1、煤科集团沈阳研究院有限公司煤科集团沈阳研究院有限公司煤矿安全技术国家重点实验室煤矿安全技术国家重点实验室2012016 6年年7 7月月2828日日煤矿火灾防治新技术煤矿火灾防治新技术罗海珠罗海珠 汇报提纲汇报提纲 一、我国煤矿火灾现状分析一、我国煤矿火灾现状分析二、煤矿火灾防治先进适用技术二、煤矿火灾防治先进适用技术三、煤矿火灾应急救援新技术三、煤矿火灾应急救援新技术四、煤矿火灾防治技术展望四、煤矿火灾防治技术展望一、我国煤矿一、我国煤矿火灾现状分析火灾现状分析 开采容易自燃、自燃煤层矿区分布广。全国130余个大中型矿区均受自然发火威胁；总体呈现北多南少的趋势。 具有煤层自然发火倾向的矿井占
2、54%。最短自然发火期小于3个月的矿井占50%以上。防治重点 采空区一、我国煤矿一、我国煤矿火灾现状分析火灾现状分析2013年吉林八宝事故，采空区自燃引发瓦斯爆炸，火区治理及密闭施工期间发生二次爆炸，共死亡53人2014年新疆大黄山事故，封闭自燃火区引发瓦斯爆炸，死亡17人火灾引发瓦斯爆炸等次生灾害事故易造成重大伤亡。2012-2015年，共发生重大以上瓦斯爆炸事故19起，其中9起由火区（煤炭自燃）引发。防治重点 火区一、我国煤矿一、我国煤矿火灾现状分析火灾现状分析2012年年，辽宁省阜新市青年煤矿井辽宁省阜新市青年煤矿井下下电缆电缆着火事故，造成着火事故，造成5人人死亡。死亡。2013年年，
3、河北省张家口市艾家沟煤河北省张家口市艾家沟煤矿井下矿井下压风机压风机着火着火，13人人死亡死亡。2011年，山东省枣庄市防备煤矿井年，山东省枣庄市防备煤矿井下下空气压缩机空气压缩机着火，着火，28人人死亡。死亡。2015年年11月月20日，龙煤鸡西杏花矿日，龙煤鸡西杏花矿皮带皮带着火，造成着火，造成22人人死亡死亡防治重点 电气设备、皮带、电缆一、我国煤矿一、我国煤矿火灾现状分析火灾现状分析正在燃烧的煤田火区共 有 5 6 处 ， 总 面 积720km2，主要集中分布在新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古等7个省区。 新疆煤田火区达39处，火区总面积605.6万m2，年燃煤损失量达776
4、.95万吨。防治重点 火源探测 汇报提纲汇报提纲 一、我国煤矿火灾现状分析一、我国煤矿火灾现状分析二、煤矿火灾防治先进适用技术二、煤矿火灾防治先进适用技术三、煤矿火灾应急救援新技术三、煤矿火灾应急救援新技术四、煤矿火灾防治技术展望四、煤矿火灾防治技术展望二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术 自燃倾向性自燃倾向性 自然发火期自然发火期 标志气体标志气体基础参数测试基础参数测试 采掘部署采掘部署 防灭火系统防灭火系统 火灾监测系统火灾监测系统系统设计系统设计 注浆防灭火注浆防灭火 注氮防灭火注氮防灭火 喷阻化剂喷阻化剂 综合防灭火技术综合防灭火技术-总体原则总体原则二、煤矿二、
5、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术专项设计、采掘部署要求、后退式开采建设综合防灭火系统，注浆、注氮-基础参数基础参数二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术水采区段划分、连续采煤机块段划分自然发火期内回采结束并封闭最小安全推进度、合理防灭火工艺-基础参数基础参数二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术CO的24ppm是风流环境对人的健康指标，而非自然发火预测预报指标开采容易自燃和自燃煤层时，必须开展自然发火监测工作，建立自然发火监测系统，确定煤层自然发火标志气体及临界值通常采用CO、C2H4、C2H2三种综合气体指标，分别对应缓慢氧化、加速氧化和激烈氧
