第三章矿井火灾的预测预报

第三章矿井火灾的预测预告本章要点：掌握煤矿井下容易自然发火地点；掌握早期煤自燃的识别和预告方法；了解矿井平安监测系统的组成、监测传感器的分类及其动作；了解目前煤自燃隐蔽火源探测技术、掌握断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备附近认识煤自燃在发生地点方面的规律和特点为煤自燃的预测预告任务提供了较好的根据，现场人员可以对相关地点进展有针对性的监控，防患于未然。采空区采空区三带分布图Ⅰ不自然带〔5m~25m〕Ⅱ自燃带(25m~65m)Ⅲ窒息带采空区是煤矿井下较易发生煤炭自燃的区域之一，据统计，国有重点煤矿采空区内发生的煤炭自燃占煤自然发火总数的60%缘由：采空区存在遗煤、任务面后方存在漏风从自然发火的角度出发将采空区划分为三带：“不自燃带〞(散热带)、“自燃带〞和“窒息带〞采空区三带划分的缘由不自燃带〔散热带〕该区域虽有遗煤堆积，但由于顶板冒落的岩块呈松散堆积形状，孔隙大，且漏风强度大，煤氧化放出的热量被及时带走而无法聚积，再加上浮煤与空气接触时间尚短，所以普通不会发生自燃。自燃带〔氧化自热带〕该区域由于冒落岩块逐渐压实，孔隙度降低，风阻增大，漏风强度减弱，遗煤氧化产生的热量不断聚积，并能够最终导致煤自燃的发生，故称自燃带。自燃带的宽度受顶板岩性、冒落岩石块度、压实程度、任务面端点通风压差等要素的综合制约。窒息带自燃带之后的大部分采空区为窒息带，该区域内冒落岩块已根本压实，漏风根本消逝，氧气浓度下降而无法维持煤氧化自燃过程的继续开展。假设自燃带曾经发生煤自燃，那么随着任务面的推进，自燃带进入窒息带后，曾经开展起来的遗煤自燃会因缺氧而熄灭。另外，窒息带的岩石导热会使煤体在处于自燃带时蓄积的热量逐渐散失，遗煤温度将逐渐恢复至正常程度。采空区控制自燃带的宽度和使自燃带快速进入窒息带的方法：加快推进速度，让自燃带快速进入窒息带防治煤自燃，这是最直接的方法降低任务面风阻或者进出口端点的通风压差；对采空区洒浆以填充其中的孔隙，注水促进再生顶板构成，增大采空区的漏风风阻。自燃三带的主要划分目的氧气浓度采空区漏风流速不自然带O2＞15%流速＞0.24m/min自燃带5%≤O2≤15%0.1m/min≤流速≤0.24m/min窒息带O2＜5%流速＜0.1m/min自燃三带的划分目的根据氧气浓度划分根据氧气浓度划分采空区“三带〞是目前最常用的方法不自燃带：O2%＞15%。该区域具备充足的供氧条件，但由于漏风大呵斥煤氧化自燃初期产生的微小热量随风散失，煤的氧化过程一直停留在缓慢开展阶段，不易发生煤自燃景象。应该指出的是，以氧气浓度作为界定不自燃带和自燃带的目的，并不是由于氧气浓度大于某一特定值而不能自然发火，而是由于该区域的漏风风速过大带走了氧化生成的热量所致，因此不自燃带也常称为“冷却带〞或“散热带〞。自燃带：15%≥O2%≥5%。该区域既具备充足的供氧条件，又由于漏风量较小，氧化蓄热环境较好，煤的氧化自热过程得以继续进展，最终导致煤自燃的发生。窒息带：O2%＜5%。该区域由于缺氧，煤氧化自燃过程将无法进展。从图可以看出，按氧气浓度目的划分，采空区内存在明显的“三带〞区域。山西大同忻州窑矿8916面采空区自燃三带的划分目的根据采空区漏风流速划分漏风流速划分采空区“三带〞的根据参数主要经过计算机数值模拟得到根据采空区漏风流速划分的“三带〞范围采空区的漏风强度可以在一定程度上反映自燃“三带〞特性，但在现场实践测定过程中，由于采空区内设点困难、丈量仪器精度缺乏、采空区风流方向的不可预见性等要素的影响，测定过程往往无法进展或结果可信度较低。因此，该划分规范普通不被采用。自燃三带的划分目的根据采空区温度划分除了以上两个采空区“三带〞划分目的外，有人也提出了将采空区内的温度变化作为“三带〞划分的根据。实践上，温度不宜作为划分“三带〞的主要目的，由于并非一切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能够性，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以为“三带〞不存在。因此，采空区内的温度变化只能作为条件适宜时的辅助目的。采空区三带的测定1、采空区自燃“三带〞划分根据：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、部分布置法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，温度进展化验分析，同时记录回采任务面进度。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。部分布置法全面布置法束管气体测试抽气泵气体测试气相色谱仪气体测试为了防止测温线路、温度传感器和预设气体取样管被采空区冒落的煤岩砸坏，需求在回采任务面以及铺设导线的顺槽内设置维护套管，将测温导线和气体取样管置于维护套管内。维护套管的铺设普通按以下原那么进展：①顺槽的维护套管沿回风顺槽铺设在上帮底部；②回采任务面的维护套管沿回采任务面铺设在液压支架后部溜子靠采空区侧。测试线路和传感器的维护1-2in维护套管；2-预设取样束管；3-测温导线；4-快速接头；5-热电偶；6-气孔；7-气体采样器气体成分测定记录表序号检测点取样时间气体成分〔%〕温度测点距工作面间隔O2N2COCO2C2H6C2H2C2H41

