摘要：一氧化碳是煤礦井下常見的有毒有害氣體，對(duì)人體的危害極大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在煤礦發(fā)生瓦斯、煤塵爆炸及火災(zāi)事故時(shí)死亡的人數(shù)中，約75%～85%都是因一氧化碳中毒而身亡的。在煤礦井下，如果重視、管理不到位就會(huì)造成一氧化碳異常，本文針對(duì)煤礦井下一氧化碳異常的原因和防治技術(shù)進(jìn)行了探討和研究，總結(jié)了做好一氧化碳管理的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：一氧化碳;自燃;火災(zāi);通風(fēng)

1 前言

一氧化碳無色、無臭，是易燃、易爆、有毒氣體，一氧化碳極易與血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白，使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用，造成組織窒息，嚴(yán)重時(shí)死亡。一氧化碳對(duì)全身的組織細(xì)胞均有毒性作用，尤其對(duì)大腦皮質(zhì)的影響最為嚴(yán)重。煤礦井下煤炭氧化、爆破作業(yè)、無軌膠輪車尾氣排放等都會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，而一氧化碳一旦控制不到位造成濃度超標(biāo)，就會(huì)對(duì)人員造成傷害，所以，煤礦防治一氧化碳非常重要。

2 煤礦井下一氧化碳監(jiān)測(cè)

2.1 取樣分析法

一種是利用取樣瓶或吸氣球等容器提取井下空氣式樣，送往地面化驗(yàn)室進(jìn)行分析。分析儀器多用氣相色譜儀，分析精度高，定性準(zhǔn)確，但所需時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，技術(shù)要求高。另一種是束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要利用真空泵和束管遠(yuǎn)距離抽取監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的氣樣，進(jìn)樣后通過色譜分析儀分析CO等氣體的濃度。

2.2 快速測(cè)定法

一種是利用便攜式儀器在井下就地檢測(cè)，另一種是采用氣體檢測(cè)管測(cè)定CO的濃度。

2.3 傳感器在線監(jiān)測(cè)

現(xiàn)在，煤礦主要通過安裝一氧化碳傳感器利用安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)井下一氧化碳進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。根據(jù)檢測(cè)原理的不同，目前主要有催化可燃?xì)怏w傳感器、紅外傳感器等。

3 煤炭氧化一氧化碳防治

3.1實(shí)驗(yàn)分析

煤礦井下煤炭氧化自燃是產(chǎn)生一氧化碳的主要原因，根據(jù)煤自燃理論，煤炭自燃后必然會(huì)使周圍的煤巖和空氣溫度升高，并熱解釋放出CO等一系列氣體。通過在某礦2#煤層低溫氧化實(shí)驗(yàn)過程中監(jiān)測(cè)到CO隨溫度的變化關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：2#煤層煤樣的CO產(chǎn)量隨著煤溫的升高而增加近似指數(shù)關(guān)系;煤氧化初始階段曲線斜率較小，CO增幅不大;當(dāng)煤樣溫度到達(dá)130度左右后，曲線斜率明顯變大，CO產(chǎn)生量急劇增加。

3.2原因分析

事實(shí)表明，礦井的開拓、開采和通風(fēng)管理等對(duì)煤炭自燃氧化造成一氧化碳異常起決定性影響。礦井開拓方式和采區(qū)巷道布置，主要是煤柱的留設(shè)，既決定可燃物的分布和集中情況，又決定向這些可燃物供風(fēng)的時(shí)間;回采方法和回采工藝，主要是回采率和工作面的推進(jìn)速度對(duì)煤炭自燃氧化影響很大;通風(fēng)方面，煤炭自燃需要有連續(xù)供氧條件，采空區(qū)漏風(fēng)是主要原因。

3.3防治案例

某礦一個(gè)新的中厚煤層采煤工作面安裝完畢后3個(gè)月內(nèi)推采了84m，發(fā)現(xiàn)工作面45、53#架處支架掩護(hù)梁位置溫度較高，經(jīng)測(cè)定45#架、53#架掩護(hù)梁頂部CO有152PPM，溫度41℃，礦立即安排停止作業(yè)，研究措施處理。

