第三章礦井火災的預測預報

第三章礦井火災的預測預告本章要點：掌握煤礦井下容易自然發(fā)火地點；掌握早期煤自燃的識別和預告方法；了解礦井平安監(jiān)測系統(tǒng)的組成、監(jiān)測傳感器的分類及其動作；了解目前煤自燃隱蔽火源探測技術、掌握斷定外因火災火源分支的方法；第一節(jié)煤礦井下易發(fā)火地點采空區(qū)停采線和開切眼進、回風巷構(gòu)造帶通風設備附近認識煤自燃在發(fā)生地點方面的規(guī)律和特點為煤自燃的預測預告任務提供了較好的根據(jù)，現(xiàn)場人員可以對相關地點進展有針對性的監(jiān)控，防患于未然。采空區(qū)采空區(qū)三帶分布圖Ⅰ不自然帶〔5m~25m〕Ⅱ自燃帶(25m~65m)Ⅲ窒息帶采空區(qū)是煤礦井下較易發(fā)生煤炭自燃的區(qū)域之一，據(jù)統(tǒng)計，國有重點煤礦采空區(qū)內(nèi)發(fā)生的煤炭自燃占煤自然發(fā)火總數(shù)的60%緣由：采空區(qū)存在遺煤、任務面后方存在漏風從自然發(fā)火的角度出發(fā)將采空區(qū)劃分為三帶：“不自燃帶〞(散熱帶)、“自燃帶〞和“窒息帶〞采空區(qū)三帶劃分的緣由不自燃帶〔散熱帶〕該區(qū)域雖有遺煤堆積，但由于頂板冒落的巖塊呈松散堆積形狀，孔隙大，且漏風強度大，煤氧化放出的熱量被及時帶走而無法聚積，再加上浮煤與空氣接觸時間尚短，所以普通不會發(fā)生自燃。自燃帶〔氧化自熱帶〕該區(qū)域由于冒落巖塊逐漸壓實，孔隙度降低，風阻增大，漏風強度減弱，遺煤氧化產(chǎn)生的熱量不斷聚積，并能夠最終導致煤自燃的發(fā)生，故稱自燃帶。自燃帶的寬度受頂板巖性、冒落巖石塊度、壓實程度、任務面端點通風壓差等要素的綜合制約。窒息帶自燃帶之后的大部分采空區(qū)為窒息帶，該區(qū)域內(nèi)冒落巖塊已根本壓實，漏風根本消逝，氧氣濃度下降而無法維持煤氧化自燃過程的繼續(xù)開展。假設自燃帶曾經(jīng)發(fā)生煤自燃，那么隨著任務面的推進，自燃帶進入窒息帶后，曾經(jīng)開展起來的遺煤自燃會因缺氧而熄滅。另外，窒息帶的巖石導熱會使煤體在處于自燃帶時蓄積的熱量逐漸散失，遺煤溫度將逐漸恢復至正常程度。采空區(qū)控制自燃帶的寬度和使自燃帶快速進入窒息帶的方法：加快推進速度，讓自燃帶快速進入窒息帶防治煤自燃，這是最直接的方法降低任務面風阻或者進出口端點的通風壓差；對采空區(qū)灑漿以填充其中的孔隙，注水促進再生頂板構(gòu)成，增大采空區(qū)的漏風風阻。自燃三帶的主要劃分目的氧氣濃度采空區(qū)漏風流速不自然帶O2＞15%流速＞0.24m/min自燃帶5%≤O2≤15%0.1m/min≤流速≤0.24m/min窒息帶O2＜5%流速＜0.1m/min自燃三帶的劃分目的根據(jù)氧氣濃度劃分根據(jù)氧氣濃度劃分采空區(qū)“三帶〞是目前最常用的方法不自燃帶：O2%＞15%。該區(qū)域具備充足的供氧條件，但由于漏風大呵斥煤氧化自燃初期產(chǎn)生的微小熱量隨風散失，煤的氧化過程一直停留在緩慢開展階段，不易發(fā)生煤自燃景象。應該指出的是，以氧氣濃度作為界定不自燃帶和自燃帶的目的，并不是由于氧氣濃度大于某一特定值而不能自然發(fā)火，而是由于該區(qū)域的漏風風速過大帶走了氧化生成的熱量所致，因此不自燃帶也常稱為“冷卻帶〞或“散熱帶〞。自燃帶：15%≥O2%≥5%。該區(qū)域既具備充足的供氧條件，又由于漏風量較小，氧化蓄熱環(huán)境較好，煤的氧化自熱過程得以繼續(xù)進展，最終導致煤自燃的發(fā)生。窒息帶：O2%＜5%。該區(qū)域由于缺氧，煤氧化自燃過程將無法進展。從圖可以看出，按氧氣濃度目的劃分，采空區(qū)內(nèi)存在明顯的“三帶〞區(qū)域。山西大同忻州窯礦8916面采空區(qū)自燃三帶的劃分目的根據(jù)采空區(qū)漏風流速劃分漏風流速劃分采空區(qū)“三帶〞的根據(jù)參數(shù)主要經(jīng)過計算機數(shù)值模擬得到根據(jù)采空區(qū)漏風流速劃分的“三帶〞范圍采空區(qū)的漏風強度可以在一定程度上反映自燃“三帶〞特性，但在現(xiàn)場實踐測定過程中，由于采空區(qū)內(nèi)設點困難、丈量儀器精度缺乏、采空區(qū)風流方向的不可預見性等要素的影響，測定過程往往無法進展或結(jié)果可信度較低。因此，該劃分規(guī)范普通不被采用。自燃三帶的劃分目的根據(jù)采空區(qū)溫度劃分除了以上兩個采空區(qū)“三帶〞劃分目的外，有人也提出了將采空區(qū)內(nèi)的溫度變化作為“三帶〞劃分的根據(jù)。實踐上，溫度不宜作為劃分“三帶〞的主要目的，由于并非一切的采空區(qū)內(nèi)的溫度都會上升到某一確定的值。一定條件下自燃帶內(nèi)的遺煤存在自然發(fā)火的能夠性，但并不表現(xiàn)為很快會升溫自燃，在一定時間內(nèi)采空區(qū)內(nèi)的溫度不上升并不能以為“三帶〞不存在。因此，采空區(qū)內(nèi)的溫度變化只能作為條件適宜時的輔助目的。采空區(qū)三帶的測定1、采空區(qū)自燃“三帶〞劃分根據(jù)：以氧氣濃度為主，溫度變化曲線為輔，參考其他氣體變化曲線與采空區(qū)流速模擬分析。2、測點布置：全面布置法、部分布置法3、測定參數(shù)：溫度、氣體成分4、測定儀器：氣體成分：束管、氣相色譜儀、抽氣泵、球心。溫度：AD590恒流源溫度傳感器、熱電偶、導線、測溫儀表。5、取樣：每日一次取樣對氣體成分，溫度進展化驗分析，同時記錄回采任務面進度。6、分析：氣體成分、溫度曲線、O2曲線、CO曲線、采空區(qū)自燃“三帶〞圖。部分布置法全面布置法束管氣體測試抽氣泵氣體測試氣相色譜儀氣體測試為了防止測溫線路、溫度傳感器和預設氣體取樣管被采空區(qū)冒落的煤巖砸壞，需求在回采任務面以及鋪設導線的順槽內(nèi)設置維護套管，將測溫導線和氣體取樣管置于維護套管內(nèi)。維護套管的鋪設普通按以下原那么進展：①順槽的維護套管沿回風順槽鋪設在上幫底部；②回采任務面的維護套管沿回采任務面鋪設在液壓支架后部溜子靠采空區(qū)側(cè)。測試線路和傳感器的維護1-2in維護套管；2-預設取樣束管；3-測溫導線；4-快速接頭；5-熱電偶；6-氣孔；7-氣體采樣器氣體成分測定記錄表序號檢測點取樣時間氣體成分〔%〕溫度測點距工作面間隔O2N2COCO2C2H6C2H2C2H41

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5

CH4氧氣濃度分析曲線任務面氧氣濃度分布平面圖氧氣濃度分析曲線任務面氧氣濃度分布立體圖氧氣濃度分析曲線任務面CO濃度分布平面圖一氧化碳濃度分析曲線任務面CO濃度分布平面圖任務面CO濃度分布立體圖溫度曲線分析任務面溫度分布平面圖溫度分析任務面溫度分布立體圖溫度分析采空區(qū)“三帶〞范圍圖三帶劃分采空區(qū)“O〞形圈在任務面推進過程中，由于礦壓作用，上覆巖層中構(gòu)成兩類裂隙：一類為離層裂隙，另一類為豎向破斷裂隙，離層裂隙分布呈現(xiàn)兩階段特征：第一階段從開切眼開場，隨著任務面推進，離層裂隙不斷增大，采空區(qū)中部離層裂隙最發(fā)育；第二階段采空區(qū)中部離層裂隙趨于壓實，離層率下降，而采空區(qū)兩側(cè)離層裂隙仍繼續(xù)存在。在頂板恣意高度的程度內(nèi)，第二階段時，位于采空區(qū)中部的離層裂隙根本被壓實，而在采空區(qū)周圍存在一連通的離層裂隙發(fā)育區(qū)，其外形與老頂?shù)摹癘-X〞形破斷邊境類似，稱之為采動裂隙“O〞形圈“O〞形圈的范圍大小與采空區(qū)頂板的巖性有關，頂板碎脹系數(shù)Kp值越大，頂板冒落越充分，壓實帶范圍越寬，采空區(qū)易發(fā)火區(qū)域就越小。東灘煤礦采空區(qū)頂板碎脹系數(shù)對壓實帶的影響模擬計算圖停采線和開切眼停采線和開切眼附近由于浮煤堆積量大、漏風嚴重等緣由，往往容易發(fā)生煤炭自燃景象。