為解決補連塔煤礦煤層易自燃、火災危害嚴重的問題，以該礦2012—2022 年防滅火經(jīng)驗為基礎(chǔ)，采用優(yōu)化開采設(shè)計，結(jié)合制氮裝置無人值守遠程監(jiān)控、升級紅外束管與光纖測溫監(jiān)測系統(tǒng)、突破多煤層長距離注漿工藝，輔以風門遠程控制、綜采工作面均壓智能管控等智能化手段，構(gòu)建綜合內(nèi)因火災防控技術(shù)體系?，F(xiàn)場應(yīng)用后，在大采高工作面遺煤多、漏風大等壓力下，安全回采26 個工作面，累計推進面積33 348 602 m2，未發(fā)生采空區(qū)自然發(fā)火，有效提升了礦井內(nèi)因火災防控能力，保障了礦井安全高效生產(chǎn)，可為類似礦井提供參考。

文章來源：《智能礦山》2025年第12期“學術(shù)園地”欄目

作者簡介：鮑利民，主要從事煤礦“一通三防”的相關(guān)研究工作。E-mail：1964077312@qq.com

作者單位：國能神東煤炭補連塔煤礦

引用格式：鮑利民.補連塔煤礦內(nèi)因火災綜合防控技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用[J].智能礦山，2025，6(12):64-67.

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礦井火災屬于煤礦安全生產(chǎn)中的嚴重災害類型之一，其發(fā)生會產(chǎn)生有毒有害氣體，嚴重危害井下作業(yè)人員與設(shè)備的安全。筆者以國能神東煤炭補連塔煤礦（簡稱補連塔煤礦）2012—2022年間防滅火經(jīng)驗為基礎(chǔ)，歷經(jīng)“吸取教訓、補充漏洞、夯實基礎(chǔ)、逐步升級”4個階段，綜合應(yīng)用優(yōu)化開采設(shè)計、注氮注漿技術(shù)、紅外束管監(jiān)測系統(tǒng)等內(nèi)因火災防控技術(shù)，并通過智能化手段提升防控效率，為類似礦井的火災防控提供了參考。

補連塔煤礦礦井概況

補連塔煤礦位于伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)，井田面積106.5 km，礦井核定生產(chǎn)能力2 800萬t/a。開采煤層為Ⅰ級容易自燃煤層，自然發(fā)火期為41～48天。

礦井采用抽出式通風，為8進2回型通風，總進風量約29 060 m/min，總回風量29 923 m/min，有效風量率92.5%，等積孔15.04 m

補連塔煤礦礦井防滅火主要方法

2.1 制氮裝置無人值守遠程監(jiān)控系統(tǒng)

傳統(tǒng)制氮裝置故障率高、維修成本高，制氮機運行時需專人看護。補連塔煤礦自主研發(fā)的制氮裝置無人值守遠程監(jiān)控系統(tǒng)，具有較高的可靠性、時效性和擴展性，通過對制氮裝置的自動化運行進行遠程實時監(jiān)控和集中控制，提升了煤礦安全生產(chǎn)保障水平，實現(xiàn)了減員增效，制氮裝置自動控制流程如圖1所示。

圖1 制氮裝置自動控制流程

2.2 內(nèi)因火災監(jiān)測系統(tǒng)的升級與優(yōu)化

礦井全面升級與優(yōu)化火災監(jiān)測系統(tǒng)，重點加強了火災氣體產(chǎn)物和溫度變化的監(jiān)測能力，為內(nèi)因火災的早期預警和防控提供了重要支持。

采用光纖測溫系統(tǒng)，在易發(fā)生自燃區(qū)域布置測點，在采空區(qū)兩巷布置測溫光纖監(jiān)測煤自燃危險程度，解決了采空區(qū)溫度測量方法的不足和限制，實現(xiàn)了遠程和多點溫度測量，實時展示測量地點溫度和位置，為煤炭自燃的早期預測和預報提供了重要數(shù)據(jù)，提高了防火和滅火效率，光纖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 光纖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

