10年经验！神东补连塔煤矿“智能防火组合拳”保障26个大采高工作面安全回采

为解决补连塔煤矿煤层易自燃、火灾危害严重的问题，以该矿2012—2022 年防灭火经验为基础，采用优化开采设计，结合制氮装置无人值守远程监控、升级红外束管与光纤测温监测系统、突破多煤层长距离注浆工艺，辅以风门远程控制、综采工作面均压智能管控等智能化手段，构建综合内因火灾防控技术体系。现场应用后，在大采高工作面遗煤多、漏风大等压力下，安全回采26 个工作面，累计推进面积33 348 602 m²，未发生采空区自然发火，有效提升了矿井内因火灾防控能力，保障了矿井安全高效生产，可为类似矿井提供参考。

矿井火灾属于煤矿安全生产中的严重灾害类型之一，其发生会产生有毒有害气体，严重危害井下作业人员与设备的安全。笔者以国能神东煤炭补连塔煤矿（简称补连塔煤矿）2012—2022年间防灭火经验为基础，历经“吸取教训、补充漏洞、夯实基础、逐步升级”4个阶段，综合应用优化开采设计、注氮注浆技术、红外束管监测系统等内因火灾防控技术，并通过智能化手段提升防控效率，为类似矿井的火灾防控提供了参考。

01、补连塔煤矿矿井概况

补连塔煤矿位于伊金霍洛旗乌兰木伦镇，井田面积106.5 km2，矿井核定生产能力2 800万t/a。开采煤层为Ⅰ级容易自燃煤层，自然发火期为41～48天。

矿井采用抽出式通风，为8进2回型通风，总进风量约29 060 m3/min，总回风量29 923 m3/min，有效风量率92.5%，等积孔15.04 m2。

02、补连塔煤矿矿井防灭火主要方法

2.1 制氮装置无人值守远程监控系统

传统制氮装置故障率高、维修成本高，制氮机运行时需专人看护。补连塔煤矿自主研发的制氮装置无人值守远程监控系统，具有较高的可靠性、时效性和扩展性，通过对制氮装置的自动化运行进行远程实时监控和集中控制，提升了煤矿安全生产保障水平，实现了减员增效，制氮装置自动控制流程如图1所示。

图1 制氮装置自动控制流程

2.2 内因火灾监测系统的升级与优化

矿井全面升级与优化火灾监测系统，重点加强了火灾气体产物和温度变化的监测能力，为内因火灾的早期预警和防控提供了重要支持。

采用光纤测温系统，在易发生自燃区域布置测点，在采空区两巷布置测温光纤监测煤自燃危险程度，解决了采空区温度测量方法的不足和限制，实现了远程和多点温度测量，实时展示测量地点温度和位置，为煤炭自燃的早期预测和预报提供了重要数据，提高了防火和灭火效率，光纤系统结构示意如图2所示。

图2 光纤系统结构示意

改造红外束管分站箱体，增加箱体密封性，将取样泵、束管分站、电源箱、交换机等主要设备有序且集中地放置于箱体内，并定期对箱体内部除尘，具备四级过滤系统进行滤水除尘，降低进入分站内气体湿度，避免了因湿空气导致分析数据不准确、气体湿度大导致精密仪器损坏等问题。通过升级改造后，提高了红外束管监测系统的标准化，设备“无尘化”延长了设备使用时间，提高了数据分析的精确性。

2.3 突破多煤层、长距离注浆工艺关键技术

补连塔煤矿长期实施采空区预防性注浆工作，针对注浆过程中输浆距离过长、阻力大导致堵管、漏浆、输浆困难等问题，通过改进注浆工艺，优化注浆措施，形成了独具特色的注浆方式，主要包括以下4个方面。

（1）管理体制上横向到边，纵向到底

建立注浆防灭火管理机构和井下注浆系统3级巡查体系，巡视工实时巡查、跟班队干定期巡查、科室动态抽查，保障系统稳定运行。建立注浆工艺全过程可视化管理机制，拍摄注浆全过程实现过程可视化，用于注浆人员培训，提升注浆作业人员操作的规范化、标准化，避免因操作不当导致堵管、跑浆事件发生。对注浆过程、水土配比、井下巡视等工作实行有痕管理，建立注浆协调企业微信群，每班将拍摄的注浆现场视频、样品配比、井下注浆管路状态、分享当前注浆联络巷密闭情况视频，随时监督注浆过程和注浆质量。

（2）注浆设备管理规范化、精益化

建立地面注浆站包机制度，设置专人定期巡查，按照班、天、周、月等进行设备分级检修维护，储备注浆设备易损配件，确保注浆设备长周期运行。注浆设备的管理推行“6S”（Seiri、Seiton、Seiso、Seiketsu、Shitsuke、Safety）精益管理，确保设备健康运行，实现注浆远程自动上水功能。特殊季节注浆管路保护。冬季给注浆管路安设防冻电热丝，确保不冻管。