據(jù)山東兗州礦區(qū)截止到2000年底的煤自然發(fā)火情況統(tǒng)計，該礦區(qū)7對礦井共發(fā)生自燃88次，其中停采線處20次，開切眼處2次，分別占自然發(fā)火總次數(shù)的22.7%和2.27%。據(jù)河南義馬礦區(qū)1959~2004年的煤自然發(fā)火情況統(tǒng)計，停采線和開切眼處的自然發(fā)火次數(shù)占總次數(shù)的10%上區(qū)段停采線易自燃發(fā)火點表示圖停采線和開切眼U型通風無煤柱后退式開采停采線圖為無煤柱開采任務面采空區(qū)的氣體流動形狀圖，從圖中可以看出，引起煤炭自燃的主要緣由是由于上區(qū)段停采線排風匯密閉不好，存在嚴重的漏風。漏入采空區(qū)的風流經(jīng)過上區(qū)段采空區(qū)聚集構(gòu)成漏風匯，其中A、B流線之間的風流速度變大，故使該區(qū)域構(gòu)成一個適宜浮煤氧化聚熱的易燃風速區(qū)，并以環(huán)帶狀圍繞漏風區(qū)，環(huán)帶的兩端分別與停采線和采空區(qū)上部邊境相連。又由于靠停采線的一側(cè)采空區(qū)氣體氧氣濃度較高，而另一側(cè)氧氣濃度較低，所以在停采線附近相對更容易發(fā)生自燃。上分層停采線漏風情況停采線和開切眼分層開采方式時，上分層的停采線采用分層開采方式時，上分層的停采線位于下分層回采任務面進風巷的始端與回風巷的末端之間，即處于采場通風系統(tǒng)的始末端，該處風壓差最大，容易構(gòu)成繼續(xù)時間較長的漏風通道。另外，在預備或回采下分層任務面時，任務面的進風巷均在上分層采空區(qū)下掘進，因此，進風巷假頂也會向上分層采空區(qū)產(chǎn)生延續(xù)漏風。而停采線處往往存在大量的遺煤，其在漏風形狀下構(gòu)成煤自燃的危險源。停采線和開切眼分層開采方式時，上分層的停采線上分層停采線漏風情況上分層停采線處的漏風形狀圖，由圖可知，靠停采線的一側(cè)的流線和風壓等值線較密集，這闡明該處漏風量較大，漏風壓差大。該區(qū)域內(nèi)，漏風風流流線的間距是變化的，流線始末端較密集，即風流速度大；中段稀疏，即風流速度小。根據(jù)煤自然發(fā)火的條件，可知其中某處的風流可以為煤自燃的開展提供適宜的通風供氧和蓄熱條件，即存在“易自燃風速區(qū)〞。當漏風量較大時，“易自燃風速區(qū)〞接近停采線中點處，反之那么位于接近停采線端點處。思索到井下瓦斯涌出的影響，新穎風流從停采線端點漏入后，沿風流前進的方向，瓦斯?jié)舛葘⒅饾u升高。假設瓦斯涌出量較小，對漏風氧氣濃度影響不大的話，靠停采線兩端的“易自燃風速區(qū)〞均容易發(fā)生煤炭自燃，否那么，沿風流方向停采線下端的“易自燃風速區(qū)〞能夠會因氧氣缺乏而沿風流反方向后移甚至不發(fā)生自燃。停采線和開切眼開切眼綜放開采時開切眼不放煤假設相鄰的任務面進、回風巷向采空區(qū)的開切眼漏風臨近巷道的通道封鎖不嚴，向采空區(qū)漏風臨近巷道向開切眼漏風進、回風巷道進、回風巷道長期處于風流之中，也是煤礦井下易自然發(fā)火地點之一，這在個別礦區(qū)表現(xiàn)的尤為嚴重，如義馬礦區(qū)1959~2004年期間共發(fā)生自燃火災553次，其中發(fā)生在進、回風巷道的火災218次，占火災總數(shù)的39.4%；兗州礦區(qū)歷年來統(tǒng)計結(jié)果的這一比例那么為40.9%。根據(jù)發(fā)生緣由的不同，任務面進、回風巷道的煤炭自燃又可分為維護煤柱自燃、巷道高冒區(qū)自燃和分層巷道假頂內(nèi)自燃幾種情況。進、回風巷道1、維護煤柱自燃留煤柱維護區(qū)段巷道或無煤柱護巷采用留窄小煤柱的沿空掘巷方式時，在采動壓力和地應力的作用下，煤柱容易被壓裂、破碎或坍塌，構(gòu)成大量的浮煤堆積，加之任務面端頭回柱后冒落不徹底，留下漏風通道，容易發(fā)生煤炭自燃景象。厚煤層采用分層開采方式時，這一問題更加突出。分層開采時，往往將各分層巷道傾斜布置，煤柱壓裂破碎后構(gòu)成的碎煤在區(qū)段平巷處堆積起來，構(gòu)成煤自燃隱患的物質(zhì)根底。另外，該開采方式在煤層底板中設巖石集中平巷，經(jīng)過聯(lián)絡巷與各分層的區(qū)段平巷連結(jié)，任務面推過后，落入采空區(qū)的聯(lián)絡巷容易構(gòu)成采空區(qū)的漏風通道，漏入的風流大部分經(jīng)過垮落的區(qū)段平巷流向任務面，易使區(qū)段平巷處的堆積遺煤發(fā)生自燃，特別是區(qū)段平巷與聯(lián)絡巷連結(jié)的部位，更容易發(fā)生煤炭自燃。進、回風巷道2、巷道高冒區(qū)自燃綜放任務面的巷道普通都是沿煤層底板掘進，巷道頂部有比較厚的煤體。礦山壓力都較顯著的地方，在巷道施工終了后，煤體原有的壓力平衡被破壞，呵斥部分壓力集中，構(gòu)成高冒區(qū)。存在破碎的煤破碎區(qū)、離層區(qū)和斷裂下沉區(qū)；其中在破碎區(qū)內(nèi)，煤體曾經(jīng)充分破碎，應力完全釋放，大約有2m～3m的浮煤呈自然堆積形狀存在，巷道中的空氣可以經(jīng)過該區(qū)域的裂隙浸透進入松散煤體中，并在裂隙暴露的煤外表與煤發(fā)生氧化反響。暴露時間長高冒處的破碎煤體從冒頂構(gòu)成以后就暴露在空氣中，而該任務面剩余巷道的施工和煤層回采周期非常長，遠遠超越了煤的自然發(fā)火期，所以有足夠的時間維持煤炭氧化自燃過程的開展。高冒易自燃的緣由高冒區(qū)冒落各區(qū)分布表示圖進、回風巷道2、巷道高冒區(qū)自燃<煤礦平安規(guī)程>〔2021版〕第二百四十三條規(guī)定在容易自燃和自燃的煤層中掘進巷道時，對巷道中出現(xiàn)的冒頂區(qū)必需及時進展防火處置，并定期檢查。1977年4越月4日，撫順老虎臺礦507采區(qū)5巷道發(fā)生瓦斯延續(xù)5次爆炸死亡83人的艱苦事故，就是在處置巷道冒頂發(fā)火的過程中引發(fā)的。進、回風巷道3、分層巷道假頂內(nèi)煤炭自燃分層巷道采用內(nèi)錯式或重疊式布置，除第一分層外，其它各分層巷道都是在假頂下掘進。因此，在第二分層及其以下的分層巷道掘進和任務面回采期間，都會向上一分層采空區(qū)漏風，使上分層采空區(qū)中〔特別是上分層垮落的進、回風巷道處〕的浮煤發(fā)生氧化自燃。構(gòu)造帶①構(gòu)造帶處由于煤層受張拉、擠壓等作用，破壞了煤層原有的延續(xù)性和完好性，裂隙大量產(chǎn)生，煤體破碎，容易構(gòu)成大量浮煤的堆積；②構(gòu)造帶附近漏風通道復雜，漏風嚴重，給煤氧化自燃提供了通風供氧條件；③構(gòu)造帶處普通具備良好的熱量積聚環(huán)境。這些條件導致構(gòu)造帶附近區(qū)域煤自燃景象頻繁發(fā)生。自然發(fā)火緣由斜交斷層呵斥的浮煤堆積煤礦井下常見的地質(zhì)構(gòu)造方式主要有褶曲、斷層、破碎帶、陷落柱、巖漿入侵地域等1959~2004年，河南義馬礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造帶附近區(qū)域的自然發(fā)火次數(shù)占發(fā)火總次數(shù)的7%；山東兗州礦區(qū)興隆莊煤礦1984年~1995年間，該礦發(fā)生的24處自燃隱患或自然發(fā)火中，有15處發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶附近。構(gòu)造帶通風設備附近1959~2004年，義馬礦區(qū)風橋、風門、調(diào)風窗以及密閉等通風設備附近區(qū)域的自然發(fā)火次數(shù)占發(fā)火總次數(shù)的11%自然發(fā)火緣由在通風設備安裝及施工過程中煤巷周圍構(gòu)成了一定裂隙，之后在礦山壓力的緩慢繼續(xù)作用下，這些裂隙逐漸發(fā)育擴展，到達一定程度后，附近煤體具備了適宜的氧化蓄熱條件，容易呵斥自然發(fā)火。對于建于假頂之下的通風設備，漏風情況更為嚴重，自然發(fā)火次數(shù)也相對頻繁假頂下設置通風設備后風流分布圖1-風門；2-高溫顯現(xiàn)側(cè)；3-易產(chǎn)生高溫區(qū)溜煤眼以及瓦斯抽放孔等處也是極易發(fā)生煤炭自燃的地方，應該將這些區(qū)域也作為煤自燃預測預告的重點，進展實時監(jiān)控并及時采取相應的防治措施，防止煤炭自燃災禍的發(fā)生。溜煤眼以及瓦斯抽放孔第二節(jié)煤自燃的早期識別與預告煤自燃的早期識別與預告是有效防治礦井內(nèi)因火災的根底<煤礦平安規(guī)程>第二百四十一條規(guī)定開采容易自燃和自燃的煤層時，在采區(qū)開采設計中，必需明確選定自然發(fā)火觀測站或觀測點的位置并建立監(jiān)測系統(tǒng)、確定煤層自然發(fā)火的標志氣體和建立自然發(fā)火預測預告制度。一切檢測分析結(jié)果必需記錄在公用的防火記錄簿內(nèi)，并定期檢查、分析整理，發(fā)現(xiàn)自然發(fā)火目的超越或到達臨界值等異常變化時，立刻發(fā)出自然發(fā)火預告，采取措施進展處置。第二節(jié)煤自燃的早期識別與預告人的直接覺得法測溫預測預告法氣體分析法

