在能源需求持续增长的今天，煤炭作为我国的主体能源，其安全生产问题始终牵动着社会的神经。日前，在河南焦作召开的 2025 年矿山安全科技工作会议上，中煤科工集团沈阳研究院有限公司通风防灭火研究院院长王刚研究员的报告，揭示了我国煤矿火灾防治领域正在发生的深刻变革。这场变革以智能化技术为核心，正在将煤矿火灾防治从传统的 "人防为主、事后处置" 模式，推向 "智能预警、主动控制、精准救援" 的全新阶段。

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煤炭作为我国的主体能源，在一次能源消费结构中占据着举足轻重的地位。2024 年，我国煤炭产量达到 47.81 亿吨，占一次能源消费总量的 53.2%；即使到 2050 年，预计煤炭消费量仍将占一次能源消费总量的 50% 以上。然而，与巨大的能源贡献相对应的，是煤矿火灾防治的严峻形势。

自燃煤层分布之广令人触目惊心。全国 130 余个大中型矿区均受自然发火威胁，且呈现 "北多南少" 的分布特征。截至 2020 年底，我国 4108 个井工煤矿中，开采容易自燃煤层的煤矿有 852 个，开采自燃煤层的煤矿达 1540 个，两者合计占比 58.2%，生产能力占比更是高达 73.7%。更严峻的是，最短自然发火期小于 3 个月的矿井占自然发火矿井的 50% 以上，意味着这些矿井时刻面临着火灾突发的风险。

外因火灾的风险则随着煤矿机械化、自动化、信息化、智能化程度的提高而持续攀升。矿井每年以 10-30 米的速度向深部延伸，电缆、输送带长度不断增长，电气火灾、电缆火灾、皮带火灾等典型外因火灾隐患日益突出。近年来，山东枣庄防备煤矿空压机火灾、重庆松藻煤矿胶带摩擦火灾、杏花矿倾角皮带火灾等事故，一次次为行业敲响警钟。

火灾引发的次生灾害往往造成更严重的后果。2013 年吉林通化八宝煤矿采空区自燃引发瓦斯爆炸，在火区治理及密闭施工期间又发生二次爆炸；2014 年新疆大黄山煤矿封闭自燃火区也引发了瓦斯爆炸。这些事故凸显了煤矿火灾防治的复杂性和艰巨性。

王刚研究员特别指出了煤矿火灾灾害危险性的五大发展趋势：煤炭自燃引发的瓦斯次生事故仍时有发生；电缆、胶带运输机、空压机等外因火灾比例将逐年上升；煤田火 / 小窑火灾仍是重要威胁；近距离煤层群超长走向超大范围采空区自然发火防治压力日益凸显至；更具挑战性的是，随着开采深度延伸，地热、瓦斯、火灾的耦合灾害正日益严重。

面对严峻的火灾防治形势，传统的监测预警与防控系统暴露出诸多弊端。王刚研究员指出，当前系统普遍处于 "单机状态"，各类监测指标及系统配合度不高，信息共享差，缺乏对火灾信息的全面采集、处理和分析能力；同时人工参与度高，智能判断能力不足，防控技术实施效果与监测预警信息脱节，往往靠人工经验判断，易遗留隐患或造成资源浪费。

针对这些痛点，中煤科工集团沈阳研究院开发的煤矿火灾智能抑控系统，构建了全新的防治体系。该系统通过对矿井内外因火灾监测数据的采集、整合、分析，实时监测火灾危险区域，实现精准预警；再利用专家决策分析系统进行判断，下达救灾决策，最终实现井下火灾防控装备的联动控制。

这套系统的核心能力体现在五个方面：

系统的主要功能包括内因与外因火灾主动预警、自主预判发火危险性、出现征兆时的智能处置，以及远程主动密闭至。这些功能通过 "火灾预警装备 - 火灾控制装备 - 快速火区封闭" 三大模块的协同运作实现，背后有专家团队和国家级重点实验室提供技术支撑。

在实际应用中，该系统展现出强大的联动能力。以胶带运输机火灾为例，系统接入烟雾、火焰、一氧化碳等传感器及分布式光纤测温、红外热像等装置，实时监测环境参数；一旦发现异常，机头机尾采用干粉或七氟丙烷气体灭火，沿线则启动喷淋装置，实现全域联动处置。

此外，系统设计了分级响应机制。以皮带火灾为例，当某段皮带（如 700 米处）出现异常，系统会启动该位置 50 米范围内的针对性防控设备；同时设置两级阈值，一级阈值触发预警通知调度室，若未得到有效处置而达到二级阈值，系统将自动启动防控装备，实现 "无人干预" 的主动防控。

预警是火灾防治的第一道防线。中煤科工集团沈阳研究院在这一领域开发了多项创新技术，实现了从滞后响应到超前感知的转变。

针对采空区内因火灾，研发团队采用气体分析法和测温法相结合的监测方案。其中，光谱束管预警技术以激光传感器为核心，可分析 CH₄、CO、CO₂、O₂、C₂H₄等多种气体，具备循环监测、定时监测、远程启动等功能。该技术将分析设备部署在井下，缩短了采样管路，大幅提高了数据分析的实时性。