6、化的三个阶段。其临界值应通过实验分析、现场考察进行确定-基础参数基础参数二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术 自然发火危险的矿井，自然发火危险的矿井，应定期检查应定期检查COCO和其他有和其他有害气体情况。害气体情况。预测预报预测预报 开采容易自燃和自燃的开采容易自燃和自燃的煤层时，应建立自然发煤层时，应建立自然发火监测系统火监测系统。监测系统监测系统 火区封闭、管理及启封火区封闭、管理及启封等过程中，应分析火区等过程中，应分析火区内气体成分。内气体成分。气体分析气体分析法律法规煤矿安全规程煤矿安全规程第第180180条、第条、第184184条条、第、第261261条、第条
7、、第271271条、第条、第279279条、第条、第280280条等对条等对矿井火矿井火灾预测预报及监测灾预测预报及监测进行了相关规定。进行了相关规定。-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术 监测主机置于煤矿井下，可就监测主机置于煤矿井下，可就近安放近安放本地检测本地检测 能够实现在线实时连续监测能够实现在线实时连续监测实时在线实时在线 监测主机具有数据分析功能，监测主机具有数据分析功能，可实现爆炸危险、煤矿火灾预可实现爆炸危险、煤矿火灾预报、监测并报警报、监测并报警就地分析就地分析
8、混合气体中的待测组分不受其混合气体中的待测组分不受其他组分变化的影响；上限为他组分变化的影响；上限为100%100%，下限到，下限到1ppm1ppm；选择性好选择性好精度高精度高 测定分析精确度高、速度快、测定分析精确度高、速度快、周期短、稳定性好周期短、稳定性好精度稳定性高精度稳定性高火灾光谱束管监测系统优点-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术采空区开切眼停采线采样束管光纤至地面监控室光谱分析仪、抽气泵、预处理装置、光纤交换机将光谱检测装置放置在将光谱检测装置放置在工作面终采线外的工作面终采线外的硐室内，将束管敷设至硐室内，将束管敷设至工作面回工作面回风
9、隅风隅角及采空区，利用负压抽气泵将需要检测的气体泵入检测装置，分析角及采空区，利用负压抽气泵将需要检测的气体泵入检测装置，分析结果通过光纤上传至地面监控室。结果通过光纤上传至地面监控室。-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术成功应用到神华榆神公司郭家湾郭家湾、青龙寺青龙寺、山西离柳焦煤集团宏岩宏岩等煤矿。-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术分布式光纤测温技术利用光的拉曼散射效应测温，通过光时域反射OTDR技术进行定位，测温系统主要包括光纤解调主机与测温光缆两部分。发光器APD1光纤分路器光纤波分复用器光纤放大器APD2光
10、电转换光电转换信号采集与处理系统测温光缆上位机LD驱动器同步控制光路电路-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术p 技术特点：与传统测温技术相比，分布式光纤测温技术具有本质安全、连续监测、传输距离远、测温范围广、定位精度高等特点系统可用于采空区内因火灾监测领域，随工作面推进，将钢管保护的铠装测温光缆埋设于采空区内，当采空区出现高温点和自然发火隐患时，即可实现内因火灾的分布式在线监测。系统可用于胶带输送机、矿用电缆、机电硐室的火灾监测当中，通过在监测位置直接铺设测温光缆，即可实现煤矿外因火灾的分布式在线监测。-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术