早期識別與預告煤自燃的方法有：人的直接覺得法嗅覺：煤炭氧化自熱到達一定溫度后會出現(xiàn)煤油味、汽油味和不飽和碳氫化合物發(fā)出的細微芳香氣味,利用對這些氣味的感應，那么可以判別附近某個區(qū)域的煤炭能夠曾經(jīng)發(fā)生自燃.煤炭自燃目的氣體和煤溫的關系濃度/10-6煤溫℃無氣味CO微弱氣味中度氣味劇烈氣味氫氣乙烷丙烷乙烯人的直接覺得法視覺由于煤炭自熱產(chǎn)生的水蒸氣會在空氣中構(gòu)成氣霧或者在煤壁和其它不經(jīng)常有水滴的物體外表上構(gòu)成細小的水滴，通常表現(xiàn)為煤壁“出汗〞、支架上出現(xiàn)水珠等，這些都可以作為煤炭發(fā)生自熱的危險特征而被察看到。但是，當冷熱兩股風流交匯時，也能出現(xiàn)霧氣或水珠，對這種情況應加以區(qū)別。淺部開采時，冬季在鉆孔口或塌陷區(qū)有時發(fā)現(xiàn)冒出水蒸氣或冰雪融化景象，這表征對應區(qū)域能夠發(fā)生了煤自燃景象。另外，煤炭氧化自燃過程的最后階段將出現(xiàn)煙霧，人們可根據(jù)這些景象對煤自燃景象做出判別和處置。人的直接覺得法覺得：煤炭自燃開展到一定階段，能夠會使環(huán)境溫度升高和使附近空氣中的氧氣濃度降低，而且會釋放出大量的CO、CO2、SO2、H2S等有毒有害氣體，人們吸入后往往出現(xiàn)頭疼、疲憊、昏昏欲睡、四肢無力等生理反響

煤炭自熱點或自燃區(qū)域流過的水或空氣，其溫度通常較高，同樣可為人所直接覺得。留意：利用人的直接覺得對煤自燃進展預測的方法對于培育職工的防火認識和煤自燃的早期識別具有一定的作用，但是，人的覺得往往帶有很大的客觀性，且受人的安康情況和精神形狀的影響，準確度經(jīng)常難以保證，故只能作為一種輔助的判別根據(jù)。測溫預測預告法溫度是確定煤炭自燃開展階段的最可靠、最直觀的重要參數(shù)，測定礦內(nèi)空氣和圍巖的溫度是煤炭自燃早期識別與預告的一個根本方法。該方法經(jīng)過在鉆孔內(nèi)安設測溫儀或溫度傳感器，或在某些區(qū)域布置溫度傳感器及其無線電發(fā)射安裝，根據(jù)測定的溫度或接納到的信號變化來判別能否發(fā)生煤炭自燃。傳感器測溫法紅外測溫法熱敏電纜法測溫預測預告法傳感器測溫法傳感器測溫法是將溫度傳感器布置在采空區(qū)、停采線等易自然發(fā)火區(qū)域，觀測并分析這些區(qū)域溫度的變化趨勢，進而對煤炭自燃的開展階段和開展趨勢作出判別。傳感器測溫法的主要設備為溫度傳感器和溫度丈量儀。溫度傳感器分為熱電偶溫度傳感器、熱電阻溫度傳感器、半導體溫度傳感器傳感器測溫法可以直接測取浮煤或煤巖的溫度，但受測溫傳感器的布置位置、范圍、數(shù)量、精度和運用壽命等要素的影響較大。AD590恒流源溫度傳感器1、AD590溫度傳感器AD590溫度傳感器為恒流源型溫度傳感器，與熱電偶、熱敏電阻等溫度傳感器的不同在于AD590采用恒流輸出信號，精度高、誤差小，采用雙絞線作為測溫導線，消除了線間電容的影響，因此檢測精度不受井下測點間隔長短的影響。特別是順應于遠間隔測定的特點，比其他類型的溫度傳感器更具優(yōu)越性。2、AD590的丈量范圍溫度測定范圍為-55℃～+150℃、電源電壓范圍為4V～30V。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。AD590溫度傳感器采用公用儀表測溫，檢測儀表電路如下圖。溫度測試AD590溫度傳感器溫度測試AD590測溫儀表溫度測試AD590溫度傳感器測試儀表原理圖溫度測試熱電偶測溫的運用原理熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：①丈量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②丈量范圍廣。-50~+1600℃、③構(gòu)造簡單，運用方便。熱電偶通常由兩種不同的金屬絲組成，外有維護套管。1、熱電偶測溫根本原理將兩種不同資料的導體或半導體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因此在回路中構(gòu)成一個大小的電流,這景象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來任務的。2、溫度丈量儀表按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式測溫儀表比較簡單、可靠，丈量精度較高；但因測溫元件與被測介質(zhì)需求進展充分的熱交換，需求一定的時間才干到達熱平衡，所以存在測溫的延遲景象，同時受耐高溫資料的限制，不能運用于很高的溫度丈量。非接觸式儀表測溫是經(jīng)過熱輻射原理來丈量溫度的，測溫元件不需與被測介質(zhì)接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，也不會破壞被測物體的溫度場，反響速度普通也比較快；但遭到物體的發(fā)射率、丈量間隔、煙塵和水氣等外界要素的影響，其丈量誤差較大。溫度測試溫度測試測溫導線AD590恒流源溫度傳感器、熱電偶溫度測試測溫儀表溫度測試測溫預測預告法溫度傳感器的布置與溫度測定〔1〕布置要求①安裝溫度傳感器的位置選擇要合理。其位置普通應設在自然發(fā)火危險性較大的采空區(qū)、停采線、開切眼、進回風巷道或通風設備附近等區(qū)域。②溫度傳感器的安裝要符合設計要求，特別是鉆孔角度和深度一定要能到達或者接近煤自燃高溫點或隱患點。③溫度傳感器安裝后，運用過程中應加強管理和維護，制定真實的維護措施?！?〕布置方法溫度傳感器安裝位置確定后，首先用鉆機按要求打所需鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)安裝10mm～15mm的套管或塑料管，其中放入溫度傳感器，用黃泥或其它資料封堵鉆孔，待穩(wěn)定2h～4h后即可進展溫度測定。假設是在礦山壓力大或者易垮落區(qū)域布置測溫傳感器，必需運用鋼管等對導線和探頭進展維護。〔3〕溫度檢測正常情況下每4d～5d對溫度觀測一次；當煤溫到達45℃以上時每天測定一次，并制定相應的煤自燃防治措施?！?〕溫度的記錄與處置每次測溫要詳細記錄測定數(shù)據(jù)，并用相應的軟件繪制測點溫度隨時間的變化曲線和某一時間測定區(qū)域的各測點的溫度變化曲線，分析煤溫的變化規(guī)律并對煤自燃的開展階段作出判別。測溫預測預告法傳感器測溫法利用溫度傳感器檢測煤體溫度的方法具有預測可靠、直觀的優(yōu)點，得到了較為廣泛地運用。傳感器測溫法是點接觸，預測預告的范圍較小；傳感器的安裝、維護任務量大；溫度傳感器種類單一、穩(wěn)定性差、本錢高，運用壽命往往較短，且其丈量精度有待進一步提高；采空區(qū)頂板的垮落或底板裂變易引起測溫儀表和導線的破壞和折斷，即使在用鋼套管維護的情況下也易被損壞；由于煤體的熱傳導才干非常弱，放熱影響的范圍很小，有時鉆孔即使已打到了火源邊緣附近1m的范圍內(nèi)，也無法測知高溫火源點的存在。