更先进的本安色谱束管预警技术则采用毛细管气体分离技术与微型热导气体检测技术，解决了气体量程受限和交叉干扰的难题。其分析时间仅需 2-3 分钟，远快于地面束管分析的 30 分钟周期，特别适用于煤炭剧烈氧化阶段的快速响应至。

在测温方面，分布式光纤测温技术基于拉曼光谱原理，将光纤沿工作面布置，实现采空区温度的实时监测。该技术测温精度达 ±1℃，定位误差 ±1 米，可覆盖 8km 范围，为火灾预警提供了温度维度的数据支撑至。

针对密闭区这一火灾高发区域，研发的密闭区火灾预警系统采用网络式分布，可自动检测密闭内 CO、O₂、CO₂、CH₄浓度、温度及内外压差，通过智能报警及时发现隐患。该系统使地面和井下均可直接读取实时数据，大幅节省了人力和时间成本至。

外因火灾预警的重点是带式输送机这一高风险设备。系统通过布置烟雾、火焰、一氧化碳传感器及分布式光纤测温、红外热像等装置，实时监测输送机巷道的环境参数。

其中，EMS 测温技术展现出独特优势。该系统将温度探头直接安装在托辊上，通过无线方式将数据发送到基站，再传输至地面，实现皮带早期预警。其温度测量范围达 0-220℃，精度 ±0.2℃，一个基站可控制 8000 个传感器，能快速发现局部异常升温。

针对空气压缩机等机电设备，研发的区域火灾预警技术融合了火焰、烟雾、CO 等多传感器信息，采用紫外原理的火焰传感器抗干扰能力强，可实现全自动无人值守。系统在灭火时能自动切断作业设备，保护面积达 16m²，适用于各类井下硐室和封闭区域至。

在应急救援场景中，便携式本安型气相色谱仪发挥着重要作用。这款国内首台便携式设备可分析氧气、氮气、甲烷等 8 种气体，分析时间仅 2-4 分钟，电池续航达 6 小时，还具备 WIFI 连接功能，能与本安平板无线通信，为应急决策提供快速准确的气体数据支持至。

预警之后的快速处置是控制火灾蔓延的关键。中煤科工集团沈阳研究院开发的系列主动控制技术，实现了从被动应对到主动出击的转变。

制氮防灭火技术已发展成熟，井下型制氮机产气量达 400-3000m³/h，地面型可达 3000-10000m³/h，氮气压力 1.0MPa 可调至。该系统具备本机、井下、地面、无线四个层次的监控能力，可实现远程操作和无人值守，工作人员在手机或电脑端即可实时掌握系统运行状态。

液态二氧化碳直注技术解决了传统灌注中的堵管难题。长距离直注系统运行压力 1.2-1.6MPa，灌装流量 20t/h，通过保压运行避免液态 CO₂相变产生干冰堵塞管路，实现地面向井下的大剂量灌注至。而移动式液态 CO₂直注装备则无需地面固定建设，运行压力 2.5MPa，容积 2m³，可灵活运至工作面附近，通过既有管路灌注至。

创新的耦合惰气联合注入技术将液氮与液态 CO₂结合，既解决了液态 CO₂用量不足的问题，又利用其低温特性带走发火点热量，同时稀释氧气，形成多重灭火效应。该技术获第一届安全科技进步奖二等奖，在易自燃煤层防灭火中效果显著。

智能化注浆技术则实现了从制浆到灌注的全自动化。系统与火灾智能管控平台实时联通，可根据注浆地点预警参数自动联动调控；中控台能实时查看设备运行数据并形成报表；通过互联网实现远程控制及无人值守，大幅提升了注浆效率和精准度至。

在材料创新方面，复合胶体防灭火材料只需 5‰的用量即可 "点水成胶"，吸水倍率≥200 倍，在 1000℃以上仍能阻燃，保水率≥90%，可有效封堵漏风通道至。大骨料固化材料则能在 3-30 分钟内从液态转为固态，固化体积比达 330-850%，抗压强度 1.7MPa，特别适用于采空区遗煤覆盖和老塘孔洞封堵至。

尽管有完善的预警和防控体系，应急救援准备仍是必不可少的环节。王刚团队开发的灾害气体预控制系统通过预设传感器捕捉灾害气体风流方向，利用远程控制调节风门或风窗，改变局部风流，将有害气体直接通过总排排出，缩小火灾影响范围至。

快速密闭装备则克服了传统密闭施工的诸多弊端，采用电、气、手动三种控制方式，实现地面 / 井下一键控制，开 / 关时间≤3 分钟，抗冲击强度达 0.6MPa，能快速隔离灾区并实施有效监测至。该装备在紧急情况下可自动切断胶带运输机，移开钢轨，封闭单轨吊通道，为救援争取宝贵时间。