煤层火灾的早期预测预报与标志气体关系.

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应用气体分析法预测预报煤自然发火

应用气体分析法预测预报煤自然发火摘要：通过煤的升温氧化实验，分析煤氧化释放气体随煤温变化规律，确定煤自然发火预测预报的指标气体。

运用灰色关联分析方法，对各主要指标气体进行了可信度分析。

根据实验数据和分析结果，建立了煤自然发火的预报系统。

关键词：煤炭；自然发火；预测预报；指标气体自燃火灾是煤矿的重大灾害之一，严重地影响着煤矿的正常生产。

做好煤炭自然发火早期预测预报工作是预防自燃火灾的关键，目前普遍采用的预报方法是气体分析法。

应用气体分析法预测预报煤自然发火，首先要找出能反映煤自然发火特征的指标气体。

在实践过程中，经常发现各指标气体给出不同甚至相反的预报结果，因此必须对各指标气体的可信度进行分析，避免漏报或误报。

1煤的升温氧化实验1.1实验系统本实验主要是通过测定煤升温氧化过程中所放出的一系列反映煤自燃特征气体的含量，并根据气体生成量随煤温升高的变化规律，找出可以灵敏、准确地反映煤早期自燃特征的气体，作为指标气体进行煤炭自然发火的早期预测预报。

实验系统是由煤加热升温氧化系统、气体进样和分析系统、数据处理系统等部分组成，如图1所示。

1.2结果分析本次实验分别从开滦赵各庄矿9煤层和12煤层采集了9个煤样进行升温氧化实验。

对实验结果分析可知：适合于赵各庄矿煤炭自然发火预测预报的指标气体主要是一氧化碳(CO)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)和乙烯比乙烷(C2H4/C2H6)。

煤的自燃氧化过程分为3个氧化阶段：缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和激烈氧化阶段。

3个阶段的温度范围：300℃。

图1实验系统示意图2指标气体可信度分析采用灰色关联分析法，通过计算煤在氧化过程中各指标气体与煤温的关联度，来评判各指标气体的可信度。

由实验结果分析可知，缓慢氧化阶段(<180℃)的指标气体主要是CO和C2H6，此阶段各煤样CO体积分数随温度变化比C2H6表现出了更强的规律性，而且出现较早，作为预测指标气体明显优于C2H6，在这里对二者不再进行关联分析。

浅谈煤自燃火灾的预测预报

的趋势，以便及时采取有效的防灭火措施，免造成避资源、备甚至生命损失，证煤矿安全生产。设保
相当程度的可信度，其难以对不同发火类型的煤但自燃进行预测，且在时间统计上存在着较大偏差，仅
采用对与煤自然发火相关的各种内、影响因素进外
行综合评分的方法，主要是先对煤的自燃倾向性进行鉴定，出分值；后在大量统计分析的基础上，评然对影响煤自然发火危险程度的外在因素进行主观评
有机气体增加，当人们接近火源时，有头痛、故会闷
热、神疲乏等不适感。精
判，出分值；两者综合相加，出相应条件下煤给将得
自然发火的总分值及其分类。（）３经验统计预测法。经验统计是通过对已有
收稿日期：０８～０２０６—２９
（）用气体成分分析预报自燃。利用仪器分２利
析和检测煤在自燃和可燃物在燃烧过程中释放出的烟气或其他气体，可预报火灾。为此，须指定具备必灵敏性、规律性和可测性的指标气体，标气体分析指
（）１自燃倾向性预测法。煤自燃倾向性是指煤层开采之前，自然发火的可能程度。所有煤种均其具有自燃倾向性，只是不同煤种、同环境条件下的不

煤层的火灾预测与预报

煤层的火灾预测和预报作者：安全管理网来源：安全管理网点击： 730 评论：1更新日期：2011年07月11日2、气体成分分析法用仪器分析和检测煤在自燃和可燃物在燃烧过程中释放出的烟气或其它气体产物，预报火灾。

1）指标气体及其临界指标能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。

指标气体必须具备如下条件：①灵敏性，即正常大气中不含有，或虽含有但数量很少且比较稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓度就会发生较明显的变化。

②规律性，即生成量或变化趋势与自热温度之间呈现一定的规律和对应关系。

③可测性，可利用现有的仪器进行检测。

目前，如表10—４－３所示。

2）常用的指标气体（１）一氧化碳（ＣＯ），一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。

在正常时若大气中含有CO，则采用CO作为指标气体时，要确定预报的临界值。

确定临界值时一般要考虑下列因素：①各采样地点在正常时风流中ＣＯ的本底浓度；②临界值时所对应的煤温适当，即留有充分的时间寻找和处理自热源。

应该指出的是，应用ＣＯ作为指标气体预报自然发火时，要同时满足以下两点：①ＣＯ的浓度或绝对值要大于临界值；②ＣＯ的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势。

（3）乙烯，实验发现，煤温升高到80℃～120℃后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃类气体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。