優(yōu)點局限性測溫預測預告法傳感器測溫法現(xiàn)場運用美國、俄羅斯、英國、德國、波蘭等國已勝利地運用紅外測溫儀和紅外熱成像儀檢測了煤壁、煤柱與浮煤堆的自燃。國內(nèi)的兗州、開灤、徐州等礦區(qū)采用紅外測溫儀對煤壁溫度進展了測定，以兗州礦區(qū)為例，20世紀90年代末，該礦區(qū)曾對所屬的興隆莊煤礦、東灘煤礦、鮑店煤礦、南屯煤礦、濟二煤礦的煤巷進展了紅外探測，共探測巷道21條，探測巷道長度16030m，發(fā)現(xiàn)自燃高溫點7個。缺乏紅外測溫技術在煤礦現(xiàn)場的運用，為煤自燃預測預告任務提供了新的手段。但是，由于除了煤炭自燃會呵斥紅外輻射能量場異常外，煤層原始地溫、井下環(huán)境、巷道風量、井下機電設備、煤層內(nèi)部構(gòu)造異常等要素也往往會呵斥紅外輻射能量場的異常，這些要素經(jīng)常呵斥誤判的發(fā)生。另外，由于煤體的熱傳導性能較差，熱量影響的范圍很小，加之當前紅外測溫技術受妨礙物影響大，有效測溫間隔小〔國內(nèi)報道的最遠探測間隔為10m〕，當火源或高溫隱患點離巷道外表較遠時，紅外輻射測溫儀因感應不到熱外表而顯得無能為力。測溫預測預告法紅外測溫法任何物體只需溫度高于絕對零度，就會不斷產(chǎn)生紅外輻射。物體溫度越高，輻射能量就越大。紅外測溫法即是利用這一原理對煤體溫度進展測定的，當煤礦井下存在自燃隱患點時，往往會在附近構(gòu)成紅外輻射能量場，煤體溫度越高，紅外測溫儀器接受輻射能量而轉(zhuǎn)換的輻射溫度就越高，據(jù)此可對煤自燃的開展程度作出判別。原理測溫預測預告法熱敏電纜法熱敏電纜由雙股外表涂有熱敏資料的導線絞結(jié)而成。通常溫度下，熱敏資料處于絕緣形狀，當溫度超越某一預先設定值時，兩根導線間的絕緣形狀遭到破壞，從而對煤自然發(fā)火作出預告或報警。運用熱敏電纜可以進展無延續(xù)點的延續(xù)沿程監(jiān)測，但該方法也存在以下缺陷：①熱敏電纜為定溫感測，即當溫度到達或超越某一定值時，才干發(fā)出預測預告信號，而此前與之后的溫度變化特征那么無法測知；②熱敏電纜測定溫度往往是以空氣為介質(zhì)經(jīng)過熱輻射的方式進展，但熱敏電纜外層絕緣護套大大減弱了其感受熱輻射的才干，使其反響愚鈍；③熱敏資料導通后是不可恢復的，需求及時改換部分或全部熱敏電纜，維修任務量大；④熱敏電纜的銜接和接頭處置也比較費事。這些缺陷的存在，在一定程度上限制了熱敏電纜的推行運用。氣體分析法煤的自然發(fā)火過程可分為緩慢氧化階段、加速氧化階段和猛烈氧化階段三個不同的開展階段，不同階段對應著不同的氣體產(chǎn)物種類和濃度。氣體分析法就是根據(jù)煤礦井下某些氣體成分的存在及其濃度變化特征來識別煤炭自燃的發(fā)生及其開展程度的，是目前煤自燃預測預告運用最廣泛的方法。目的的種類目的的選用氣樣的可靠性判別氣體分析法目的的種類煤氧化所產(chǎn)生的氣體成分：CO、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2等氣體煤氧化產(chǎn)生氣體的濃度變化或氣體之間的比值關系：格雷哈姆系數(shù)、ΔO2、鏈烷比、C/H、烴指數(shù)等。目的種類一氧化碳〔CO〕一氧化碳在煤氧化自燃過程中出現(xiàn)較早、生成量較大、濃度增長速度也較快，其濃度與煤體溫度之間存在明顯的對應關系，是煤炭自然發(fā)火早期預測預告非常靈敏的目的氣體。CO產(chǎn)生量與煤溫度的關系曲線由于CO的初始產(chǎn)生溫度比較低，繼續(xù)溫度范圍寬，絕對生成量大，只需煤礦井下檢測出CO氣體繼續(xù)存在，且濃度不斷穩(wěn)定添加，就可判別此測點風流的上風側(cè)存在高溫隱患點或存在自燃火源。氣體分析法目的種類一氧化碳〔CO〕氣體分析法CO目的在煤自燃預測預告方面起到了積極的作用，但是CO的檢測溫度范圍較寬，從常溫不斷到進入猛烈氧化階段都可以檢測到CO，對煤自然發(fā)火開展到的階段較難給出準確地判別。另外，由于煤自燃大部分發(fā)生在采空區(qū)或煤柱中，受漏風條件的影響極大，這對CO濃度的測定呵斥了誤差，預告的可靠性也相應降低。CO的絕對生成量計算公式如下：式中，H——CO的絕對產(chǎn)生量，m3/min；C——測點氣樣的CO濃度，10-6；Q——測點的風量，m3/min。為了減小漏風等要素的影響目的種類一氧化碳〔CO〕氣體分析法國內(nèi)平莊古山礦最早將CO的絕對生成量目的用于煤自燃的預測預告，該礦經(jīng)過對36個回采任務面的長期觀測，得到了CO絕對生成量相應的預測預告臨界目的古山礦煤自燃預測預告的CO目的自然發(fā)火系數(shù)安全值加強觀測值自然發(fā)火預報值H（m3/min）<0.00490.0049~0.0059≥0.0059目的種類乙烯〔C2H4〕氣體分析法乙烯〔C2H4〕是煤氧化自燃開展到一定程度之后的產(chǎn)物，不同煤巖成分產(chǎn)生C2H4的初始溫度存在差別。中國礦業(yè)大學曾在實驗室對煤氧化升溫過程中C2H4的生成規(guī)律進展了研討。結(jié)果闡明：生成C2H4的起始溫度因煤種的不同而異，但這一溫度往往都較高〔100℃以上〕；C2H4的生成量均隨煤溫的上升而呈現(xiàn)出添加的趨勢。因此，煤礦井下假設檢測到C2H4氣體那么闡明煤體溫度曾經(jīng)到達100℃以上，此時應積極采取相應的防治措施。不同煤種代表性煤樣C2H4產(chǎn)生的臨界溫度值煤種褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤C2H4產(chǎn)生的臨界溫度/℃110120120130150150150160自1986年以來，棗莊柴里煤礦除采用CO目的外，還采用C2H4作為目的，勝利預告了數(shù)十起早期煤自燃隱患。該礦的統(tǒng)計資料闡明：利用C2H4目的預告的準確率達92%。目的種類乙炔〔C2H2〕氣體分析法乙炔〔C2H2〕是煤進入猛烈氧化階段的產(chǎn)物。C2H2出現(xiàn)較晚，產(chǎn)生的初始溫度值也較高，研討闡明煤樣溫度在到達180℃之前往往不會產(chǎn)生C2H2氣體。在煤自燃預測預告任務中，假設監(jiān)測到C2H2氣體，那么闡明井下煤自燃曾經(jīng)開展到比較嚴重的程度，此時采取防滅火措施時一定要謹慎，防止引發(fā)爆炸事故而導致更大的災難。遼寧撫順、鐵法等礦區(qū)在煤自燃預測預告任務中，以為一旦在煤礦井下檢測到C2H2，那么闡明在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)存在曾經(jīng)進入熄滅階段的明火。氣體目的格雷哈姆系數(shù)〔Graham’sRatio〕格雷哈姆系數(shù)由煤氧化過程中CO、CO2濃度的添加量和O2濃度的減少量計算得到，其三種不同的組合方式如下：目的種類格雷哈姆系數(shù)氣體分析法R1稱二氧化碳指數(shù).煤自燃過程中往往會產(chǎn)生大量的CO2，相應的R1值也較大。由于煤礦井下CO2來源較多，以及CO2本身具有的易溶于水、易被固體吸附的特性，常對CO2測定結(jié)果的準確度呵斥影響。當火災由陰燃轉(zhuǎn)為明火熄滅時，原來產(chǎn)生的CO將熄滅成為CO2，因此，假好像時出現(xiàn)R1升高和R2降低的景象時，就闡明火災還在進一步地開展。R2隨煤溫的變化關系，由圖可知ΔCO和ΔO2之間呈近似指數(shù)關系，R2值與煤體溫度之間存在較好的對應關系，可用于斷定煤自燃的開展階段。由于煤礦井下的CO普通為煤的氧化自燃過程所產(chǎn)生，受其它要素的影響較小，且ΔO2的引入減小了風流的影響，因此預測的準確度相對較高。目的種類格雷哈姆系數(shù)氣體分析法雖然引入耗氧量〔ΔO2〕參數(shù)減小了新穎風流對R1和R2的影響，但流入的新穎風量過大時仍會產(chǎn)生影響，使這兩個目的的可靠性降低，而R3目的那么根本不受新穎風流、瓦斯和注氮的影響。在火災初期階段，R3值隨火災的開展而變大；在充分熄滅階段，假設O2%≥5%時R3值堅持為一個常數(shù)。