改造紅外束管分站箱體，增加箱體密封性，將取樣泵、束管分站、電源箱、交換機等主要設(shè)備有序且集中地放置于箱體內(nèi)，并定期對箱體內(nèi)部除塵，具備四級過濾系統(tǒng)進行濾水除塵，降低進入分站內(nèi)氣體濕度，避免了因濕空氣導致分析數(shù)據(jù)不準確、氣體濕度大導致精密儀器損壞等問題。通過升級改造后，提高了紅外束管監(jiān)測系統(tǒng)的標準化，設(shè)備“無塵化”延長了設(shè)備使用時間，提高了數(shù)據(jù)分析的精確性。

2.3 突破多煤層、長距離注漿工藝關(guān)鍵技術(shù)

補連塔煤礦長期實施采空區(qū)預防性注漿工作，針對注漿過程中輸漿距離過長、阻力大導致堵管、漏漿、輸漿困難等問題，通過改進注漿工藝，優(yōu)化注漿措施，形成了獨具特色的注漿方式，主要包括以下4個方面。

（1）管理體制上橫向到邊，縱向到底

建立注漿防滅火管理機構(gòu)和井下注漿系統(tǒng)3級巡查體系，巡視工實時巡查、跟班隊干定期巡查、科室動態(tài)抽查，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。建立注漿工藝全過程可視化管理機制，拍攝注漿全過程實現(xiàn)過程可視化，用于注漿人員培訓，提升注漿作業(yè)人員操作的規(guī)范化、標準化，避免因操作不當導致堵管、跑漿事件發(fā)生。對注漿過程、水土配比、井下巡視等工作實行有痕管理，建立注漿協(xié)調(diào)企業(yè)微信群，每班將拍攝的注漿現(xiàn)場視頻、樣品配比、井下注漿管路狀態(tài)、分享當前注漿聯(lián)絡(luò)巷密閉情況視頻，隨時監(jiān)督注漿過程和注漿質(zhì)量。

（2）注漿設(shè)備管理規(guī)范化、精益化

建立地面注漿站包機制度，設(shè)置專人定期巡查，按照班、天、周、月等進行設(shè)備分級檢修維護，儲備注漿設(shè)備易損配件，確保注漿設(shè)備長周期運行。注漿設(shè)備的管理推行“6S”（Seiri、Seiton、Seiso、Seiketsu、Shitsuke、Safety）精益管理，確保設(shè)備健康運行，實現(xiàn)注漿遠程自動上水功能。特殊季節(jié)注漿管路保護。冬季給注漿管路安設(shè)防凍電熱絲，確保不凍管。

（3）技術(shù)設(shè)計上因地制宜、因時制宜、因面而異

科學設(shè)計注漿方法，根據(jù)本工作面及上覆采空區(qū)實際情況，實行上覆采空區(qū)預注、采空區(qū)聯(lián)絡(luò)巷全注、區(qū)域降水復注、鉆孔定向直注相結(jié)合的注漿技術(shù)。區(qū)域多點注漿熱備，實現(xiàn)不停泵連續(xù)注漿，綜采巷道及回撤通道一次性敷設(shè)注漿支管5個以上聯(lián)絡(luò)巷，當前注漿地點注滿或者管路故障時，隨時可切換到其他聯(lián)絡(luò)巷，且管路切換只需1人完成，各地點隨時可注，省時、省力、省事，而且各聯(lián)絡(luò)巷注漿無縫銜接。實現(xiàn)注漿系統(tǒng)多煤層、多盤區(qū)快速切換。同一注漿站、同一趟主管路通過層間鉆孔、連接管連接多煤層、多盤區(qū)，實現(xiàn)多煤層、多盤區(qū)的多維度、立體化注漿，確保全年持續(xù)注漿。

（4）井下輸漿管路鋪設(shè)工藝優(yōu)化

通過增大輸漿管路直徑，將大巷的注漿管直徑從133 mm替換為159 mm，并將巷道的注漿管徑從108 mm更新為159 mm。在綜采工作面回風巷道，注漿主管路的末端安裝1個大角度（135°）的注漿管路快速對接彎頭，便于回風隅角注漿管路的對接與安裝，消除登高作業(yè)的安全隱患，降低輸漿阻力。注漿管路鋪設(shè)路線與排水、壓風等管路錯開，設(shè)置注漿管路專用鋪設(shè)路線，減少注漿管路拐彎、增大管路拐彎角度、使管路圓弧拐彎、杜絕管路打折等，減少了堵管現(xiàn)象，提高了注漿效率。