一般矿井的大气中是不含有乙烯的，因此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。

同时根据乙烯和丙烯出现的时间还可推测出煤的自热温度。

（４）其它指标气体，国外有的煤矿采用烯炔比（乙烯和乙炔（C2H2）之比）和链烷比（C2H6/CH4)来预测煤的自热与自燃。

五、采样点设置测点设置的总要求是，既要保证一切火灾隐患都要在控制范围之内，并有利于准确地判断火源的位置，同时要求安装传感器少。

测点布置一般原则是：１）在已封闭火区的出风侧密闭墙内设置测点，取样管伸入墙内1ｍ以上；2)有发火危险的工作面的回风巷内设测点；３）潜在火源的下风侧，距火源的距离应适当；4）温度测点设置要保证在传感器的有效控制范围之内；5）测点应随采场变化和火情的变化而调整。

煤层自然发火期及自然发火标志性气体指标研究

２０１＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
Ｏ矿业论坛。
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煤层自然发火期及自然发火标志性气体指标研究
马炳辉赵红星魏玉良（山西煤炭运销集团有限公司长治有限公司一通三防部，山西长治０４６０００）
２自然发火标志性气体指标研究
煤炭自燃的早期预报是矿井防火技术的重要组成部分．预测指标的优选及其指标值的确定是预测准确与否的关键为了确定适合于唐口矿煤矿的自燃标志性气体，煤炭科学总院抚顺分院受唐口煤业委托．进行了该矿煤炭自燃标志性气体的试验
２．１测试目的
图２煤氧化试验装置图
气体流量控制采用质量流量控制器．流量范围为１０－，，４０００ｍＬ／ｍｉｎ煤炭氧化和热解过程中会产生一系列的气体．气体的成分和浓度．４实验步骤与煤温有较好的对应关系，因而可用作预报煤炭自燃的标志性气体。２此次实验具体步骤如下：其中ＣＯ和烷烃、烯烃等气体，具有较好的灵敏性和可测性．是最常用１）用天平称取煤样５０ｇ放人煤样罐中，加盖．用螺丝拧紧。的标志气体本试验将研究唐口矿煤矿标志气体的出现温度以及其浓２）把煤样罐放入炉膛内．接好供气、出气及其温度探头关上炉膛度与温度的关系．为煤炭自燃的早期预测预报打好基础因此通过应用煤自然发火模拟装置进行在不同氧含量的空气中进行自然发火规门。３）接好实验仪器各电源开关律的模拟试验．测试和掌握煤矿井下自然发火的相应规律．为煤矿安４）打开空气钢瓶．调节减压阀，使其空气流量为１００ｍＬ／ｍｉｎ。全生产提供可信的测试数据５）按试验装置操作步骤依次开启试验装置２－２试样制备６）启动测试仪．调至恒温３０ ℃运行约３０分钟。此次实验煤样取自新暴露煤壁，并现场封装．运至实验室。按一定７）按程序升温操作步骤．设置好装置各参数。比例．合理选择一定量各试点煤块在常温下进行破碎．用分子筛选取８）待各参数稳定，启动程序升温，开始实验，每隔ＩＯ￣Ｃ采集气样，其中４Ｏ～８Ｏ目的煤样颗粒５０ｇ．作为实验用煤样分析气体成分２．３实验装置２．５实验结果程序控温炉研究表明．烯烃和炔烃以及ＣＯ是煤自然发火过程中碳氧化反应的产物．这几种气体组分在煤吸附气体中不存在的（亦有吸附气体中有ＣＯ的报道，但极为少见），因此，这几种气体组分也是标志煤炭自然氧化进程的特征气体组分般来说．煤自燃吸附气体产物生成规律主要表现为：开始烷烃气体有较高解吸浓度．并随着煤温的升高逐渐降低．到最低点后又随温度的升高而增大．但增大的速率较小这种变化规律主要受煤的物理、化学性质，特别是煤的表面性能所影响。开始时．解析气体组分主要来自大孔赋存和表面物理吸附的烷烃．随着煤体温度的升高．中孔图１煤氧化试验系统和微孔内吸附的烷烃气体也相继解析出来从生成量值上看．与煤的煤的粒度、空隙结构特性、煤岩煤化组成极为相关，不同的图１表示煤氧化试验验系统的组成图２为试验装置图该试验变质程度、煤种有较大的差异由此可以推断．该矿煤样瓦斯吸附量较低．随着煤系统主要由程序控温炉、煤样罐、测温元件、温度测量和控制系统、气温的升高．其吸附气体的释放量的变化不明显有下表１中数据可以体质量流量控制器、除湿和降温装置、氧气分析仪和计算机等构成。看出：常温～１０９￣Ｃ前，烷烃气体中ｃ、ｃ、ｃ烷烃（即乙烷、丙烷和丁烷）其中，程序控温炉其炉膛为不锈钢内胆．外加石棉保温层炉中装均检测不到，甲烷释放量微乎其微，持续在２５ｐｐｍ以下．直到接近有１２００Ｗ的加热器，其加热功率由计算机程序控制内装１４００ｒ／ｍｉｎ５４ ℃后才略有上升的电扇，以保证炉中空气温度的均匀。炉温保持在计算机设定的温度．１唐Ｅｌ煤业煤样自燃氧化气体总的生产规律是随着煤温的上升而控温精度为± ０．１ ℃。煤样罐采用铸铜结构．密封材料为聚四氟乙烯．能逐渐增大，但不同的氧化气体组分所表现出来的生成规律在量值和生耐３５０ ℃以上的高温，并在其内部安装精密铂电阻感温元件

