摘  要：利用束管监测技术实现对井下气体进行连续采样分析，准确地监测测点处气体成分，早期预报火情。

关键词：束管监测技术；采样分析；监测气体成分；预报火情

同煤大唐塔山煤矿有限公司采用综采放顶煤开采石炭纪煤层，煤层平均厚度15.72米，自燃发火期68天，8102综放工作面走向长度1531米，倾向长度230.5米，机采高度3.5米， 8102工作面从2006年7月15日推进到47m时开始出现CO，上隅角达到48ppm，回风流中10ppm。后采取了以束管监测系统为保障，注氮为主结合注浆的防灭火措施，有力的保障了开采安全，最高月产100.2万吨。

1 束管监测技术简介

煤矿自然发火束管监测系统是利用真空泵和一束多芯塑料管远距离自每一个监测地点抽取气体，利用气体分析仪器连续分析各测点的气体组分浓度，并在监测地点可能发生煤炭自燃时发出报警的成套装置。由管路设施和气体分析中心设备构成。

2 塔山矿束管监测技术的应用

同煤大唐塔山煤矿公司束管监测系统是由北京安菲斯科技发展有限公司和澳大利亚动力科技有限公司共同开发研制的，于2006年11月中旬调试完毕后， 从11月17日开始进行埋设进行气体监测，监测采空区自燃“三带”分布情况。目前采空区束管监测共布置有四个测点：1号点监测上隅角气体情况；2号点监测5102回风顺槽侧采空区气体情况；3号点监测2102进风顺槽侧采空区气体情况；4号点监测束管机房气体情况。

⑴ 1号点监测上隅角气体情况。根据图1所示的1号测点监测数据分析，上隅角监测的CO浓度基本上呈现稳定的趋势，与通风区监测的数据基本一致，证明束管监测系统抽气分析监测效果良好。

图1一号束管测点监测上隅角氧气浓度变化情况

⑵ 2号束管测用于监测5102侧采空区气体情况。根据图2所示的回风侧采空区测点束管监测数据分析，随着束管埋入采空区的距离逐渐增大，CO浓度呈现逐渐稳定的缓慢增大态势，测点的CO浓度一直在保持在80～110PPm之间，表明采空区的煤缓慢氧化已经稳定。

2006年12月5日，5102侧采空区束管测点监测到采空区内氧气浓度下降到16%以下，标志着测点所在位置进入到氧化带内，对应的测点埋点和工作面距离：5102侧为57m，2102侧为52m。该监测结果为注氮情况下采空区散热带宽度，和根据7月15日综放面开始出现CO时进回风侧的进尺确定的散热带宽度接近，因为采空区注氮管路出口预埋长度为50m，管路出口设置在氧化带内，排除综放面推进期间风量变化和风流扰动对监测数据的影响，可以认为采用这两种方法得到的数据都是准确的。

到2007年1月13日，2号束管测点氧气浓度已经降低到7%以下，对应的5102侧束管埋设点和工作面距离为163m。即在采空区注氮的情况下，采空区内回风侧氧化带实测得到的最大宽度为163m。

根据采空区2号束管测点监测情况，综放工作面后方10m以外的采空区内CO浓度保持在80PPm～120PPm之间，由于采空区漏风风量约为工作面风量的10%，监测结果表明综放面采空区内遗煤氧化过程是比较平稳的，目前所采取的注氮为主、加强堵漏风的防火措施能够实现有效防火的目的。

图2二号束管测点监测氧气和CO浓度随推进进尺变化情况

⑶ 束管监测3号测点用于监测2102侧采空区气体情况。根据图3所示的采空区进风侧测点监测数据分析，从11月23日到12月14日，3号测点监测到的O2浓度持续保持20%以上，CO浓度基本保持在0～5PPm之间，说明进风侧漏风风速相对较大，散热带宽度比回风侧更大一些，浮煤氧化没有良好的蓄热条件，氧化生产的CO量极少。

12月15日，发现3号测点氧气浓度分析结果出现异常，分析由于埋设的束管被垮落的顶板岩石或煤块砸断堵死，束管监测系统无法抽出该测点管路气体，且难以判断所在部位，已经重新埋管设置测点对进风侧采空区气体进行监测。

   图3三号束管测点监测氧气浓度随推进进尺变化情况

⑷ 束管监测系统4号点用于监测地面束管机房的气体变化情况，进行对比分析。从4测点的监测数据来看，束管监测系统的分析结果正常。

3注氮为主的防火措施实施情况

7月12日，三台制氮机安装完毕，7月24日开始运行一台制氮机向采空区注氮，每天24小时正常运行。从9月30日开始，每天两台制氮机运行注氮，一台备用，全天24小时运行，向采空区注氮，遇停产等情况，按照以注氮为主的防火措施要求，三台制氮设备同时运行注氮，注氮工艺采用预埋注氮管路注氮，为确保采空区注氮效果，对采空区两端头进行封堵，工作面停采或回采期间，若有高温热源，并辅之采用黄泥灌浆系统，对采空区灌注黄泥浆。

自7月底运行以来，上隅角和回风流的一氧化碳的浓度变化情况如图。

4数据总结分析

塔山矿8102首采综采放顶煤工作面开采前期工作面回风流、上隅角CO浓度值偏高，通过束管监测系统的数据分析结果，从9月底开始两台制氮机同时24小时运行，并加强工作面两端头的堵漏风工作，同时加快工作面的推进，每月不低于90米，通过采取上述综合防火措施，保证了综放面正常回采期间的防火安全，达到了预期的效果，监测得到的CO浓度指标呈现明显的平稳下降趋势。