（3）技术设计上因地制宜、因时制宜、因面而异

科学设计注浆方法，根据本工作面及上覆采空区实际情况，实行上覆采空区预注、采空区联络巷全注、区域降水复注、钻孔定向直注相结合的注浆技术。区域多点注浆热备，实现不停泵连续注浆，综采巷道及回撤通道一次性敷设注浆支管5个以上联络巷，当前注浆地点注满或者管路故障时，随时可切换到其他联络巷，且管路切换只需1人完成，各地点随时可注，省时、省力、省事，而且各联络巷注浆无缝衔接。实现注浆系统多煤层、多盘区快速切换。同一注浆站、同一趟主管路通过层间钻孔、连接管连接多煤层、多盘区，实现多煤层、多盘区的多维度、立体化注浆，确保全年持续注浆。

（4）井下输浆管路铺设工艺优化

通过增大输浆管路直径，将大巷的注浆管直径从133 mm替换为159 mm，并将巷道的注浆管径从108 mm更新为159 mm。在综采工作面回风巷道，注浆主管路的末端安装1个大角度（135°）的注浆管路快速对接弯头，便于回风隅角注浆管路的对接与安装，消除登高作业的安全隐患，降低输浆阻力。注浆管路铺设路线与排水、压风等管路错开，设置注浆管路专用铺设路线，减少注浆管路拐弯、增大管路拐弯角度、使管路圆弧拐弯、杜绝管路打折等，减少了堵管现象，提高了注浆效率。

2.4 智能化助力内因火灾防控

（1）风门地面远程控制系统

利用智能通风系统升级改造，矿井在原有的气动风门自动化控制基础上，结合矿井4G工业环网和PLC编程的远程控制技术，开发并投入使用首个矿井风门地面远程控制系统。适配的控制软件系统融合矿井监测监控系统，实现数据储存、数据查询、状态模拟、紧急呼叫等功能。增强矿井的抗灾消灾的快速反应能力，保障井下工作人员的生命安全，风门系统结构示意如图3所示。

图3 风门系统结构示意

（3）综采工作面均压智能管控系统

分析日常地表大气压变化情况，结合工作面气体变化趋势，合理安排均压开启时间，可有效防治工作面低氧、采空区煤炭自燃。升级优化均压系统，打造综采工作面均压智能管控系统，实现人员定位系统、矿用IP网络广播系统、智能均压管控系统“三网融合”应急联动系统，快速响应处置均压设施故障、均压系统失压等，确保均压系统安全可靠，工作面均压智能管控系统如图4所示。

图4 工作面均压智能管控系统

（4）通风与压风系统智能化建设

通风与压风系统智能化建设实现了主通风机一键切换倒机、远程监控等功能，监测系统通过监测风量、负压、电流、轴温、振动等，分析、建模、比较数据，实现对设备的健康评估、关联分析、影响分析、故障诊断和对未来的运行趋势预测。全面应用了矿井压风机集中控制系统，实时监测压风系统排气压力、加载压力、空压机运行状况。

（5）三维矿井通风智能分析决策平台

建立矿井通风管理系统，研究通风信息化管理，根据矿井地质模型和实际矿井通风系统，建立已开拓、已封闭及规划设计的所有通风系统模型，在真实坐标空间内建立巷道、节点、风机、风门、风窗、风筒、传感器等通风图元三维模型；通过应用粒子追踪和高速渲染技术，实现了风流、烟流和有害气体的动态扩散模拟动画，以及巷道内阻力三区、风速和标高数据的颜色梯度展示，进一步增强了人机交互功能。

03、总 结

（1）针对煤层易自燃、火灾危害严重的问题，补连塔煤矿以防灭火经验为基础，构建了制氮装置无人值守远程监控、红外束管分站测温、多煤层长距离注浆、风门地面远程控制和综采工作面均压智能管控系统的综合内因防灭火技术体系。通过智能化手段，提升了内因火灾防控的效率。

（2）补连塔煤矿采用综合内因防灭火措施实施后，在7～8 m大采高工作面遗煤多、漏风大、综采工作面月进度不足100 m的巨大防灭火压力下，安全回采26个工作面，累计推进面积33 348 602 m2，未发生采空区自然发火现象，保障了矿井的安全高效生产。

文章来源：《智能矿山》2025年第12期“学术园地”栏目

作者简介：鲍利民，主要从事煤矿“一通三防”的相关研究工作。E-mail：1964077312@qq.com

作者单位：国能神东煤炭补连塔煤矿

引用格式：鲍利民.补连塔煤矿内因火灾综合防控技术研发及应用[J].智能矿山，2025，6(12):64-67.

编辑丨李莎

审核丨赵瑞