煤自燃火灾指标气体预测预报的几个关键问题探讨

煤自燃火灾指标气体猜测预报的几个关键问题探讨煤在氧化升温过程中，会释放出CO、CO2、烷烃、烯烃以及炔烃等指性气体。

这些气体的产生率随煤温上升而发生规律性的变化，能猜测和反映煤自然发火状态。

CO贯穿于整个煤自然发火过程中，一般在50℃以上就可测定出来，出现时浓度较高；烷烃〔乙烷、丙烷〕出现的时间几乎与CO同步，贯穿于全过程，但其浓度低于CO，而且在不同煤种中有不同的显现规律；烯烃较CO和烷烃出现得晚，乙烯在110℃左右能被测出，是煤自然发火进程加速氧化阶段的标志气体，在开始产生时，浓度略高于炔烃气体；炔烃出现的时间最晚，只有在较高温度段才出现，与前两者之间有一个显然的温度差和时间差，是煤自然发火步入激烈氧化阶段〔也即燃烧阶段〕的产物。

因此，在这一系列气体中，选择一些气体作为指标气体，以及准确检测，就能可靠判断自然发火的征兆和状态。

C2H6浓度C3H8浓度预报结果处理措施＜50×10-6无无正常〔50～500〕×10-6无无采空自燃隐患查明原因，注胶防火〔500～1 000〕×10-6 无有有无有采空区已自燃采空区已自燃采空区已自燃马上注胶灭火马上注胶灭火停止生产，马上注胶灭火〔1 000～3 000〕×10-6 有有采空区有明火停止生产，马上注胶灭火 C2H6浓度C3H8浓度预报结果处理措施〔0～24〕×10-6〔24～100〕×10-6＞100×10-6无无无无无无正常有自燃隐患有明火查明原因，尽快采用注胶防灭火马上停止生产，查明原因，迅速采用有效防灭火措施5 结论指标气体在煤自然发火状态的猜测预报和该类火灾的早期预防方面有积极的意义，早就被世界各主要采煤国家采纳。

但由于指标选择及现有的检测技术问题，往往不能正常发挥指标气体的作用。

结合现场使用状况系统地总结了“七·五〞及其以后我国关于指标气体研究的重要成果，对指标气体的选择有指导性意义。

煤层自然发火期及自然发火标志性气体指标

2013 年第 5 期
ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
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煤层自然发火期及自然发火标志性气体指标研究
马炳辉赵红星魏玉良（山西煤炭运销集团有限公司长治有限公司一通三防部，山西长治 046000）
【摘要】为了明确煤层自然发火标志性气体的种类及在煤层自燃整个进程中所起的标志性作用，更好的把握煤层自然发火的进程，进而采取相应的措施防灭火，对唐口煤业的煤样进行了氧化试验，结果表明 CO 可以作为预测预报自然发火的指标气体，其预测的温度范围应该在 72℃~188℃之间。但是 CO 的出现临界温度很低，仅为 66℃左右，并在整个自然发火过程中都有 CO 产生，仅靠 CO 浓度来确定煤自然发火的进程有一定难度，应在实际生产过程中不断发现并总结 CO 派生指标的规律，并借助这些指标综合判断自然发火初期（2℃~188℃）的火灾状态。烯烃气体 C2H4 可以作为预测预报煤自然发火加速阶段的标志气体，其预测的温度范围应在 180℃~230℃之间。其代表 C2H4 可以视为煤氧化已确实进入自热加速阶段的标志气体。 C2H4/C2H6 可作为判别煤自然发火进程的标志气体指标，其第一峰值是煤的氧化已进入激烈氧化阶段的标志。
【关键词】
1 煤的自然发火期
煤的自然发火期就是煤体温度达到自然发火点的时间值，对于煤的自然发火期的研究，一般都是通过实验的方法，间接模拟采空区或煤体内部的环境条件，通过煤体在一定的外在条件的影响下，煤体达到发火的时间统计。针对唐口煤业自然发火期的研究，唐口煤业有限公司委托抚顺分院对其自然发火期进行了实验。实验的结论如下： 1．1 最短自然发火期：通过煤样绝热氧化实验确定 3 上煤样的最短发火期为 54 天。 1．2 自然发火期范围：考虑煤矿井下现场环境影响及仪器在测定过程中添加系数、仪器常数的因素，自然发火期的范围为 54~118 天。