經(jīng)分析，采煤工作面45、53#架頂部積覆煤炭長(zhǎng)期氧化產(chǎn)生高溫、CO是直接原因;采煤工作面溜子、支架存在缺陷，工作面推進(jìn)緩慢（每月推進(jìn)20m左右），同時(shí)推采60m后因煤層發(fā)生變化，局部變厚，工作面下段頂板破碎，采場(chǎng)調(diào)整緩慢，導(dǎo)致不能采盡頂煤，是重要原因。

經(jīng)分析后主要采取以下措施：工作面上下尾巷各設(shè)置一道沙袋墻封閉采空區(qū)，減少采空區(qū)漏風(fēng);對(duì)鄰近工作面20m范圍的本層孔抽采負(fù)壓進(jìn)行調(diào)整1-3Kpa，對(duì)于已回采過的本層抽采鉆孔進(jìn)行停抽、封堵;每班對(duì)于CO及溫度異常的地點(diǎn)進(jìn)行降架處理，具體就是將支架降下來，采取人工掏挖及高壓沖水的方式將支架上的煤炭處理在溜子中運(yùn)走，并對(duì)架間、架后、上隅角及上普采段進(jìn)行注漿處理;在工作面支架間、支架后方、支架與溜子之間灑阻化劑（石灰和工業(yè)鹽按20：1配比）;工作面架間CO下降到規(guī)定值以下后，工作面進(jìn)行回采作業(yè)。

經(jīng)采取以上主要措施2個(gè)月后工作面逐步推進(jìn)正常，徹底消除了CO異常。

4 煤礦井下無軌膠輪車尾氣治理

井下無軌膠輪車采用防爆柴油機(jī)作為牽引動(dòng)力，通過膠輪或者履帶在井下巷道自由行走，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備、人員和材料的輸送。目前無軌膠輪車已經(jīng)普遍在低瓦斯、近水平煤礦井下使用。無軌膠輪車具有安全、靈活、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其采用柴油機(jī)作為動(dòng)力，且在井下受限空間運(yùn)行，空氣流通不如地面通暢，導(dǎo)致排放尾氣，積聚一氧化碳，特別是在工作面巷道或風(fēng)量較小的巷道內(nèi)，在車輛老化、發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，更加嚴(yán)重。

防止尾氣排放造成一氧化碳異常的措施主要有2種，分別是加強(qiáng)通風(fēng)和和外凈化。外凈化主要是氧化催化法，即利用催化劑將尾氣中的CO和PM中的可揮發(fā)性有機(jī)物徹底氧化成CO2和H2O，采用的催化劑通常為堿金屬、過渡金屬及金屬氧化物載體等。

5 爆破一氧化碳控制

一是加強(qiáng)通風(fēng)管理，主要采取的措施是配備足夠的風(fēng)量，稀釋爆破產(chǎn)生的一氧化碳，同時(shí)計(jì)算好候炮時(shí)間，等氣體濃度稀釋至合規(guī)濃度和煙霧消散后再進(jìn)入巷道驗(yàn)炮;二是控制裝藥量，控制爆破產(chǎn)生的一氧化碳總量。

6 總結(jié)

煤礦井下產(chǎn)生一氧化碳的原因有多種多樣，要針對(duì)不同原因采取不同的措施。防止一氧化碳異常的的重要舉措是建立覆蓋面廣、多層次的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)苗頭及時(shí)處理，同時(shí)根據(jù)煤礦實(shí)際情況（煤層自燃傾向性、無軌膠輪車使用情況、是否采用爆破作業(yè)等），制定綜合防范措施，從源頭上防止一氧化碳異常，防止各類火災(zāi)、爆炸事故，保證井下人員安全。

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作者簡(jiǎn)介：杜文輝（1986-），男，漢，職稱：通風(fēng)工程師，主要從事“一通三防”技術(shù)及管理工作。

項(xiàng)目名稱：王家塔煤礦多風(fēng)井、多煤層、復(fù)雜角聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化仿真模擬研究與應(yīng)用;項(xiàng)目編號(hào)：TDHTKY2020004