2.4 智能化助力內(nèi)因火災防控

（1）風門地面遠程控制系統(tǒng)

利用智能通風系統(tǒng)升級改造，礦井在原有的氣動風門自動化控制基礎(chǔ)上，結(jié)合礦井4G工業(yè)環(huán)網(wǎng)和PLC編程的遠程控制技術(shù)，開發(fā)并投入使用首個礦井風門地面遠程控制系統(tǒng)。適配的控制軟件系統(tǒng)融合礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)查詢、狀態(tài)模擬、緊急呼叫等功能。增強礦井的抗災消災的快速反應(yīng)能力，保障井下工作人員的生命安全，風門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

圖3 風門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

（3）綜采工作面均壓智能管控系統(tǒng)

分析日常地表大氣壓變化情況，結(jié)合工作面氣體變化趨勢，合理安排均壓開啟時間，可有效防治工作面低氧、采空區(qū)煤炭自燃。升級優(yōu)化均壓系統(tǒng)，打造綜采工作面均壓智能管控系統(tǒng)，實現(xiàn)人員定位系統(tǒng)、礦用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)、智能均壓管控系統(tǒng)“三網(wǎng)融合”應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)，快速響應(yīng)處置均壓設(shè)施故障、均壓系統(tǒng)失壓等，確保均壓系統(tǒng)安全可靠，工作面均壓智能管控系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 工作面均壓智能管控系統(tǒng)

（4）通風與壓風系統(tǒng)智能化建設(shè)

通風與壓風系統(tǒng)智能化建設(shè)實現(xiàn)了主通風機一鍵切換倒機、遠程監(jiān)控等功能，監(jiān)測系統(tǒng)通過監(jiān)測風量、負壓、電流、軸溫、振動等，分析、建模、比較數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對設(shè)備的健康評估、關(guān)聯(lián)分析、影響分析、故障診斷和對未來的運行趨勢預測。全面應(yīng)用了礦井壓風機集中控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測壓風系統(tǒng)排氣壓力、加載壓力、空壓機運行狀況。

（5）三維礦井通風智能分析決策平臺

建立礦井通風管理系統(tǒng)，研究通風信息化管理，根據(jù)礦井地質(zhì)模型和實際礦井通風系統(tǒng)，建立已開拓、已封閉及規(guī)劃設(shè)計的所有通風系統(tǒng)模型，在真實坐標空間內(nèi)建立巷道、節(jié)點、風機、風門、風窗、風筒、傳感器等通風圖元三維模型；通過應(yīng)用粒子追蹤和高速渲染技術(shù)，實現(xiàn)了風流、煙流和有害氣體的動態(tài)擴散模擬動畫，以及巷道內(nèi)阻力三區(qū)、風速和標高數(shù)據(jù)的顏色梯度展示，進一步增強了人機交互功能。

總 結(jié)

（1）針對煤層易自燃、火災危害嚴重的問題，補連塔煤礦以防滅火經(jīng)驗為基礎(chǔ)，構(gòu)建了制氮裝置無人值守遠程監(jiān)控、紅外束管分站測溫、多煤層長距離注漿、風門地面遠程控制和綜采工作面均壓智能管控系統(tǒng)的綜合內(nèi)因防滅火技術(shù)體系。通過智能化手段，提升了內(nèi)因火災防控的效率。

（2）補連塔煤礦采用綜合內(nèi)因防滅火措施實施后，在7～8 m大采高工作面遺煤多、漏風大、綜采工作面月進度不足100 m的巨大防滅火壓力下，安全回采26個工作面，累計推進面積33 348 602 m，未發(fā)生采空區(qū)自然發(fā)火現(xiàn)象，保障了礦井的安全高效生產(chǎn)。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團有限公司主管、煤炭科學研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

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