煤矿自然发火预测预报制度

煤矿自然发火预测预报制度煤矿自然发火是煤矿生产中的一种常见事故，它不仅会导致矿井的煤矸石自燃，还会引发火灾和爆炸等严重后果。

因此，建立有效的煤矿自然发火预测预报制度对于保障煤矿安全生产至关重要。

一、煤矿自然发火的成因分析煤矿自然发火是由于煤炭中的挥发分在氧气的存在下，自身产生热量进一步加热，引发煤堆的自燃反应。

主要成因有以下几个方面：1. 煤的物理性质：煤的灰分含量、挥发分含量以及煤的结构等物理性质都会影响煤的自燃性能。

灰分越高，挥发分含量越大，煤的自燃性越强。

2. 煤堆的堆积方式：煤堆的紧密程度、通风情况等都会影响煤的自燃性。

煤堆越紧密，通风情况越差，容易发生自燃。

3. 天气条件：气温、湿度等天气条件也会影响煤矿的自燃性。

高温和干燥的天气容易促进煤的自燃。

4. 其他因素：如采矿工艺、煤矿的管理水平等也会影响煤矿的自燃情况。

二、煤矿自然发火预测预报的必要性和意义煤矿自然发火预测预报的目的是为了及时发现自燃迹象，采取相应的预防措施，确保煤矿的安全生产。

其必要性和意义主要有以下几点：1. 保障人员安全：煤矿自然发火往往会发展成火灾和爆炸等严重事故，威胁着工人们的生命安全。

及时预测和预报自然发火，能够让人员及时撤离危险区域，最大程度地减少伤亡。

2. 减少经济损失：煤矿自然发火不仅会造成人员伤亡，还会对矿井设备和工程造成严重损坏，给煤矿带来巨大经济损失。

通过预测和预报自然发火，可以事先采取措施防止事故的发生，减少经济损失。

3. 优化矿井治理：通过预测和预报自然发火，可以了解火灾的发生规律和影响因素，为矿井的治理提供科学依据。

同时，也可以指导煤矿进行煤堆的调整、通风设备的改进等工作，提升矿井的安全性能。

三、煤矿自然发火预测预报方法和技术1. 传统方法：传统的煤矿自然发火预测预报方法主要包括观察法、试验法和统计学方法。

观察法是通过巡查煤矿，检查煤堆的温度、气味等变化情况来判断是否存在自然发火的危险。

试验法是通过实验室测试和模拟煤堆的情况，确定自燃的条件和规律。

红柳林煤矿4-2煤层自然发火标志气体

红柳林煤矿4-2煤层自然发火标志气体陕煤集团神木红柳林矿业有限公司神木 719300摘要:为了提升红柳林煤矿防灭火技术管理，建立健全煤层自燃预测预报制度，预防矿井煤层自然发火事故发生，针对红柳林煤矿4-2煤层自然发火标志气体及临界值确定展开专项技术研究分析，以期对同类条件下的矿井防灭火工作提供一定的借鉴作用。

关键词：4-2煤；自然发火标志气体；临界值；确定及分析；1引言《煤矿安全规程》（2022 年版）第二百六十一条的执行说明：标志气体，是指由于自然发火而产生或因自然发火而变化的，能够在一定程度上表征自然发火状态和发展趋势的火灾气体，主要包括 CO、烷烃气体、烯烃气体和炔烃气体等[1]。

自然发火标志气体CO的指标临界值应当根据煤层自燃具体情况通过实验研究、现场测试和统计分析进行确定；《煤矿安全规程》第一百三十五条规定的风流中CO浓度限值不超过0.0024%是职业健康指标，不是自然发火临界值，因此通过确定指标气体在不同条件下的参数能够对煤层自然发火进行早期预测预报。

2 4-2煤层自然发火标志气体指标实验室分析煤在氧化过程时要产生多种气体，且各种气体产生的最低温度，以及气体生成量和煤温之间的关系因煤氧化难易程度不同而异，其中能用来预报煤炭自然发火程度的气体称为煤炭自然发火标志气体。

煤炭开采过程中通过测试优选适用的自然发火标志气体及其指标可为煤炭自燃火灾早期预报提供必要的前提条件，同时也使得在实际开采过程中的煤炭自燃防治工作更具有针对性。

2.1实验方法通过实验仪器对煤自然发火过程进行模拟，即一定量的煤在实验条件下进行程序升温，分析各温度段气体产物的种类、浓度及煤样温度变化特性，据此优选适用的自然发火标志气体及其指标。

2.2实验设备煤自然发火标志气体实验模拟系统所需装置主要有程序升温氧化实验装置、气相色谱仪组成。

程序升温氧化实验装主要由气体质量流量控制器、程序控温箱、预热气路、铜质煤样罐、温度控制系统、数据采集与处理系统等组成。

煤炭自燃预测预报技术有哪些？

煤炭自燃预测预报技术有哪些？煤炭的自燃过程是非常复杂的，这个过程的发生、发展与化学动力学、化学热力学，即化学反应机理与反应速度；物质结构（内部结构及其性质和变化）等理论有关。

煤矿自燃火灾预测预报技术是在煤层没有产生自燃火灾之前，根据煤炭自然发火各个阶段的征兆和特点，采用相应的工艺对这些征兆和特点进行辨识的一种技术。

（1）利用人体生理感触觉预测预报①嗅觉。

煤炭自然发火时，随着温度的上升会产生一系列气体，这些气体一般都具有特殊的味道，比如煤油味、汽油味、烧焦味等，人们利用嗅觉就可以嗅到这些气味。

②视觉。

煤炭自燃时，一般会产生视觉可观察到的烟雾和水蒸气，在煤岩表面一般会有水珠凝结生成。

③感觉。

在煤炭自燃过程中，矿井内的温度逐渐升高，O2浓度逐渐下降，CO2等有害气体逐渐增加，在接近发火源时，会产生头痛、胸闷等不适感。

该预测预报技术主要基于人体本身，不需要设备投资，但其可靠性很低，对工作人员的依赖性太大，可以通过培训来强化。

（2）温度探测法的预测预报技术温度探测法是利用温度传感器对监测地点进行温度监测，从而确定煤层的自然发火危险程度的方法。

该方法主要通过在钻孔内安装温度探测器，或在某些预埋温度探头及其无线电发射器，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，从而做出预测预报，分为两类：一类是直接用检测的温度进行预测预报；另一类是通过监测点的温度变化特性进行预测预报。