另外，火災構(gòu)成富燃料熄滅時，CO/CO2值將會快速變大。因此，R3目的常被用于指示火災的開展情況。煙煤CO/CO2比值隨煤樣溫度的變化曲線目的種類格雷哈姆系數(shù)的運用氣體分析法普通以R2作為主要目的，以R1作為輔助目的，R3那么主要用于風流形狀變化很大的情況。正常情況下，R2值小于0.5％；R2值繼續(xù)上升并超越0.5％，即闡明該礦井中有自熱景象發(fā)生，此時應積極采取措施防止災禍的發(fā)生；R2值超越1%時那么闡明煤礦井下曾經(jīng)發(fā)生煤炭自燃景象，此時應積極采取措施防止災禍擴展。目的種類格雷哈姆系數(shù)的運用氣體分析法現(xiàn)場實踐運用過程中，由于煤礦井下情況復雜多變，差別較大，應根據(jù)實踐情況選用不同的臨界目的撫順礦區(qū)實測的格雷哈姆系數(shù)自燃發(fā)展階段R1（%）R2（%）R3（%）原始階段0~150~10~3初級階段15~301~23~7危險階段30~402~57~10著火階段40以上5以上10以上撫順老虎臺礦采用的格雷哈姆系數(shù)自燃發(fā)展階段R2（%）正常狀態(tài)0低溫氧化階段（預警值）0～0.45高溫氧化階段（臨界值）0.46～4開始燃燒階段（報警值）4.1～9著火>9撫順老虎臺礦那么根據(jù)本身情況，并總結(jié)多年的閱歷，采用的目的目的種類格雷哈姆系數(shù)的缺陷氣體分析法格雷哈姆系數(shù)自提出以來，在煤自燃預測預告中得到了較廣泛的運用，一定程度上改善了煤礦現(xiàn)場的自燃預測預告現(xiàn)狀，但是，格拉哈姆系數(shù)依然存在一定的缺陷。格雷哈姆系數(shù)在氧氣耗費量很小的情況下精度很低，例如，當氧氣耗費量小于0.3％時，利用格雷哈姆系數(shù)得到的結(jié)果就不再可靠，這個缺陷也存在于其它含有氧氣耗費量的判別目的中；格雷哈姆系數(shù)還遭到那些不是因煤自燃而產(chǎn)生的CO、CO2的影響，其中包括從其它采空區(qū)運移過來的CO、CO2或進入火區(qū)的空氣本身所攜帶的少量CO、CO2。氣體目的耗氧量〔ΔO2〕在測知氮氣和氧氣濃度的情況下，氧氣的耗費量可表示為：此計算基于兩個假設：空氣中的氧氣含量為20.93%，惰性氣體的含量79.04%〔0.03%的CO2氣體不包括在內(nèi)〕，對于除氮氣以外的其它惰性氣體，普通情況下都簡單的將其全視為氮氣；火區(qū)中的氮氣沒有被耗費，也沒有被添加〔空氣流動添加的氮氣除外〕留意：注氮氣等惰性氣體的時候就不適用種類：目的種類鏈烷比氣體分析法一類是長鏈的烷烴氣體與甲烷的濃度〔C2H6/CH4、C3H8/CH4、C4H10/CH4〕另一類是長鏈的烷烴氣體與乙烷的濃度比值〔C3H8/C2H6，C4H10/C2H6〕不同礦區(qū)可根據(jù)實踐情況選用不同的鏈烷比目的貴州六枝礦區(qū)煤自燃預測中采用的鏈烷比目的自燃發(fā)展的階段正常階段危險階段自燃階段C3H/8C2H60.02~0.060.10~0.120.15~0.18適用條件：對于發(fā)生在采空區(qū)的煤自燃高溫點，由于多為浮煤，破碎較為充分，且經(jīng)過了較長的釋放時間，所吸附的烷烴根本上已釋放出來，適于運用鏈烷比目的對該類煤自燃景象進展預測預告。目的種類鏈烷比氣體分析法要素影響：①煤本身吸附的烷烴量不同；②吸附烷烴的釋放時間。煤中吸附的大量烷烴氣體改動了鏈烷比隨煤溫升高而變化的規(guī)律，再加上煤暴露在空氣中釋放時間的不同，鏈烷比表現(xiàn)出來的規(guī)律也不同，這就使得鏈烷比與煤氧化自燃開展階段之間的關系并不明顯。對于采掘任務面這些新破碎、剝落的區(qū)域，采用鏈烷比作為目的進展煤自燃的預測預告存在一定的難度；目的種類C/H氣體分析法C/H表示煤氧化產(chǎn)物中碳和有效氫的比值，該目的最早由印度學者Ghosh和Banerjee提出印度的運用實際闡明：該比值與格拉哈姆系數(shù)〔Graham’sRatio〕相比數(shù)值范圍更大、靈敏度更高；和ΔO2聯(lián)用時，可以對火源的范圍和強度進展斷定；另外，利用C/H可以區(qū)分煤火和木材火，從而可斷定氣體成份的變化能否為煤自燃引起。但是，該比值受逸出瓦斯的影響較大，不適宜在高瓦斯礦井運用。氣體目的烴指數(shù)美國學者AnnG.Kim提出了以烴指數(shù)作為預測煤自燃的目的，計算公式如下：

式中，——烴類物質(zhì)總量，單位10-6；當實踐檢測烴類物質(zhì)總量為零時，默許該值為0.01×10-6，以防止出現(xiàn)分母為零的情況——甲烷氣體的含量，10-6。烴類物質(zhì)總量越大時，相應的R1目的也越大，當烴類物質(zhì)總量為零時，該值為0；當烴類物質(zhì)僅為CH4一種時，該值為10目的種類烴指數(shù)氣體分析法烴指數(shù)具有測定精度高的優(yōu)點，但這一目的同樣存在易受井下其他區(qū)域氣體影響的缺陷，烴類氣體總量較小時這一缺陷表現(xiàn)的更為明顯。為了抑制這一缺陷，將這一目的限制在烴類氣體總量到達50×10-6以上時再運用。另外，大量研討結(jié)果闡明：煤樣溫度在到達100℃以后，高階烴類氣體才開場大量產(chǎn)生。因此，烴指數(shù)用于煤自燃預測預告的及時性有待進一步研討。烴指數(shù)目的的運用烴指數(shù)R1對應的煤體狀態(tài)0~50正常50~100煤礦井下可能存在高溫火源點>100井下存在高溫火源點目的的優(yōu)用氣體分析法靈敏性煤礦井下一旦有發(fā)生煤炭自燃的趨勢，或煤溫超越一定值該目的就會發(fā)生明顯變化，且隨煤溫的升高變化趨勢穩(wěn)定。規(guī)律性同一煤層或采區(qū)的煤在熱解時產(chǎn)生目的所涉及氣體的初始溫度根本一樣或差別不大，生成量與煤溫有較好的對應關系，且反復性較好?？蓽y性現(xiàn)有的儀器設備可以及時檢測到目的所涉及氣體的產(chǎn)生和變化，且方便準確。原那么目的的優(yōu)用氣體分析法各國煤自燃發(fā)火預測預告的目的體系國家預測預報指標主要指標輔助指標中國CO、C2H4、C2H2CO/ΔO2、C2H6/CH4波蘭COCO/ΔO2俄羅斯COC2H6/CH4美國COCO/ΔO2英國CO、C2H4CO/ΔO2印度CO、CO/ΔO2CO2/ΔO2、C/H日本CO、C2H4CO/ΔO2、C2H6/CH4德國COCO/ΔO2法國COCO/ΔO2國內(nèi)采用的是以CO、C2H4、C2H2等為主的綜合預測預告目的體系氣體分析法在煤礦現(xiàn)場的廣泛運用，對煤炭自燃災禍的防治任務起到了一定的積極作用。局限性：由于氣體分析法主要經(jīng)過分析煤礦井下氣體成分及其濃度變化實現(xiàn)煤自燃的預測預告，而井下風流及復雜的環(huán)境不可防止的對這些參數(shù)的測定呵斥較大的影響，加之當前監(jiān)測技術手段的限制，誤報或延遲報警景象經(jīng)常出現(xiàn)。這是目前氣體分析法急需處理的問題，也是當前煤自燃防治領域的主要研討課題之一。處理方案：針對氣體分析法運用過程中存在的問題，近年來國內(nèi)相關研討人員提出了氣體吸附濃縮技術，以為經(jīng)過對井下氣體進展吸附與濃縮，可以提高氣體監(jiān)測的靈敏度，到達提早預告的目的，并加強預測預告的及時性和可信度。相應實驗數(shù)聽闡明：經(jīng)過吸附與濃縮，C2H4的檢出溫度由之前的100℃以上降低到50℃左右。目的的優(yōu)用氣體分析法煤自燃目的氣體的吸附濃縮檢測技術及安裝系統(tǒng)低溫吸附安裝檢測器高溫解吸安裝氣體分析法采用氣體濃縮技術，提高煤自燃微量目的氣體檢出精度，實現(xiàn)自燃的早期預告。該氣體檢測精度比現(xiàn)有技術提高1~2個數(shù)量級微量有機氣體濃縮檢測