11、火灾防治先进适用技术2012年10月12月，山东能源葛亭煤矿2313工作面采空区进行分布光纤自然发火监测。11月7日，采空区后方56m发现高温异常区域，通过采取采空区注氮、注浆等预防手段，成功消除自然发火隐患，保障了工作面安全回采。-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术力热电光化学其它微传感器模拟信号处理模拟信号处理模拟信号处理与其它MEMS的通讯/接口（光/电/磁）微执行器运动能量信息其它MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 是微电子机械系统的简称。MEMS 技术是集微型传感器、微执行器以及信号处理和控制电路、接口电
12、路、通讯和电源于一体，具有信息获取、处理和执行等多功能的完整微电子机械系统。-监测预警监测预警二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术系统微型化：体积小、质量轻、耗能低、响应时间短材料性能好：以硅为主要材料，其机电性能优良生产成本低：批量生产可以大大降低制造成本集成化程度高：多传感器集成于一体，形成微传感器阵列MEMS带式输送机火灾监测系统，红阳二矿现场应用。-监测预警监测预警无线接收基站无线接收基站无线温度传感器无线温度传感器二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术我国煤矿我国煤矿普遍建立了以普遍建立了以注浆、注氮防灭火方法注浆、注氮防灭火方法为主，辅以为主，
13、辅以其它方式的其它方式的综合防灭火系统综合防灭火系统。注浆防灭火注浆防灭火充填堵漏防灭火充填堵漏防灭火均压防灭火均压防灭火惰性气体防灭火惰性气体防灭火阻化剂防灭火阻化剂防灭火高分子材料防灭火高分子材料防灭火三相泡沫防灭火三相泡沫防灭火燃油惰气灭火燃油惰气灭火高倍数泡沫灭火高倍数泡沫灭火地面固定式地面固定式制浆系统制浆系统井下移动式井下移动式注浆系统注浆系统-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术主要问题近水平煤层浆液流动性差工作面范围大(3005000m)难以全覆盖工作面距离井口远（大于10Km）倍线不足浅埋深近距离煤层群上覆采空区自然重点区域井上下联合注浆-
14、综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术主切眼辅切眼联巷联巷联巷回顺主切眼辅切眼运顺联巷联巷联巷主切眼联巷运顺回顺采空区采空区采空区上覆采空区上覆采空区上覆采空区切眼回顺主切眼辅切眼回顺主回撤通道上覆采空区浆体覆盖区域图 例本煤层采空区浆体覆盖区域工作面正在开采工作面工作面 地面钻孔地面钻孔（间距间距50m）地面钻孔地面钻孔上覆采空区上覆采空区 开切眼开切眼区域进行补充注浆区域进行补充注浆 地面钻孔地面钻孔（间距间距50m）-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进
15、适用技术地面钻孔注浆实景图地面钻孔注浆实景图-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术辅运顺槽主运顺槽回风顺槽开切眼主回撤通道辅回撤通道本煤层采空区井下插管、埋管注浆：注浆管路埋设示意图停采线停采线进风测进风测300m范围埋管注浆范围埋管注浆利用利用回撤回撤通道通道联巷联巷密闭密闭对停对停采线采线进行进行插管插管注浆注浆开开切切眼眼预预埋埋注注浆浆管管路路注注浆浆开切眼开切眼回风侧预埋回风侧预埋300m 管路管路注浆注浆开切眼进开切眼进风侧风侧300m 插管注浆插管注浆停采线停采线回风测回风测300m范围埋管注浆范围埋管注浆-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾
