基于激光气体分析的矿井火灾预警装置
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软 件 ２１ 年第 ３ ０１ ２卷 第 ４期
Ｓｆ ｒ ｏｔ ｅ ｗａ
国际 Ｉ 传媒品牌 Ｔ
基 于 激 光气 体 分 析 的矿 井 火 灾 预 警 装 置
魏 超 童敏 明 任子 晖 蔡 丽 童夏敏
（ 中国矿 业大 学信 电学院 ，徐 州 ２ １０ ） ２ ０ ８
摘
要： 分析 了半 导体 激光吸 收光 谱技术监 测气体 浓度 的基 本原理 ， 根据采 空区煤 自然发火 的特征 ， 采用 气体 分析法设计 了一
采空 区火 灾预 防 的实 际 应用 中 ， 一氧 化碳 气 体都 被作 为 不可
替 代 的 标 志 性 气 体 用 来 判 断 煤 的 氧 化 程 度 。 当 煤 氧 化 升 温 达 ５ ℃ 时 ， 本 可 测 得 Ｃ 生 成 ， 度 到 达 ７ ℃ 时 ， 可 监 测 到 ０ 基 Ｏ 温 ０ 便
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（Ｉ Ｅ， ＭＴ Ｘ ｚ ｏ ２ ０ ８ Ｓ Ｅ ＣＵ ， ｕ ｈ ｕ １０ ） ２
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０ 引言
采 空 区 遗 煤 自燃 是 煤 矿 主 要 的 自然 灾 害 之 一 ， 重 威 胁 着 严 国家资源与矿井工作人员的生命安全 。
近 半 个 世 纪 以 来 ， 内 外 对 采 空 区 自然 发 火 的监 测 方 法 主 国 要 通 过 分 析 自然 发 火 过 程 中环 境 气 体 的 变 化 进 行 预 测 。 由 于 煤 矿 环 境 的恶 劣 及 防 爆 的 要 求 ， 用 于 气 体 分 析 的普 通 气 相 色 常 谱 仪 难 以 在 矿 井 中 使 用 ， 此 目前 在 煤 矿 普 遍 使 用 的 是 火 灾 束 因
关键 词 ： 空 区自然发火 ； 光气体分 析仪 ； 采 激 火灾预警 中图分 类号 ： Ｐ ７ Ｔ ２７ 文献标识码 ： Ａ ＤＯＩ１ ． ６ ８ｉ ｎ１０ —９ ０２ １． ．２ ： ０３ ９ ．ｓ ． ３６ ７ ．０ １ ４０ ６ ９ ｓ ０ ０
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Ｃ 浓 度 迅 速 增 加 ； Ｃ 同 时 出 现 的 还 有 烷 烃 ， 其 浓 度 相 对 Ｏ 与 Ｏ 但 于 Ｃ 较 低 ； 烃 相 对 于 Ｃ 和 烷 烃 出现 时 间更 晚 些 ， 图 ３所 Ｏ 烯 Ｏ 如
示 ，ＣＨ 氧 化 温 度 达 到 １０Ｃ左 右 出现 ， ： 在 ２￣ 因此 可 作 为 煤 自燃 进 入 加 速 氧 化 阶 段 （ 化 自热 阶 段 ）的标 志性 气 体 ； 烃 最 晚 出 氧 炔 现 ， 煤 自燃 进 入 剧 烈 氧化 阶 段 （ 烧 阶 段 ）的产 物 。 是 燃
。
种基于激 光气体分 析 的矿井 火灾预警 系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ依据煤 自燃过 程 中各 阶段释放标 志性气体 不 同的特 点 ， 以及采 空 区三带静 态分布 的理
论 ， 出 了定 性和 定 量 判 断 采 空 区煤 自然 发 火 状况 的 判 定 方 法 ， 矿 井 安 全 奠 定 了基 础 。 给 为
０ ０ ００ ００．
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摘
要： 分析 了半 导体 激光吸 收光 谱技术监 测气体 浓度 的基 本原理 ， 根据采 空区煤 自然发火 的特征 ， 采用 气体 分析法设计 了一
采空 区火 灾预 防 的实 际 应用 中 ， 一氧 化碳 气 体都 被作 为 不可
替 代 的 标 志 性 气 体 用 来 判 断 煤 的 氧 化 程 度 。 当 煤 氧 化 升 温 达 ５ ℃ 时 ， 本 可 测 得 Ｃ 生 成 ， 度 到 达 ７ ℃ 时 ， 可 监 测 到 ０ 基 Ｏ 温 ０ 便
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关键 词 ： 空 区自然发火 ； 光气体分 析仪 ； 采 激 火灾预警 中图分 类号 ： Ｐ ７ Ｔ ２７ 文献标识码 ： Ａ ＤＯＩ１ ． ６ ８ｉ ｎ１０ —９ ０２ １． ．２ ： ０３ ９ ．ｓ ． ３６ ７ ．０ １ ４０ ６ ９ ｓ ０ ０
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Ｃ 浓 度 迅 速 增 加 ； Ｃ 同 时 出 现 的 还 有 烷 烃 ， 其 浓 度 相 对 Ｏ 与 Ｏ 但 于 Ｃ 较 低 ； 烃 相 对 于 Ｃ 和 烷 烃 出现 时 间更 晚 些 ， 图 ３所 Ｏ 烯 Ｏ 如
示 ，ＣＨ 氧 化 温 度 达 到 １０Ｃ左 右 出现 ， ： 在 ２￣ 因此 可 作 为 煤 自燃 进 入 加 速 氧 化 阶 段 （ 化 自热 阶 段 ）的标 志性 气 体 ； 烃 最 晚 出 氧 炔 现 ， 煤 自燃 进 入 剧 烈 氧化 阶 段 （ 烧 阶 段 ）的产 物 。 是 燃
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