自然发火预测

根据煤自然发火过程中出现的征兆和观测结果

煤炭自然发火预测预报就是根据煤自然发火过程中出现的征兆和观测结果，判断自燃，预测和推断自燃发展的趋势，给出必要的提示和警报，以便及时有效的防治措施。

煤自然发火定义

煤炭自燃是以及其复杂的物理化学变化，是指处于特定环境条件下的煤吸附氧，氧化自热，热量积聚自燃而形成的一种频发性灾害，依据引火热源不同对矿井火灾的分类，煤炭自燃属于内因火灾的范畴。

煤自然发火条件

煤炭能够自然发火是煤所具有的共性之一，只是不同的煤种具有不同的呈现，不同的条件具有不同的反映，一般认为，煤炭自燃发生必须同时具备三个条件：

预报技术

煤温测定技术

测温法是通过测量温度的变化来反应煤的自然发火过程，从而做出预测预报。这种方法是通过在钻孔内安设的温度探测器，或在某些区域内布置的温度探头及其无线电发射装置，根据测定的温度和接收到的信号变化来判断煤层是否发生自燃火灾。

测温法是煤自然发火监测最古老的方法，然而也是最直接的方法，测温法预报煤自然发火的方法可分为两类：一类是直接用检测到的温度值进行预报预警，另一类则是通过监测点温度的变化特性（升温速率等）进行预报。

温度监测用的传感器主要有热电偶、测温电阻、半导体测温元件、集成温度传感器、热敏元件、光纤红外线、激光及雷达波等，其中热电偶、测温电阻、半导体元件和热敏材料等由于其价格低廉，测试简单，操作方便而得到较广泛地应用。近年来，便携式激光测温仪表也得到较广泛地普及，而红外热成像、雷达探测等因受穿透距离、地质构造等因素的影响使应用受到一定限制。

束管红外监测技术

束管监测系统通过对自燃火灾标志气体的测定和分析，及时准确地预测井下发火趋势和发火点温度变化，为自燃火灾和瓦斯爆炸事故的防治工作，提供科学依据。束管监测系统最大的特点就是束管可敷设到井下任何地点，尤其是人员难进入的“死区”，提供非人力所能为的监测手段。经过五十多年的发展，束管监测系统已成为一套成熟完善的技术，是世界各大煤矿应用最为广泛的方法。

早期的束管监测系统使用红外线分析仪对采集的气体进行分析，在使用过程中暴露出许多缺陷：

检测组分少，仅能检测CO、CO2、CH4、O2四种组分的气体，由于煤炭在氧化自热阶段会分解出反映自燃征兆的气体产物,如CO,CO2,CmHn等。当煤质一定时,其生成物的种类以及温度等数量就会有一定的规律。一氧化碳、乙烯、乙炔、链烷比、烯烷比、等都是预报煤自燃发展过程重要指标。红外线分析仪提供的监测信息远远不能满足煤矿安全工作的需要，煤矿无法据此做出全面完善的火灾防治计划。

其次，红外线分析仪的气体量程小，稳定性低，易受温度、水分。大气压等干扰，数值漂移大，因此提供的监测数据不准确，无法对煤矿自燃火灾的防治提供真正的科学依据。

在成本方面，全套设备复杂，管理技术要求较高，装备费用较昂贵。且传感器元件寿命短，需经常更换。经在各大煤矿使用后，效果不佳。已不是市场主流。

束管色谱监测技术

1995年，在总结、分析红外束管监测系统存在问题的前提下，在微机自动控制、色谱仪高精度分析、束管负压采样和分析成分较多等高新技术基础上，开发出的具有井下任意地点的O2、N2、CH4、CO、CO2、C2H4、C2H6、C2H2 等气体含量实现24h连续循环监测，准确判定和分析煤层自燃火灾的标志性气体，及时预测预报发火隐患程度的高技术专利的KSS-200煤矿自燃火灾束管监测系统，不仅测定组分多，精确度高，可对煤层的自燃趋势实施跟踪监测预报，且可查找、确定自燃标志性气体。

该种束管监测系统的原理为：系统工作时，先采用采样抽气泵使束管内形成负压，让井下被测区域的气体进入束管后，被抽到井上的电磁阀前处于待检状态。当气相色谱仪达到稳定工作后，微机通过控制接口板输出一个开关量给驱动电路，使驱动电路的继电器吸合而接通待检测支路束管的电磁阀，其中的气体被送入色谱仪中进行分析。色谱仪的分析结果被送到微机内的数据采样接口板上，经过信号放大，模数转换后，将模拟量转变成数字量，然后由分析软件进行处理，形成谱图和分析结果，分别在屏幕和打印机上表现出来，就完成了待测支路束管气体的监测分析过程。需要多路同时监测时，由微机按照用户设定的检测顺序和监测次数自动循环进行，可实现24h连续在线检测和分析，并保留所有的分析数据，无须人工干涉。

利用该技术除能够监控巷道风流CO变化及冒落空洞去、采空区的破碎煤体自燃隐患外，还可用于分析工作面供风量与采空区氧化带之间的关系和判定采空区自燃隐患位置及其发展程度。并且，因束管监测系统的分析部分主要是气相色谱分析仪，所以也能对人工抽取的气样进行分析。

束管正压输气监测系统

煤矿自燃火灾束管正压输气监测系统，是煤矿自燃火灾束管监测系统经过改造升级后的系统，通过监测井下火灾标志性气体含量的变化情况，预测预报煤矿井下自然发火趋势，为煤矿自燃火灾的防治提供科学依据。束管正压输气监测系统使用负压取气，正压输气的方式，将井下气样输送到井上，由煤矿气相色谱仪进行检测。这是与束管负压监测系统最主要的不同。

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