应用气体分析法建立煤田自然发火预报系统

PAGEPAGE1应用气体分析法建立煤田自然发火预报系统煤田自然发火对煤炭资源的开采和安全造成了相当程度的威胁，因此建立预报系统对煤炭企业具有重要的意义。为了实现对煤田自然发火的预报和预警，近年来在气体分析方面进行了大量研究。因此，本文将介绍应用气体分析法建立煤田自然发火预报系统的方法。一、气体监测装置的设计建立煤田自然发火预报系统需要先设计合适的气体监测装置。该装置应包括气体采集系统、传感器、数据采集与处理系统。1.气体采集系统气体采集系统应包括容器、泵、管道、阀门等部件，容器应选用不易被化学物质污染的材料，如不锈钢或玻璃。泵应选用耐腐蚀材料制作，管道和阀门应选用与被采集气体兼容的材料制作。2.传感器传感器是气体监测系统最重要的组成部分，适当选择合适的传感器可以提高监测的准确性和可靠性。典型的传感器包括红外线光谱传感器、气敏传感器、光纤传感器等。3.数据采集与处理系统数据采集与处理系统的任务是收集、存储和分析传感器采集到的数据，并给出预测结果。常用的数据采集与处理系统包括PLC（可编程控制器）和计算机，需要根据煤田的具体情况进行选择。二、气体分析方法气体分析是煤田自然发火预报的核心环节，目前广泛应用的气体分析方法包括热解吸附法和微热致电法等。1.热解吸附法热解吸附法是一种气体成分定量分析方法，可以分析CO、CH4、CO2和C2H2等气体，是煤田自然发火预报中应用最广泛的方法。该方法的步骤包括：（1）在样品集尘中加入标准气体，对标准气体进行预处理；（2）采用气相色谱仪进行分析，提取相应气体；（3）将采集好的气体输送到热解吸附管中，进行焙烧处理；（4）根据气相色谱谱图计算出样品中各种气体的浓度。2.微热致电法微热致电法是一种利用氧化和还原反应生成微小电流的方法，可分析甲烷等有机物。具体方法为：（1）将气体通过微热致电体，使致电体表面生成甲烷等有机物化合物；（2）化合物与致电体表面吸附的氧进行氧化还原反应，产生微弱的电流；（3）测量电流的大小，判断样品中有机物的浓度。三、煤田自然发火预测模型煤田自然发火预测模型是通过对气体分析数据进行分析和计算，预测煤田自然发火情况的模型。模型可以基于神经网络、模糊逻辑、支持向量机等多种方法来构建，其中支持向量机模型应用较为广泛。1.支持向量机模型支持向量机模型是一种基于统计学习理论的模型，具有泛化能力强、适用性广等优点。基本步骤包括：（1）选择气体分析方案，收集气体分析数据；（2）进行数据预处理，包括对数据进行归一化、降维等处理；（3）选择核函数，将数据映射到高维空间；（4）对数据进行分类或回归分析，得出结果。通过上述步骤，可以得到一个支持向量机模型，用来预测煤田自然发火的概率。四、实践应用气体分析法建立的煤田自然发火预报系统已经应用于多个煤炭企业中，取得了显著成效。例如中煤集团巨轮煤矿在项目试点期间，多次预测到煤田自然发火存在的可能性，成功地防止了煤炭事故的发生。五、结论煤田自然发火对煤炭企业的安全和开采造成威胁，而气体分析法建立的煤田自然发火预报系统可以提高煤炭企业的安全