该预测预报技术充分利用了煤炭自燃产热的特点，通过煤温度的变化，进而确定是否发生自燃火灾，测量可靠、结果直观，但是由于点接触的原因导致测量范围小，探头非常容易损坏。

（3）同位素测氡法的预测预报技术同位素中的氡具有放射性，同位素测氡法的原理就是利用煤岩中放射性氡随温度的升高析出率而增强的特性，当地下煤层发生氧化升温或自燃时其周围及上覆岩层中放射性氡的析出率增加。

该预测预报技术通过检测氡的浓度，能够准确探明煤矿井下自燃火源位置，分析火势的发展趋势，具有很好的应用前景。

矿井内因火灾预测预报

• 热测定面临的最大问题还在于：热量影响的范围很小，有时钻孔即使打到火源附近1m ，也觉察不到火源的存在。
• 4、人体感觉具有一定的局限性，测温法在应用中又存在诸多问题，有没有井内因火灾预测预报
自燃发火的早期预报是指根据煤炭从氧化升温发展到发生自燃的过程中各阶段表现出来的不同征兆,在自燃发火形成之前做出预报,提醒人们及时发现隐患,及早采取处理措施，防止自燃发火事故。
一、矿井内因火灾预测预报
• 矿井火灾早期识别的目的：尽可能早的发现火灾并及时控制火势，将火灾危害和造成的损失减少到最低程度。
间接测定
➢无线电测温方法
➢红外辐射测温
➢气味剂法
2.检测煤的温度进行早期预测预报
• 测温法存在的问题： 1.直接测温易引起测温仪表和导线的破坏和折断
• 2.气味剂法分布区域小，较难测取。 • 3. 红外辐射测温仪因接触不到热表面就无能为力。 • 4.无线电传感器受采空区高湿恶劣环境影响难以成功应用。
注意：利用人的直接感觉对煤自燃进行预测的方法对于培养职工的防火意识和煤自燃的早期识别具有一定的作用，但是，人的感觉往往带有很大的主观性，且受人的健康状况和精神状态的影响，准确度常常难以保证，故只能作为一种辅助的判别依据。
2.检测煤的温度进行早期预测预报
直接测定
测温传感器常采用的是热电偶和热敏电阻。
• 对产物和现象进行监测
一、矿井内因火灾预测预报
• 自然发火的早期识别和预报方法有很多,如: ➢利用人体生理感觉预报自然发火; ➢测温预测预报法 ➢气体分析法
一、矿井内因火灾预测预报（1）利用人体生理感觉预测预报自然发火
依靠人体生理感觉预报矿井火灾的发生。

煤自燃预测预报——指标气体预测方法

煤自燃预测预报——指标气体预测方法煤自燃是煤矿主要灾害之一，自燃造成煤炭资源浪费、影响安全生产，也可能引发矿井瓦斯、煤尘爆炸事故、产生有毒气体危害矿工人身安全。

我国煤矿自燃发火现象是全球最严重的国家之一，自燃发火每年给我国煤矿带来数十亿的经济损失。

尤其是在高产高效矿井中，煤自燃带来的经济损失无法估量。

煤自燃治理的关键在于升温预测预报。

目前比较成熟的煤自燃早期预报方法主要为指标气体预测方法，即通过现场采样、实验室分析的方法，确定某一煤种在不同温度阶段所对应的气体产物产生规律，然后在实际生产过程中通过巷道气体的监测与实验结果相对应，从而确定煤层是否处于危险状态。

常用的指标气体包括不同种碳氧化物、碳氢化合物、氢气等，还有其他用于判别煤自燃阶段的格雷厄姆指数、耗氧量、链烷比、碳氢比等（预测煤自燃的气体分析法判定指标研究现状）。

其他较为常用的方法还有测温法、示踪气体方法、数值分析方法等。

大量研究发现煤氧化生成的CO气体与煤自燃阶段具有十分密切的关系，又由于矿井风流中一般不含有CO气体，不存在自燃环境对测量带来的偏差，因此CO是广为接受的煤自燃早期预测的指标气体。

徐州吉安矿业科技自主研制了ZQC3/6井下束管气体采样装置及监测系统。

主要由井下气体采样装置、数据传输系统和数据处理显示系统三部分组成。

该产品实现了在井下近距离采样、即时显著特点分析、实时监测、准确预警的功能，为煤自燃的早期预测预报和防治工作提供科学的依据。

束管监测系统特点1）体积小、安装方便。

2）使用、维护简单。

采样装置把系统控制、气体采样、检测集成在一起，便于维护。

整个系统可以在就地和远程两种控制模式下运行，显示器能动态的反映出当前系统的工作状态，通讯状态，采样值和采样时间，休眠时间。

3）运行稳定，可靠性高。

系统通过外置滤尘装置和空气过滤器对气样进行过滤，适应井下多尘、潮湿的环境，结构简单，不易发生故障。

4）自动化程度高，操作方便。

远程自动模式按设定时间自动循回进行采样、检测、输出结果，直到设定的时间停止；远程手动模式可以根据实际需要选定其中某一地点进行采样。

煤层自燃发火早期预测预报制度

煤层自燃发火早期预测预报制度前言煤炭资源是我国重要的能源资源，煤矿产业也是我国的重要支柱产业之一。

但是，煤层自燃发火是煤矿生产安全中面临的一个重要问题，其灾害规模也非常巨大。

因此，建立煤层自燃发火早期预测预报制度，能够有效地控制煤炭资源的安全生产，降低煤矿生产安全事故的发生率，极其重要。

煤层自燃发火的形成原因煤层自燃发火的形成原因主要有以下几个方面：1.煤的自身固有特性，即煤炭中含有的挥发分和可燃气体，在一定的外界因素影响下（如氧气、温度、湿度等），易于自燃和燃烧产生火灾。