16、防治先进适用技术火灾防治先进适用技术 2012年年6月神东公司补连塔煤矿月神东公司补连塔煤矿22305工作面上覆工作面上覆12煤煤采空区遗煤自燃，工作面封闭采空区遗煤自燃，工作面封闭2个月个月，直接经济损失达，直接经济损失达1.6亿元亿元。此后，在补连塔煤矿进行该项技术试验，至今未再。此后，在补连塔煤矿进行该项技术试验，至今未再发生自然发火事故，同时也可对下层煤开采时起到预防性发生自然发火事故，同时也可对下层煤开采时起到预防性作用。目前该技术已在神东公司、宁东等矿区成功推广应作用。目前该技术已在神东公司、宁东等矿区成功推广应用。用。-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治
17、先进适用技术窒息作用CO2比空气密度大，向采空区注入CO2能够形成惰化带，使位于自燃带底部的遗煤完全被CO2覆盖。煤对CO2具有较强吸附作用，煤被CO2包裹，减少煤体燃烧体表面氧气浓度。大量的高浓度CO2的扩散会提高火区内气体静压，进而会降低火区的漏风量。冷却作降温作用 液态CO2直接喷入火区空间会瞬间气化，吸收大量热能，温度急剧下降到-78.5，可使火源温度降低到着火点温度以下而停止燃烧。煤对CO2极易吸附的特点，在吸附过程中将吸附热转移给CO2气体，从而会遏止燃烧的连锁反应。液态二氧化碳防灭火原理液态二氧化碳防灭火原理-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技
18、术系统系统地面装备部分设置有液相管地面装备部分设置有液相管路系统和气相管路系统，其中液相路系统和气相管路系统，其中液相系统将把贮液罐内的液态二氧化碳系统将把贮液罐内的液态二氧化碳连续不断地供给气液转换器，使之连续不断地供给气液转换器，使之气化；而气相系统则对气液转换器气化；而气相系统则对气液转换器实施增压实施增压作用。作用。地面固定式矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统地面固定式矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统矿用液态二氧化碳直注式防灭火矿用液态二氧化碳直注式防灭火装备系统由液态二氧化碳储液罐、装备系统由液态二氧化碳储液罐、自增压调控系统、液相管路、气相自增压调控系统、液相管路、气相管路、安全
19、装置及控制阀门组成，管路、安全装置及控制阀门组成，并将以上设备安装在平板矿车上，并将以上设备安装在平板矿车上，以便井下运输。以便井下运输。-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术陕西韩城小南沟矿井电缆火灾灭陕西韩城小南沟矿井电缆火灾灭火，火，2010年年7月月17日日20时时10分，分，矿井副斜井井底发生电缆着火事矿井副斜井井底发生电缆着火事故，导致木棚支架着火，导致故，导致木棚支架着火，导致28名矿工遇难，井下火势难以控制，名矿工遇难，井下火势难以控制，大量烟雾溢出井口，井下救援工大量烟雾溢出井口，井下救援工作无法进行，抢救作无法进行，抢救5人后难以继人后难
20、以继续进行救援。救灾过程中发现续进行救援。救灾过程中发现3号煤层被引燃，并使局部巷道发号煤层被引燃，并使局部巷道发生冒顶，风门生冒顶，风门3处着火。处着火。-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术20日日16时：向密闭内压注液态二氧化碳时：向密闭内压注液态二氧化碳20吨，烟雾量明显减少；吨，烟雾量明显减少；21日日09时：距副斜井井口时：距副斜井井口170m处处CO浓度高达浓度高达1200ppm，能见度不到，能见度不到1m；21日日16时：缩封至距井口时：缩封至距井口110m处，压注液态二氧化碳处，压注液态二氧化碳80吨；吨；22日日09时：锁风启封，距井口时