原理圖氣體分析法煤自燃目的氣體的吸附濃縮未濃縮分析結(jié)果:氣體分析法煤自燃目的氣體的吸附濃縮濃縮后分析結(jié)果:氣體分析法煤自燃目的氣體的吸附濃縮對比煤升溫過程中吸附濃縮前后氣體組分可知，經(jīng)吸附濃縮后，一樣溫度下可檢測到的組分數(shù)增多，且各組分氣體檢出的初始溫度大幅降低，如乙烯從未濃縮前的110℃降至50℃，丙烯從170℃降至80℃?？梢?，吸附濃縮效果明顯，使檢測出目的氣體的初始溫度平均提早了60~90℃左右，并提高了各組分氣體檢測的靈敏度，尤其是對低濃度氣體效果顯著。氣體分析法煤自燃目的氣體的吸附濃縮在1987年坎伯蘭礦并發(fā)生的火災中，一個取樣孔中CO濃度在延續(xù)幾天低于5ppm后忽然添加到50至200ppm，是火勢開展了嗎?經(jīng)分析，原來是由于取樣泵的電動機位于上風側(cè)而取樣管漏氣吸收了電機的廢氣所致。因此，驗證氣樣的可靠性非常重要。氣樣的可靠性判別氣體分析法氣體濃度變化趨勢特里克特比率〔Tr〕：可靠性判別方法：氣樣的可靠性判別氣體分析法運用氣體濃度變化趨勢判別氣樣的可靠性需求建立在操作者具備豐富防火閱歷和全面掌握煤礦井下情況的根底上，充分思索各種要素之后才可作出舍棄某個氣樣分析結(jié)果的決議，防止誤判而錯失采取有效防火措施的最正確時機。普通來說，只需煤礦井下環(huán)境不發(fā)生猛烈的變化，如爆炸、巷道嚴重垮塌、防火墻被破壞呵斥積水或空氣的流入流出、大氣壓力急劇變化引起大量新穎空氣或CO2、CH4流入等，井下氣體組分的變化趨勢應該是和緩平滑的。氣樣采集、分析完成后，假設分析結(jié)果與該氣體的整體變化趨勢很不一致，那么應思索舍棄該氣樣的分析結(jié)果。氣體濃度變化趨勢氣樣的可靠性判別氣體分析法特里克特比率〔Tr〕：普通來說，煤炭自燃產(chǎn)生的氣體濃度之間存在一定的比例，特里克特比率〔Trickett’sRatio〕Tr即是利用這種比例對氣樣結(jié)果進展分析挑選的，是判別氣樣可靠性的有效工具。特里克特比率的數(shù)學表達式如下：將氣樣的分析結(jié)果代入上述公式進展計算，根據(jù)計算結(jié)果即可對氣樣的可靠性進展分析并作出取舍。對于煤自燃來說，當Tr值大于1.0時，那么闡明該氣樣值得疑心，應綜合分析現(xiàn)場情況后再對其做出取舍；而當氣樣分析得到的Tr值大于1.6時，那么意味著氣樣因某種要素的干擾而失去運用價值，應予以舍棄。經(jīng)過分析氣樣的可靠性，可以協(xié)助決策者減少誤判。我國目的氣體優(yōu)選方法我國目的氣體優(yōu)選方法我國目的氣體優(yōu)選方法我國目的氣體優(yōu)選方法地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)井下分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)礦井火災多參數(shù)色譜監(jiān)測系統(tǒng)延續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)人工取樣分析20世紀70年代以前，煤礦現(xiàn)場大多采用人工取樣方式進展分析。作為傳統(tǒng)的取樣方式，人工取樣方式目前運用依然非常廣泛。人工取樣分析方法投資少、簡單易行、適用性強，但存在任務量大、間隔時間長、無法實時延續(xù)監(jiān)測等缺乏。自動取樣分析20世紀80年代，煤礦開場普及氣相色譜分析法，并研制勝利了束管監(jiān)測系統(tǒng)，同時煤礦平安監(jiān)測系統(tǒng)在同期也得到了較快地開展，實現(xiàn)了取樣分析任務的自動化。煤炭自燃目的氣體的采樣分析方式有兩種：地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)開展沿革20世紀70年代，英國開場將束管監(jiān)測系統(tǒng)用于煤礦井下火災的早期預測預告，并獲得了較好的效果1981年，平莊古山礦建成了國內(nèi)第一個束管監(jiān)測系統(tǒng)，以后束管監(jiān)測系統(tǒng)逐漸在棗莊柴里礦、兗州南屯礦等礦井得到了推行運用早期的束管監(jiān)測系統(tǒng)僅能分析CO、N2、CO2、CH4等氣體成分，且分析精度較低；近年來，束管監(jiān)測系統(tǒng)得到了很大的改良，可以對O2、N2、CO、CH4、CO2、H2、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2等多種氣體成分進展分析，精度也得到了很大的提高。地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)組成該系統(tǒng)經(jīng)過束管將監(jiān)測點氣體取樣到地面進展分析，根據(jù)分析結(jié)果對煤自然發(fā)火的開展階段作出判別組成：采樣系統(tǒng)：由抽氣泵和管路組成控制安裝：主要由三通實現(xiàn)對井下多個取樣點進展巡回取樣氣樣分析：普通采用氣相色譜儀對氣樣進展分析數(shù)據(jù)儲存、顯示和報警：分析儀器輸出的模擬信號可用圖形顯示，采用記錄儀對數(shù)據(jù)進展記錄或采用計算機對數(shù)據(jù)進展儲存，必要時也可對數(shù)據(jù)表進展打印。當監(jiān)測結(jié)果超越臨界目的時可進展聲光報警。圖14地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)表示圖地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)束管敷設和監(jiān)測點的布置束管敷設的要求主要有：巷道內(nèi)的束管敷設高度普通不低于1.8m，束管用吊臺掛鉤吊掛；束管的敷設應平、直、穩(wěn)；束管管線與動力電纜線路之間的間隔普通應不小于0.5m，同時要防止同其它管線交叉；束管入口處必需安設濾塵器；整條束管普通至少要安設3個貯/放水器。束管敷設和監(jiān)測點的布置束管監(jiān)測點的布置應滿足以下原那么：總回風道和集中回風道應設置監(jiān)測點，監(jiān)測點應選擇圍巖穩(wěn)定、前后5m范圍內(nèi)無分支巷道并接近巷道末端的位置，監(jiān)測點應設置在距巷道頂板0.5m處的巷道中心線上；超越煤層自然發(fā)火期的分層任務面的監(jiān)測點，應設在上分層回風側(cè)的停采線處；回采巷道在上分層出現(xiàn)過高溫點的地方，要靠頂板設監(jiān)測點；各分層巷道有通風設備時應在該設備回風側(cè)1m的頂板上設點；采區(qū)內(nèi)的丟煤處，巷道內(nèi)錯、外錯，丟頂煤，留三角煤，分層巷道的盲巷及溜煤眼上方均應設置監(jiān)測點；采掘任務面有明顯升溫征兆的區(qū)域必需設監(jiān)測點；火區(qū)密閉必需設監(jiān)測點；測點應布置在高負壓區(qū)，從全負壓角度思索，只需漏風風流經(jīng)過易自然發(fā)火處，那么負壓最高處最容易反映煤自然發(fā)火隱患處的真實情況；測點處應可以有效排除炮煙的影響，井下放炮產(chǎn)生的炮煙中含有大量的CO，假設其流經(jīng)測點，那么會對監(jiān)測結(jié)果呵斥很大的影響；測點處應具有恒定的漏風量，防止風流變化對氣體的分析呵斥影響。地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)防堵、防漏和防凍堵塞的主要緣由：礦塵和冷凝水的積聚；處理方法：應在井下取樣點進氣口、傳感器或分析器氣樣入口等處安設粉塵過濾。從吸氣口至井底的束管管路中還需設置吸濕器，安裝數(shù)量應根據(jù)吸氣口和束管沿途的溫度差而定，普通不能少于3個。漏氣的主要緣由：束管接頭和抽氣負壓的影響；處理方法：束管與束管間可用直徑為10mm的銅管聯(lián)接，一切接口均用環(huán)氧樹脂封鎖。防凍：還應采取措施防止從鉆孔到分析室的束管因冬季地面氣溫低呵斥結(jié)露凍結(jié)