2.煤层中的构造和地质条件不同，导致煤层自燃发火的敏感程度和易发性不同。

3.煤炭的开采和管理不当，煤炭堆放积压，运输过程中受到机械撞击等，都可能引起煤层自燃产生火灾。

4.人为因素，如无序的电气线路敷设、违规使用明火和火种、烟草等，也是火灾发生的重要因素。

煤层自燃发火早期预测预报制度的意义建立煤层自燃发火早期预测预报制度，对于煤矿生产安全具有以下几点积极意义：1.可以提前预知煤层自燃火灾的发生，及时采取应急措施，有效避免火灾事故的发生。

2.可以科学地识别煤炭资源安全开采的限制条件和安全开采的规划方案。

3.可以优化煤炭生产和经营管理，提高煤层自燃的预测预报能力和管理水平，从而提高煤炭生产效率。

煤层自燃发火早期预测预报制度的内容建立煤层自燃发火早期预测预报制度，其内容应包括以下方面：1.实行煤层自燃的主动监测和报警机制，建立自动监测装置，对煤层自燃发火的各个环节进行全方位监测和监控。

2.建立煤层自燃预测模型，利用现代技术手段，对煤层自燃的发生可能性进行系统预测，并将预测结果反馈到煤矿生产和管理中相关岗位。

3.建立煤层自燃预警体系，对煤层自燃发火可能性较大的地段，进行预警提示和预警措施，以便及时地采取应急措施。

4.建立煤层自燃预警预报系统，建立科学的预警预报制度，确保每一个可能的火灾都得到及时处理和解决。

结语煤层自燃发火灾害是煤矿生产中的一个重要问题，严重影响着我国的煤炭生产和煤炭资源的安全开采。

煤层自然发火预测预报的指标气体

维普资讯
第２卷第１９期
２０年２月０７
河北理工学院学报
ＪｕＩｌｆＨｅｅｎｔｔｔｆＴｅｈｏｏｙｏｒＩｂｉＩｓｉｅｏｃｎｌｇａｏｕ
Ｖｌ２Ｎ０１０＿９．
３实验结果分析
通过对实验数据的分析，可知，ＯＣＨ、２６Ｃ、ＣＩ的浓度和ＣＨ／。６Ｉ：４ＣＨ的比值随煤的升温氧化出现了很强的规律性，以把这几种气体作为赵各庄矿进行自然发火预测预报怕指标气体为了分析方便，可把实验所得
・
关键词：气体分析法；自然发火；指标气体
摘要：煤层自然发火的指标气体是矿井煤体氧化生热、出现温度变化时可以稳定探测的气体。使用指标气体可以早期探测到煤层然发火的发生，少不必要的经济损失。概括了火灾减
气体的特性，介绍了指标气体测试的实验原理和实验系统，并对典型煤样进行了实验分析，找出了适合本矿的自然发火预测预报的指标气体。根据不同阶段出现的不同指标气体，自然对
其指标气体将会有所不同，因此在采用气体分析或束管系统进行检测自然发火时应该进行指标气体实验。为了准确应用气体分析探测自然发火危险，我们进行了加热氧化实验寻找敏感指标气体。
１实验
２１实验系统．
本实验系统是由煤加热氧化升温系统、气体进样和分析系统、数据处理系统等部分组成。该实验系统的
实验条件如下：
氧化炉：样品重量＿
２；ｇ
样品粒度－－８－６－０— Ｏ目；－－升温速率——ｌｃ／ｉ。５《ｒｎ＝ａ

浅谈矿井煤炭自燃标志性气体的确定

浅谈矿井煤炭自燃标志性气体的确定【摘要】井下煤炭自燃发火是煤矿生产的主要灾害之一，轻者烧毁煤炭资源、重者造成人员伤亡。

多年来，由于井下特殊的开采环境，使得人们难以预知井下煤炭什么时间可能自燃发火，难以实行有效的预防和控制火灾的措施，致使火灾事故屡见不鲜，给煤矿的安全生产造成了巨大损失。

气体分析法是预测自然发火的最常用手段，煤炭受热分解时，产生的气体产物种类及其与温度之间的对应关系随矿井和煤质的不同而异。

因此，利用气体分析法预报自燃发火成功的关键是，在现场采取煤样，通过热解实验寻找适合矿井的指标气体，以便于决策分析。

【关键词】煤炭自燃；标志性气体；热分解试验煤炭自燃火灾早期预测预报主要有测温法和气体分析法两种。

测温法：就是根据煤炭在氧化自燃过程中产生一定的热量，使周围的煤岩和空气温度升高的性质，通过检测煤岩和环境温度来判断煤炭的自燃程度，进行早期预测预报。

气体分析法：就是依据煤炭在氧化自燃过程中，除放出一定热量外，同时还要热解释放出CO、C2H4等碳氢类气体的特点，通过检测分析采、掘空间是否有煤炭自燃而产生的气体产物，进行煤炭自燃的早期预测预报。