21、：锁风启封，距井口230m巷道冒顶处着火冒青烟；巷道冒顶处着火冒青烟；22日日20时：缩封至距井口时：缩封至距井口110m处，压注液态二氧化碳处，压注液态二氧化碳75吨，控制和熄灭了火区；吨，控制和熄灭了火区；23日日09时：矿井反风，救出全部遇难矿工，取得圆满成功。时：矿井反风，救出全部遇难矿工，取得圆满成功。-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术煤的自燃特性主要由煤中的非芳香结构中的烷基侧链、桥键和含氧煤的自燃特性主要由煤中的非芳香结构中的烷基侧链、桥键和含氧官能团，其中甲基、亚甲基含量丰富，氧夺其氢就产生羟基（官能团，其中甲基、亚甲基含量丰富，氧夺其氢
22、就产生羟基（-OH-OH），就启动了煤自燃过程。采用阻化离子消除煤中的这种关键活性结，就启动了煤自燃过程。采用阻化离子消除煤中的这种关键活性结构，就能实现高效阻化煤自燃。构，就能实现高效阻化煤自燃。-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术u化学阻化剂作用后，煤中甲基、亚甲基明显减少，改变了煤的自燃特性。化学阻化剂作用后，煤中甲基、亚甲基明显减少，改变了煤的自燃特性。u化学阻化剂的阻化效果较无机盐阻化剂提高了倍以上。化学阻化剂的阻化效果较无机盐阻化剂提高了倍以上。煤中甲基、亚甲基阻化效果实例煤中甲基、亚甲基阻化效果实例与无机盐阻化剂与无机盐阻化剂阻化效果阻化效果
23、对比对比-综合防治综合防治二、煤矿二、煤矿火灾防治先进适用技术火灾防治先进适用技术u利用气源和水压为动力，将阻化发泡剂吸入到主管路的喷射混合利用气源和水压为动力，将阻化发泡剂吸入到主管路的喷射混合器与发泡器中发泡，产生阻化泡沫。器与发泡器中发泡，产生阻化泡沫。u流量流量300-600 m3/h300-600 m3/h，出口压力，出口压力0.20.20.5 MPa 0.5 MPa ；u有效扩散半径达有效扩散半径达60 m60 m，向上部堆积，向上部堆积3 35 m5 m。-综合防治综合防治 汇报提纲汇报提纲 一、我国煤矿火灾现状分析一、我国煤矿火灾现状分析二、煤矿火灾防治先进适用技术二、煤矿火灾
24、防治先进适用技术三、煤矿火灾应急救援新技术三、煤矿火灾应急救援新技术四、煤矿火灾防治技术展望四、煤矿火灾防治技术展望三三、煤矿火灾应急煤矿火灾应急救援新技术救援新技术采用虚拟现实（VR） 技术、360度环屏投影播放技术、计算机网络协同处理技术，构建三维虚拟化矿井，模拟典型煤矿火灾事故发生、发展过程，应急救援过程中可能遇到的突发情况的处理，通过人机交互，培训学员救护救援技能及协同配合能力。煤矿火灾救援演练系统煤矿火灾救援演练系统三三、煤矿火灾应急煤矿火灾应急救援新技术救援新技术有效避免电化学传感器的气体交叉敏感性问题井下连续监测，数据全程记录井下结果直接显示，避免人工采气送气带来的气体泄漏和气体
25、混入影响测试结果 涵盖煤矿安全规程第135条要求检测的全部有毒有害气体无需人工参与计算，图形显示爆炸三角形，危险性自动识别、报警三三、煤矿火灾应急煤矿火灾应急救援新技术救援新技术光谱分析技术煤矿用SF6分析仪优势本质安全型、井下原位测试、就地分析定量分析、量程范围大、检出限低漏风分析、漏风通道查找、瓦斯抽放半径验证 汇报提纲汇报提纲 一、我国煤矿火灾现状分析一、我国煤矿火灾现状分析二、煤矿火灾防治先进适用技术二、煤矿火灾防治先进适用技术三、煤矿火灾应急救援新技术三、煤矿火灾应急救援新技术四、煤矿火灾防治技术展望四、煤矿火灾防治技术展望四四、煤矿火灾防治技术展望煤矿火灾防治技术展望隐蔽火源探测技术火区安全密闭技术火灾一体化预警技术煤矿火灾煤矿火灾可防可控可防可控 特征：温度升高特征：温度升高 气体产物气体产物预防自燃火灾为主、监测气体温度指标，控制无风微风漏风、预防自燃火灾为主、监测气体温度指标，控制无风微风漏风、建立综合治理体系、实施安全救援措施、严防次生灾害事故。建立综合治理体系、实施安全救援措施、严防次生灾害事故。谢谢 谢谢敬请批评指正敬请批评指正! !
