又采集4次，仍然沒有監(jiān)測到SF6氣體，表明原火區(qū)與目前井下3個CO異常涌出點之間沒有漏風(fēng)通道，也反映了2009年井下注漿封堵效果較好。

4 地面鉆探

由于原火區(qū)封堵地點沒有CO涌出，且經(jīng)觀測孔測溫測氣和釋放SF6測定漏風(fēng)試驗結(jié)果，原火區(qū)復(fù)燃可能性較小，因而無法確定火源的具體位置，為此，9月26日開始對可能火區(qū)范圍內(nèi)實施地面打鉆作業(yè)，從而根據(jù)鉆孔孔底的溫度、氣體等信息，確定火區(qū)的范圍和位置，為滅火工程的順利實施提供科學(xué)依據(jù)，布置鉆孔共7個如表2所示（其中2號孔為煤柱孔，無法取氣測溫），其余鉆孔孔底信息如表3所示。

根據(jù)這次所成鉆孔孔底信息，孔底CO最高達0.617 6%，并伴有C2H4、C2H2氣體，說明仍有高溫火區(qū)存在；1號鉆孔孔底溫度達26.6℃，而其余各點孔底溫度均低于15.1℃，初步確定火區(qū)范圍集中在故縣全創(chuàng)煤礦兩條巷道及停采線附近，為此，進一步在故縣全創(chuàng)煤礦兩條巷道內(nèi)補充鉆孔，并根據(jù)鉆孔孔底信息確定火源的具體位置，為下一步滅火方案的制定提供科學(xué)依據(jù)。

由于故縣全創(chuàng)煤礦為小窯開采區(qū)，地質(zhì)資料不盡詳細(xì)，為保證鉆孔的成孔率，在目前現(xiàn)已知的井下巷道測點布置探測孔，第二次在故縣全創(chuàng)煤礦兩條巷道內(nèi)布置探測孔9個（見圖2），坐標(biāo)如表4所示，所成孔底氣體溫度信息如表5所示。

根據(jù)第二次鉆探所成鉆孔孔底信息，Y9鉆孔孔底溫度達34.4℃，F(xiàn)15鉆孔孔底溫度也在16.5℃，確定火區(qū)范圍集中在故縣全創(chuàng)煤礦兩條巷道。

5 結(jié)束語

綜合以上原火區(qū)預(yù)留觀測孔孔底氣體和溫度信息、SF6示蹤氣體檢測漏風(fēng)通道實驗、探測鉆孔的孔底氣體和溫度信息，可以確定火源位于故縣全創(chuàng)煤礦兩條巷道內(nèi)，為下一步滅火方案的制定提供了科學(xué)依據(jù)。

[1]李文鋒,吳,張明富.易自燃特厚煤層綜放面采空區(qū)防滅火技術(shù)[J].中州煤炭,2012(11):117-118.

[2]吳海軍,曾凡宇,姚海飛,等.矸石山自燃危險性評價及治理技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41(4):119-123.

[3]劉星魁,劉鵬飛.煤巷周圍破碎煤體自燃特征及防火方案研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41(11)：75-78.

[4]李永剛,謝勁松.MEA防滅火劑防治煤體高溫技術(shù)的應(yīng)用[J].煤炭工程,2007（2）:41.

[5]陳金玉，馬丕梁，孔一凡，等.SF6氣體示蹤法測定鉆孔瓦斯抽放有效半徑[J].煤礦安全,2008,39(9):23-25.

[6]劉瑛忠，馬忠利.示蹤技術(shù)在煤礦漏風(fēng)檢測中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2002,33(4):26-28.

[7]張福成.SF6示蹤氣體測定漏風(fēng)技術(shù)在神東礦區(qū)的應(yīng)用[J].煤炭工程,2006(6):94-96.

[8]劉星魁,劉鵬飛.煤巷周圍破碎煤體自燃特征及防火方案研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41(11)：75-78.

[9]張錦鵬,姚文龍.綜放面火區(qū)快速封閉及煤體自燃原因探討[J].中州煤炭,2012(4):81-83.

[10]王俊梅.淺談煤自燃火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報[J].中州煤炭,2008(6):87-88.

[11]王繼仁,鄧存寶,單亞飛，等.煤的自燃傾向性新分類方法[J].煤炭學(xué)報,2008,33(1):47-50.

[12]李迎春，楊勝強，張帥.基于示蹤氣體采空區(qū)漏風(fēng)通道定性識別[J].煤礦安全,2013,44(1)：185-188.

[13]劉國忠，李國華，王正輝，等.SF6示蹤氣體連續(xù)釋放法在采空區(qū)漏風(fēng)檢測中的應(yīng)用[J].煤礦安全,2011,42(9):114-117.

Position Determination of Coal Spontaneous Combustion in Quanchuang Mine

LIANG Xinxing
(Wangzhuang Mine,Lu'an Mining Group,Changzhi 046000,China)

Bymeasurement of gas and temperature of observation well in original fire zone in QuanchuangMine,the study concludes the impossibility of recombustion.To check if air-leaking passages exist in the original fire zone and CO leakage points,SF6tracing gas was released tomeasure air leakage. The technology determined that there were no air-leaking passages in the original fire zone and three CO emission points.In combination with the gas and temperature data of the observation well,the air leakage experiment with the SF6tracing gas,and the gas and temperature data at the bottom of detection drilling holes,the fire position was located in the tworoadways ofQuanchuangMine.

original fire zone;coal spontaneous combustion;inflammation position;SF6tracinggas

TD752

A

1672-5050（2015）05-0016-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.007

（編輯：薄小玲）

2015-04-09

梁新星（1987-），男，河南輝縣人，大學(xué)本科，助理工程師，從事煤礦礦井開采工作。