上述两种方法，气体分析法是目前国内外较为广泛使用的一种方法。

但是测温法和气体分析法结合起来，更能够预测出煤炭自热发火的程度。

煤炭热解时，产生的气体产物种类及其与温度之间的对应关系随矿井和煤质的不同而异。

因此，利用气体分析法预报自燃发火成功的关键是，在现场采取煤样，通过热解实验寻找适合七五矿的指标气体。

为了选择合适的指标气体，以便利用气体分析法预报矿井自燃发火，我们在现场按采样规定采取了试验煤样，进行了实验室热解试验研究。

1 试验系统为了选择符合矿井实际的指标气体，我们设计制造了煤炭氧化热解试验系统，如图1所示。

该系统由如下四个主要部分组成：（1）氧化热解试验装置；该装置由煤样罐、加热炉和保温外壳等组成。

（2）煤温检测和温度控制装置；煤温由6个热电偶与4.5位毫伏计相配合测定；煤温的控制由埋在煤样中的控温探头和SP-2305气相色谱仪的温度控制器共同完成。

煤自燃早期预报标志性气体优选实验改革研究

2019年第39期（总第363期）教育界/ EDUCATION CIRCLE▲研修发展安全工程是一门需综合地运用知识和能力去解决实际问题的学科，是一门实践性强、综合性强的学科，它的目的是培养能够掌握各个领域通用安全科学专业技术的安全工程专业学生，使他们成为高素质的专业技术人员和管理人员[1]。

安全工程专业实验室是实践教学的重要基地，对学生动手能力、实践能力、创新精神和综合素质的培养具有非常重要的作用。

太原理工大学安全工程专业于2010年被批准为“第一批教育部卓越工程师”的培养专业。

其中，实践教学环节是卓越计划的中心环节，实践教学质量的优劣直接关系到高校教学改革的成败，影响着大学生未来就业能否适应国家与社会发展的需要。

本专业的矿井火灾防治技术从理论研究到现场实践均处于国内外领先地位。

矿井火灾是我国煤炭工业“五大自然灾害”之一。

随着我国煤矿开采强度的增大、开采深度的增加、机电化程度的提高，矿井火灾日益严重。

据不完全统计，我国煤矿的自然发火率逐年上升，已高达70%以上，并有不断增加的趋势。

煤炭企业急需大量具有扎实理论基础和丰富实践能力的大学毕业生去参与矿井火灾的防治技术工作，为煤矿的安全生产保驾护航。

“矿井火灾防治技术”课程是我校安全工程专业的重要专业课程之一，该课程在提高本科学生科学理论水平的基础上，更加强调实验实践教学的重要性。

因此，选择矿井火灾防治相关的实验，使学生更接近矿井实际，开展相应的实践训练，教师进行有针对性的指导性教学，使学生对煤炭自燃有更深层的理解，对矿井火灾防治的相关核心知识点也会掌握得更加牢固，从而提高学生的实践应用能力。

一、存在的问题煤自燃的早期预报技术是煤矿企业自燃火灾防治的关键，《煤炭矿井设计防火规范》与《煤矿建设项目安全设施设计审查和竣工验收规范》中明确提出，必须建立火灾监测系统，确定煤层自然发火的标志气体及临界值，健全自然发火预测预报及管理制度。

目前，在煤矿企业的矿井自燃火灾的防治过程中，自燃火灾标志性气体的优选主要依托高校的科研实验室的研究结果，还未形成一套标准、可操作的分析测试实验。

第三章矿井火灾的预测预报

第三章矿井火灾的预测预报
本章要点：
1. 掌握煤矿井下容易自然发火地点； 2. 掌握早期煤自燃的识别和预报方法； 3. 了解矿井安全监测系统的组成、监测传感器的分
类及其动作； 4. 了解目前煤自燃隐蔽火源探测技术、掌握判定外
因火灾火源分支的方法；
第一节煤矿井下易发火地点
➢ 采空区 ➢ 停采线和开切眼 ➢ 进、回风巷 ➢ 构造带 ➢ 通风设施附近
自燃三带的划分指标
根据采空区温度划分
除了以上两个采空区“三带”划分指标外，有人也提出了将采空区内的温度变化作为“三带”划分的依据。实际上，温度不宜作为划分“三带”的主要指标，因为并非所有的采空区内的温度都会上升到某一确定的值。一定条件下自燃带内的遗煤存在自然发火的可能性，但并不表现为很快会升温自燃，在一定时间内采空区内的温度不上升并不能认为“三带”不存在。因此，采空区内的温度变化只能作为条件适合时的辅助指标。
停采线和开切眼
开切眼
综放开采时开切眼不放煤如果相邻的工作面进、回风巷向采空区的开切眼漏风邻近巷道的通道封闭不严，向采空区漏风
开
切
眼
工作面
邻近巷道向开切眼漏风
进、回风巷道
进、回风巷道长期处于风流之中，也是煤矿井下易自然发火地点之一，这在个别矿区表现的尤为严重，如义马矿区1959~2004年期间共发生自燃火灾553次，其中发生在进、回风巷道的火灾218 次，占火灾总数的39.4%；兖州矿区历年来统计结果的这一比例则为40.9%。根据发生原因的不同，工作面进、回风巷道的煤炭自燃又可分为保护煤柱自燃、巷道高冒区自燃和分层巷道假顶内自燃几种情况。
采空区三带的测定
1、采空区自燃“三带”划分依据：以氧气浓度为主，温度变化曲线为辅，参考其他气体变化曲线与采空区流速模拟分析。 2、测点布置：全面布置法、局部布置法 3、测定参数：温度、气体成分 4、测定仪器：气体成分：束管、气相色谱仪、抽气泵、球心。温度：AD590恒流源温度传感器、热电偶、导线、测温仪表。 5、取样：每日一次取样对气体成分，温度进行化验分析，同时记录回采工作面进度。 6、分析：气体成分、温度曲线、O2曲线、CO曲线、采空区自燃“三带” 图。