地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)技術參數(shù)目前所采用的分析方式普通為負壓采樣、色譜分析，可實現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域的24小時延續(xù)監(jiān)控或人工設定監(jiān)測時間。其技術參數(shù)如表：指標技術參數(shù)控制束管監(jiān)測路數(shù)12~60路且可進行擴充井下最大采樣距離30km分析氣體成分CO、CH4、CO2、C2H4、C2H6、C2H2、O2、N2等分析精度常量分析：≤O.1%；微量分析：≤1×10-6

系統(tǒng)誤差≤1.5%地面分析型束監(jiān)測管系統(tǒng)的主要技術參數(shù)地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)存在問題束管管線較長、維護任務量大氣體從井下傳輸至地面的過程中，由于管路較長且中間存在接頭，加之煤礦井下環(huán)境惡劣，管路漏氣或管路堵塞景象經(jīng)常發(fā)生，假設不能及時發(fā)現(xiàn)并排除缺點，將會導致錯誤的分析結(jié)果相關儀器的穩(wěn)定性、可靠性也有待進一步提高基于以上緣由，一些曾經(jīng)安裝了束管監(jiān)測系統(tǒng)的煤礦，并不能正常運用，而仍采用人工采樣分析的方法對易發(fā)火地點進展監(jiān)測。普通來說，由于新建礦井束管系統(tǒng)管路相對較短，地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)的適用性更強些。井下分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)該系統(tǒng)是將地面分析單元置于距監(jiān)測地點較近的井下硐室，分析單元在井下直接分析束管所采集的氣樣，再將分析結(jié)果以電信號的方式傳輸?shù)降孛嬷行恼具M展集中監(jiān)測，從而實現(xiàn)煤自燃的早期預測預告。該系統(tǒng)每套井下分站可實現(xiàn)對井下多個監(jiān)測地點取氣樣進展分析，可對CH4、CO、O2等目的氣體進展實時監(jiān)測井下分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術參數(shù)指標技術參數(shù)監(jiān)測分站每套地面分站可連接5套井下分站，每套井下分站可對8個監(jiān)測地點進行取樣分析取樣距離<2km信號有效傳輸距離>10km分析氣體成分CO、CH4、O2井下分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)點：該系統(tǒng)氣樣采集管路較短，抑制了地面分析型束管監(jiān)測系統(tǒng)容易漏氣的缺陷；抽氣管路不經(jīng)過井筒，維護簡單；監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過通訊電纜進展傳輸，可以比較準確地將井下的氣體分析結(jié)果傳輸給地面監(jiān)測站；存在問題：需求敷設大量的公用電纜線路，初期投入較大；現(xiàn)有氣體傳感器在穩(wěn)定性、靈敏度和運用壽命等方面尚有不盡人意的地方，價錢相對比較昂貴，種類相對偏少礦井火災多參數(shù)色譜監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)組成：自動取樣器、公用色譜分析儀、數(shù)據(jù)處置任務站以及束管采樣自動取樣器：有12路束管接口，經(jīng)過對自動取樣器的控制可循環(huán)采集各路束管的氣樣進展分析；留有手動進樣口，可以分析人工采集的各監(jiān)測地點的氣樣公用色譜分析儀：采用并聯(lián)雙柱、三柱同時進樣和1臺儀器2個柱箱分別控溫的構(gòu)造，并配備了TCD、FID、FPD、ECD多種檢測器和公用色譜分別柱數(shù)據(jù)處置任務站實現(xiàn)的功能：①分析得到氣樣的成分及各自濃度；②對自動取樣器進展控制，實現(xiàn)自動取樣；③根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對井下煤自然發(fā)火情況進展分析、提示、報警等礦井火災多參數(shù)色譜監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)造表示圖對于一些遙遠地域的中小型礦井群，可將氣相色譜儀等相關儀器組裝放于車內(nèi)，如CA-9000型挪動式礦井氣體分析系統(tǒng)，運用過程中可直接將該系統(tǒng)運至需分析的地點，運用與維護較簡便第三節(jié)外因火災的監(jiān)測監(jiān)測系統(tǒng)：開展現(xiàn)狀系統(tǒng)組成：①中心站；②信息傳輸安裝；③傳感器和執(zhí)行安裝。監(jiān)測傳感器：分類：感溫傳感器：熄滅生成物傳感器；CO2傳感器動作：煙流溫度和煙霧濃度到達預定報警限已到達預定報警限的煙流到達傳感器傳感器呼應監(jiān)測系統(tǒng)：開展現(xiàn)狀目前國外煤礦平安監(jiān)測系統(tǒng)普遍采用的先進技術有：紅外瓦斯傳感器；在線瓦斯?jié)舛刃Ｕ惭b；本安型PLC分站的運用；傳感器就地斷電功能；現(xiàn)場總線在平安監(jiān)測系統(tǒng)中的運用；數(shù)字通訊方式，國際規(guī)范的IP尋址方式，TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議；與消費監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的互動和網(wǎng)絡整合。圖16礦井平安監(jiān)測系統(tǒng)井下分站和傳感器對煤礦井下的各種平安及消費參數(shù)進展實時監(jiān)測，并將信息及時傳輸?shù)降孛嬷行恼尽Ｖ行恼颈O(jiān)測軟件根據(jù)預先定義好的配置，發(fā)送指令給分站，由分站執(zhí)行斷電控制信號。同時，中心站對監(jiān)測數(shù)據(jù)進展處置系統(tǒng)組成監(jiān)測傳感器分類感溫傳感器：感溫傳感器感受火災生成的熱煙流并作出呼應，即感受某一點或沿某一條線范圍內(nèi)的溫度〔定溫傳感器〕或溫升速率〔差溫傳感器〕。熄滅生成物傳感器：煙霧傳感器①離子式煙霧傳感器：放射性元素輻射的α或β射線，可使兩個電極間的空氣離子化，并在兩電極間構(gòu)成離子電流。煙霧進入傳感器感應室后俘獲離子化分子，使兩電極間的離子電流減小，經(jīng)過丈量分析離子電流的變化實現(xiàn)對煙霧濃度的監(jiān)測。②光電式煙霧傳感器：該類傳感器利用煙塵的減光或散光特性對光強度的影響測定煙霧濃度變化。CO傳感器CO傳感器是我國常用的一種火災監(jiān)測傳感器，它經(jīng)過煙流自行分散或機械泵吸入方式感應煙流中的CO并測定其濃度。CO2傳感器：目前煤礦運用的CO2傳感器主要有KGQ11型和GRH5型等型號，其中，KGQ11型CO2傳感器在煤礦現(xiàn)場運用相對較多，監(jiān)測傳感器動作當火災發(fā)生地點的煙流溫度、煙霧濃度等參數(shù)到達一定值時，監(jiān)測傳感器將作出響應。監(jiān)測傳感器的的動作需求滿足以下幾個條件：煙流溫度和煙霧濃度到達預定報警限：指傳感器所在位置的煙流溫度或煙霧濃度到達的定值。礦井火災時期，溫度和煙霧濃度參數(shù)要到達報警限需求經(jīng)過一定時間，這一時間稱為到達報警限的時間〔t1〕，該時間的長短與報警限值有關，預定報警限越低，t1時間越短，反之那么t1時間越長已到達預定報警限的煙流到達傳感器：在火源位置，溫度和煙霧濃度到達報警限之后，含有多種氣體成分的高溫煙流還需隨風流分散傳播至傳感器位置才干被傳感器檢知并報警，在傳感器安設過程中，應充分思索這一要素，盡量將傳感器安設位置選擇在易發(fā)火區(qū)域，從而減小高溫煙流分散傳播到達傳感器的運轉(zhuǎn)時間t2。傳感器呼應：由于傳感器往往需求一定的呼應時間，當已到達報警限的高溫煙流到達傳感器處后，還需閱歷一段時間傳感器才會動作?，F(xiàn)有監(jiān)測傳感器的呼應時間t3普通為30s~60s.