智能矿井火灾报警系统建设路径

徐盼锋

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东 济南 250000）

矿井自燃火灾束管检测系统是近年来国内矿金火灾监测系统最常用的技术手段，这种监测系统在实际应用的过程中通常会出现以下几种情况：①实施性较差，这是由于气样分析需要在地面进行，因此需要较长的束管管线将气体抽出，管线越长，抽出阻力越大，因此需要的时间越多。②自动化程度相对较低，气相色谱仪每天使用前均需标定。③对相关工作人员的技术水平要求较高，检测人员专业技术水平以及个人素质高低是影响监测结果的重要因素之一，因此对相关技术人员的选拔标准比较高。④火灾监测系统智能关联分析和综合评价预警能力差。针对这些问题探索智能矿井火灾报警系统建设路径也就显得极为重要。

1 智能矿井火灾报警系统建设重要性

针对矿井火灾预测问题我国普遍使用的预报方法有电阻探测法、红外线探测法、磁探测法、能源自燃温度探测法等等，但每种探测技术都或多或少的存在一些弊端，无法为矿井火灾预警工作提供全面、高效的精准预测。矿井内部工作量大、对机器设备以及人员操作等要求较高，一旦发生火灾，会造成巨大的人身、财产损失，因此，必须重视矿井火灾预警工作，对可疑火源及时排查，为后续的火灾预防以及抢救工作提供宝贵时间，加快智能矿井火灾报警系统的建设是保障矿井施工安全的重要手段。智能矿井火灾报警系统主要是通过地底内部的光纤实时监测地下温度，同时对可能出现火灾故障的机器设备的温度进行监测，包括机电运输及、长距离带式输送机等等，快速排查事故温度点，实现精确定位，根据实际情况建立理想的火灾预测模型，客观有效的判断火灾发生的可能性，及时预警，减少损失。

2 智能矿井火灾报警系统建设路径

2.1 实施目标

（1）建立井下分布式激光火灾监测系统。针对井下密闭区等特殊空间的火灾监测，应当格外重视其空间内的CH4、CO、C2H2、CO2、O2等气体浓度以及空间内部温度的实时监测，可以选择采用分布式光纤温度传感技术和波长调制吸收光谱技术设计的监测设备获取具体的实时数据，客观判断井下实际情况。矿用隔爆兼本安型光纤测温控制柜、矿用本安型激光火情监测主机以及气体采样系统是构成矿井火灾报警检测系统的主要数据采集设备，其中气体监测设备的主要检测对象是CH4、CO、C2H2、CO2、O2等气体，气体存在于不同的束管中，监测设备的主要作用是实时监测这些气体浓度是否异常，同时对于地面上发送的各种指令要快速执行。电源系统和分布式光纤测温系统是组成光纤测温控制柜的主要设备，电源系统的主要作用是提供充足的电源以保障火灾监测参数数据采集设备的正常运行，而分布式光纤测温系统的主要作用是准确监测重要区域的温度变化情况。气体采样系统的主要构成包括输气泵站和气体取样束管两部分。被监测气体通过气体取样束管到达采样系统，由采样系统对气体浓度进行测量。

（2）构建智能化地面火灾监测预警系统。智能化地面火灾监测预警系统的构建有助于解决火灾警报预测能力差以及火灾监测系统分析能力差等问题，实现火灾预警预报快速及时、中央控制智能化、采集分析智能化等目标。智能化地面火灾监测系统主要包括火灾监测参数数据采集装置、地面火灾监测系统以及数据传输系统，根据实际情况制定科学合理的取气策略，获取准确真实的采样分析结果，建立科学的火灾监测分析训练模型进行深度的关联分析，及时发现气体参数变化的异常，确定具体位置，快速排查。

2.2 建设方案

我国能源开采行业相关的安全标准要求，采矿工作面以及采空区是施工作业过程中应当重视的根据火灾监测空间区域，重点提高这些空间区域的火灾预警精度，实现早期发现，早期预防的目的。矿用分布式激光火情监测系统的应用能够有效避免传统常用矿井自然火灾束管监测系统的弊端，数据传输系统、矿井火灾检测参数数据采集设备和地面火灾监测系统是矿用分布式激光火情监测系统的主要组成部分，矿井火灾检测参数数据采集设备一般安装位置是在井下采矿工作面和采空区附近，因此在一定程度上会大大缩短井下使用束管的长度，减少气体采样花费时间，提高火灾监测参数数据获取效率，方便后续数据分析工作的进行。除此之外，束管漏气的可能性也会随着束管长度的缩短大大降低，保证了火灾监测系统数据以及分析结果的可靠性。一个火灾监测单元包括多个相邻的火灾监测区域，火灾监测参数数据采集设备的应用能够有效提高分布式取气的效率，真正实现自动化运行，多种气体成分分析更精准高效。

2.3 技术支撑

采矿工作面采空区、密闭区等空间是井下进行火灾监测的主要区域，为实现快速高效的矿井火灾预警预报，应当重视地面火灾监测系统、数据传输系统以及井下火灾监测参数数据采集等工作，提高取气、采集分析模型训练的效率，降低井下火灾发生的概率。自燃现象是地下矿井中矿层常见的一种现象，含氧游离基是能源生成过程中容易大量生成的物质，在低温环境下，这些游离基容易与能源中吸收的氧气产生反应，释放大量热。在发生此类氧化反应后，矿层温度升高，环境温度的升高会加速能源的这种氧化反应，进一步升高矿产资源的温度，直至达到自燃的燃点，导致自燃现象的发生。采空区是指在矿井作业的过程中，由于矿石的开采产生的空洞或空腔。采空区是容易发生自燃现象的危险区域，漏风是影响采空区比较常见的情况，因此氧含量也会受其影响逐渐增加，环境温度随之升高，热量聚集到一定程度引发自燃。自燃现象是影响矿井施工作业、正常生产的重要因素，因此，应当引起各部门的重视，为有效预防矿山生产作业过程中自燃现象的发生，应当对其重点区域布置火灾监测参数数据采集设备，实时监测不同区域的数据变化，在矿层自燃的准备期和自热期及时发现并预防。采空区是矿井生产作业过程中最容易发生自燃现象的重点预防区域，国内相关数据显示，国有重点矿区的自燃情况高达60%，所以在矿山采空区布置火灾监测参数数据采集设备有利于控制矿井火灾的发生，确保矿井生产作业的顺利进行，保障矿企生产工人的人身及财产安全。采矿工作面的回风侧一般是设置矿井火灾监测点的主要位置，同时监测点的位置还要靠近回风巷上帮和采空区边缘的三角地带，即上隅角这是因为采空区一般属于密闭区域，与氧气接触容易发生自燃情况，所以监测比较困难，而上隅角区域不易通风，温度和湿度也会相对较高，所以采空区和采面交汇释放的气体更加容易聚集于此，方便采样测量数据。

3 结语

矿井火灾是能源开采生产过程中影响严重的重大灾害之一，不仅会造成资源的浪费，而且会导致巨大的人身财产损失，智能矿井火灾报警系统能够有效预测矿井火灾的发生，基于平时测量温度的数据情况，通过分布式光纤感温报警系统，对井下敏感位置以及重要机器设备的温度变化情况进行实时测量，进行客观合理判断，一旦察觉温度变化异常，立即确定火灾预警区域，将其扼杀在摇篮内，避免引发重大事故。矿井火灾检测报警系统操作简单、效率高，能够实现自动化监测分析、实时性好，而且综合评价预警能力较强，是未来矿井火灾检测系统的主要发展趋势。