第五章火灾预测预报技术

2)日本采用链烷比来早期预测预报煤炭自燃。如：乙烷（C2H6）比甲烷 (CH4)；丙烷（C3H8）比甲烷(CH4) ；丁烷（C4H10）比甲烷(CH4)等。
3)我国枣庄柴里矿采用乙烷（C2H6）比甲烷(CH4)指标。二者之比从 70℃—190℃增大86.6倍。
2021/4/12
第五章矿井火灾预测预报
第五章矿井火灾预测预报
2.2 气体成分分析方法
1) 指标性气体及其临界指标能够反映煤炭自热或可燃物燃烧初期特征的、并可用来作为火
灾早期预报的气体叫指标性气体。指标气体必须具备如下条件： ①灵敏性，即正常大气中不含有，或虽含有但数量很少且比较
稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓度就会发生较明显的变化。
CO
CO
CO
C2H6/CH4 CO/△O2、C2H6/CH4
CO/△O2 CO/△O2 CO/△O2、C2H6/CH4 CO/△O2 CO/△O2 CO/△O2
第五章矿井火灾预测预报
2.3 常用的指标气体
(1)一氧化碳(CO) 一氧化碳生成的温度低、生成量大，其生成量随温度升高按指
数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。在正常时若大气中含有CO，则采用CO作为指标气体时．要确定预报的临界值。确定临界值时一般要考虑下列因素：
煤发生自燃后，其空气成份的变化首先是氧含量的减少，CO2 量的增加，其次才是CO量的增多。CO出现的时间最晚有时在发生自燃火灾前数日才出现。另外，煤炭自燃的初期阶段CO生成量较少，运用一般的实验手段难以检出。
第五章矿井火灾预测预报
（5）内因火灾气体检测法
矿井实际工作经验告诉我们，为确切地监测火情，须对进、回风流的空气成分作系统的检测，以掌握下列四种气体的变化：

煤层自然发火预测预报技术-第三讲

气煤 124 121-142
肥煤 127 136-147
焦煤 148 156-160
瘦煤 150 151-157
贫煤 150 150-168
无烟煤 148 150-162
3. 气体分析
3.3 烯烃及烯烷比标志气体
烯烷比（C2H4/C2H6）
随着煤温的升高，比值逐
C 2 H 4 /C 2 H 6
煤层自然发火预测预报技术
第三讲：矿井火灾预测预报技术
自然发火早期预测预报技术主要内容外因火灾监测与预警技术火灾监测、预测预报技术装备
一．自然发火预测预报技术
1. 煤自然发火早期征兆
a. 温度升高。通常表现为：煤壁温度升高、自燃区域的出水温度升高和回风流温度升高，这是由于煤氧化自燃进入自热阶段放热所致； b. 湿度增加。通常表现为煤壁“出汗”、支架上出现水珠等，这是因为煤在自燃氧化过程中生成和蒸发出一些水分，遇温度较低的空气或介质重新凝结形成水珠或雾气； c. 出现煤焦油味。火源中心点的水分蒸发殆尽后，由于供氧不足而进入干馏阶段，释放出具有煤焦油味的气体所致； d. 人体感到不适或出现某些病理现象。自然发火过程中释放出大量的 CO、SO2、H2S等有害气体，人们吸入后往往感到头痛、疲乏、昏昏欲睡、四肢无力等病理现象； e. 出现烟雾或明火。自然发火发展到一定程度时，会出现烟雾或明火，此时处理措施一定要谨慎、得当，以免引燃引爆瓦斯，造成非常严重的后果
自然发火预测预报带来了很大的困难；
CO发生量与煤温之间的变化关系不明显，特别是在现场复杂生产条件下，CO会出现时有时无的情况，难以确定煤氧化自燃的发展阶段，使预测预报的精度和准确率较低，甚至出现漏报；从CO的检测来看，对其分析仪器的性能要求较高，特别是微量检测时分析误差的影响比其它指标的要大。从另一角度来看，CO检测手段较多，如便携仪、传感器、检知管以及色谱分析仪等，这也是CO长期作为煤自燃发火预测预报常用指标的主要原因之一。