近年來，國內(nèi)相繼開發(fā)出幾種安裝和儀器設備，如KJS型帶式保送機火災監(jiān)測系統(tǒng)、DMF型膠帶保送機自動滅火系統(tǒng)、DHM型硐室與皮帶自動灑水滅火系統(tǒng)以及之后改良型的此類安裝和儀器設備〔如MZS-1型等〕。這些系統(tǒng)的推行運用，對礦井外因火災的防治任務起到了一定的促進作用，但是，誤報、延報等情況在煤礦現(xiàn)場仍時有發(fā)生?？傮w上看，由于現(xiàn)階段礦井平安監(jiān)測系統(tǒng)遭到傳感器種類少、穩(wěn)定性差、易損耗、價錢昂貴等要素的制約，加之當前許多礦區(qū)對該系統(tǒng)的管理、運用和維護并不完善，外因火災監(jiān)測技術的整體程度依然不能完全滿足當前煤礦平安消費的需求，該系統(tǒng)還有待進一步改良與提高。第三節(jié)外因火災的監(jiān)測第四節(jié)火源位置的探測與判別煤自然隱蔽性強，在發(fā)火初期，高溫火源點往往范圍較小，普通不到幾平方米。假設在自燃災禍發(fā)生后準確探測到火源點的位置，將大大提高滅火效率和節(jié)省大量人力、物力。由于井下地質(zhì)條件及采空區(qū)等地點復雜環(huán)境的限制，迄今，各種原理的探測儀器均難以準確、快速地確定煤自燃隱蔽火源的位置和范圍，也就難以采取有針對性的滅火措施，使滅火任務陷于非常被動的局面。所以，煤礦井下煤自燃隱蔽火源位置的探測技術，成為防滅火任務者不斷努力探求的重要課題之一。煤自燃隱蔽火源的探測技術氣體分析法溫度探測法火災診斷法同位素測氡法測電阻率法地質(zhì)雷達法磁探測法無線電波法遙感法計算機數(shù)值模擬法煤自燃隱蔽火源的探測技術氣體分析法氣體分析法是經(jīng)過監(jiān)測目的氣體出現(xiàn)的初始溫度和濃度變化趨勢，對煤自燃開展的程度進展分析，并對煤自燃火源點位置、范圍作近似的斷定。目前，現(xiàn)場的運用工藝主要有井下氣體測定法、地面鉆孔氣體分析法和示蹤氣體法。井下氣體測定法：經(jīng)過人工取樣或束管監(jiān)測系統(tǒng)對自然發(fā)火區(qū)域的氣體進展監(jiān)測，可以對煤自燃的開展程度及其大致范圍進展判別，但較難實現(xiàn)對自燃火源點的準確定位。地面鉆孔氣體分析法：主要用于淺埋藏煤礦井下大面積采空區(qū)火源的探測。該方法要求氣體能不斷向上運移而不與其它物質(zhì)發(fā)生化學反響，要使氣體能分散至地面，礦井通風必需是正壓通風，雖能大致確定自燃火源的位置，但它遭到采深、自燃火區(qū)上覆巖層性質(zhì)、地表大氣流動情況的影響較大，普通只作為探測火源的輔助手段。示蹤氣體法：利用某些氣體在某一溫度條件下會發(fā)生分解的特性，將示蹤氣體注入估計的發(fā)火區(qū)域，經(jīng)過監(jiān)測其分解物，從而間接測定出該區(qū)域的煤體溫度，并大致判別煤自燃火源點的位置，但這一方法對高溫火源點的詳細位置與范圍確實定較為困難。

煤自燃隱蔽火源的探測技術溫度探測法直接測溫法：在地面或井下向能夠發(fā)生自燃的地方打鉆，在鉆孔中安設測溫儀或溫度探測器，根據(jù)測定的最高溫度點來確定火源位置。紅外測溫法：煤礦井下發(fā)生煤炭自燃時，往往會在巷道外表產(chǎn)生紅外輻射能量場，該方法經(jīng)過提取分析巷道外表輻射能量場變化的異常信息，對煤自燃火源點進展判別。但由于紅外探測技術受探測間隔的影響，目前仍局限于間隔較近煤巷、煤柱、浮煤的自燃火源點探測，對于較遠區(qū)域隱蔽火源的探測尚無本質(zhì)性進展預埋溫度探頭測溫法：在任務面回采過程中，在采空區(qū)內(nèi)沿走向、傾斜方向間距布網(wǎng)，每一網(wǎng)格節(jié)上預埋一溫度探頭，由于所埋溫度探頭有電池與無線電信號發(fā)射安裝，當其所在位置處的溫度到達預先設定的溫度報警點時，溫度探頭將向外發(fā)射特定的無線電信號并被安設于采區(qū)內(nèi)的無線電接納安裝接納，根據(jù)接納到的信號判別詳細節(jié)點號，從而確定出火源點的位置。溫度探測法是最直接且最可靠的，具有定位準確的優(yōu)點，但存在任務量大、投入多的缺陷煤自燃隱蔽火源的探測技術火災診斷法〔MFD)該方法主要是基于烴指數(shù)這一目的，利用鉆孔采集數(shù)據(jù)的方法對煤自燃區(qū)域進展判別。經(jīng)過布置一定數(shù)量的鉆孔，利用抽氣泵抽取測點氣樣并進展分析，從而初步得到各測點烴指數(shù)原始數(shù)據(jù)。

MFD方法的運用規(guī)那么：〔1〕某區(qū)域測孔均檢測到大量〔高溫火源點的斷定臨界值〕的煤自燃烴類產(chǎn)物時，那么該區(qū)域存在煤自燃火區(qū)，且范圍覆蓋各鉆孔所在位置；〔2〕相鄰兩個鉆孔，其中一個檢測到大量〔高溫火源點的斷定臨界值〕的煤自燃烴類產(chǎn)物時，那么以為接近該鉆孔的區(qū)域存在自燃隱患點MFD火源探測法工藝圖地面氣樣采集安裝MFD方法用于火源探測時的幾種情況。MFD斷定方法的幾種情況煤自燃隱蔽火源的探測技術同位素測氡法該方法根據(jù)煤巖介質(zhì)中天然放射性氡隨溫度升高析出率加強的特性，經(jīng)過在地面探測氡氣的變化規(guī)律，對煤自燃火源的位置、范圍和開展趨勢進展分析。但是由于呵斥氡氣異常的緣由非常復雜，除了煤炭自燃火源之外，斷層、陷落柱、裂隙、地下水等往往也會呵斥類似的結(jié)果，因此，即使測出氡氣異常的范圍也不能完全確定為自燃火源位置。測電阻率法正常情況下，埋藏于地下的煤層沿走向〔或其他方向〕的構(gòu)造形狀和含水性變化不大，電阻率根本堅持不變。但是，由于煤自燃直至熄滅過程的影響，附近煤層的構(gòu)造形狀及其含水性將發(fā)生較大的變化，并引起煤層及周圍巖石電阻率的變化。煤自燃初期，由于空氣中的水分逐漸凝積，使得裂隙中的水分添加，導電性加強，導致電阻率下降；自燃開展后期，由于遺煤熄滅比較充分，煤層構(gòu)造形狀變化較大，水分也全部蒸發(fā)掉，電阻率值較高。地質(zhì)雷達法原理：超聲波在介質(zhì)中傳播時，遇有高溫時反射速率將發(fā)生變化。利用地質(zhì)雷達法探測火源時，由于波的衰減過快，并且在井下非延續(xù)介質(zhì)中進展溫度的定性或定量分析缺乏準確性和可靠的對比參數(shù)，對煤自燃火源的探測效果并不明顯。

煤自燃隱蔽火源的探測技術磁探測法人工磁場探測法在開采有自燃傾向性的煤層時，用氣體或液體向采空區(qū)輸入預先磁化好的鐵磁性物質(zhì)，隨后用安裝在采空區(qū)上方的沿地表挪動的丈量安裝，丈量磁場強度值。假設有自燃火源時，位于火源點處的鐵磁物質(zhì)，在溫度上升的情況下，其磁化率也急劇上升，相應磁場強度增大。當?shù)竭_其居里溫度時，其磁化率消逝，相應的磁場強度為零。居里溫度是指資料可以在鐵磁體和順磁體之間改動的溫度。天然磁場探測法煤層上覆巖石中普通含有大量的菱鐵礦及黃鐵礦結(jié)核，煤層自燃時上覆巖石遭到高溫烘烤，其中鐵質(zhì)成分發(fā)生物理化學變化，往往構(gòu)成磁性礦物，天然磁場探測法即是根據(jù)這個特性對火源進展探測的。磁探測法只適用于煤層或頂、底板巖層中存在鐵磁性物質(zhì)或可以撒布鐵磁性物質(zhì)的地方煤自燃隱蔽火源的探測技術無線電波法將溫度傳感器所測物理量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線電波傳出采空區(qū)，由巷道內(nèi)的接納機接納，再將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟鹊奈锢砹?；之后，根?jù)溫度的分布規(guī)律與變化特征對煤自燃火源點進展判別。遙感法利用航空、航天熱紅外遙感數(shù)據(jù)和圖像，以及地表熱效應和邊境裂隙等綜合要素來判別分析火區(qū)位置與范圍。該法主要用于大面積煤田火區(qū)的探測，其探測深度和范圍受地表輻射背景、上覆巖層巖性、構(gòu)造的影響較大。

計算機數(shù)值模擬法利用傳熱