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CH4氧气浓度分析曲线任务面氧气浓度分布平面图氧气浓度分析曲线任务面氧气浓度分布立体图氧气浓度分析曲线任务面CO浓度分布平面图一氧化碳浓度分析曲线任务面CO浓度分布平面图任务面CO浓度分布立体图温度曲线分析任务面温度分布平面图温度分析任务面温度分布立体图温度分析采空区“三带〞范围图三带划分采空区“O〞形圈在任务面推进过程中，由于矿压作用，上覆岩层中构成两类裂隙：一类为离层裂隙，另一类为竖向破断裂隙，离层裂隙分布呈现两阶段特征：第一阶段从开切眼开场，随着任务面推进，离层裂隙不断增大，采空区中部离层裂隙最发育；第二阶段采空区中部离层裂隙趋于压实，离层率下降，而采空区两侧离层裂隙仍继续存在。在顶板恣意高度的程度内，第二阶段时，位于采空区中部的离层裂隙根本被压实，而在采空区周围存在一连通的离层裂隙发育区，其外形与老顶的“O-X〞形破断边境类似，称之为采动裂隙“O〞形圈“O〞形圈的范围大小与采空区顶板的岩性有关，顶板碎胀系数Kp值越大，顶板冒落越充分，压实带范围越宽，采空区易发火区域就越小。东滩煤矿采空区顶板碎胀系数对压实带的影响模拟计算图停采线和开切眼停采线和开切眼附近由于浮煤堆积量大、漏风严重等缘由，往往容易发生煤炭自燃景象。据山东兖州矿区截止到2000年底的煤自然发火情况统计，该矿区7对矿井共发生自燃88次，其中停采线处20次，开切眼处2次，分别占自然发火总次数的22.7%和2.27%。据河南义马矿区1959~2004年的煤自然发火情况统计，停采线和开切眼处的自然发火次数占总次数的10%上区段停采线易自燃发火点表示图停采线和开切眼U型通风无煤柱后退式开采停采线图为无煤柱开采任务面采空区的气体流动形状图，从图中可以看出，引起煤炭自燃的主要缘由是由于上区段停采线排风汇密闭不好，存在严重的漏风。漏入采空区的风流经过上区段采空区聚集构成漏风汇，其中A、B流线之间的风流速度变大，故使该区域构成一个适宜浮煤氧化聚热的易燃风速区，并以环带状围绕漏风区，环带的两端分别与停采线和采空区上部边境相连。又由于靠停采线的一侧采空区气体氧气浓度较高，而另一侧氧气浓度较低，所以在停采线附近相对更容易发生自燃。上分层停采线漏风情况停采线和开切眼分层开采方式时，上分层的停采线采用分层开采方式时，上分层的停采线位于下分层回采任务面进风巷的始端与回风巷的末端之间，即处于采场通风系统的始末端，该处风压差最大，容易构成继续时间较长的漏风通道。另外，在预备或回采下分层任务面时，任务面的进风巷均在上分层采空区下掘进，因此，进风巷假顶也会向上分层采空区产生延续漏风。而停采线处往往存在大量的遗煤，其在漏风形状下构成煤自燃的危险源。停采线和开切眼分层开采方式时，上分层的停采线上分层停采线漏风情况上分层停采线处的漏风形状图，由图可知，靠停采线的一侧的流线和风压等值线较密集，这阐明该处漏风量较大，漏风压差大。该区域内，漏风风流流线的间距是变化的，流线始末端较密集，即风流速度大；中段稀疏，即风流速度小。根据煤自然发火的条件，可知其中某处的风流可以为煤自燃的开展提供适宜的通风供氧和蓄热条件，即存在“易自燃风速区〞。当漏风量较大时，“易自燃风速区〞接近停采线中点处，反之那么位于接近停采线端点处。思索到井下瓦斯涌出的影响，新颖风流从停采线端点漏入后，沿风流前进的方向，瓦斯浓度将逐渐升高。假设瓦斯涌出量较小，对漏风氧气浓度影响不大的话，靠停采线两端的“易自燃风速区〞均容易发生煤炭自燃，否那么，沿风流方向停采线下端的“易自燃风速区〞能够会因氧气缺乏而沿风流反方向后移甚至不发生自燃。停采线和开切眼开切眼综放开采时开切眼不放煤假设相邻的任务面进、回风巷向采空区的开切眼漏风临近巷道的通道封锁不严，向采空区漏风临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那么为40.9%。根据发生缘由的不同，任务面进、回风巷道的煤炭自燃又可分为维护煤柱自燃、巷道高冒区自燃和分层巷道假顶内自燃几种情况。进、回风巷道1、维护煤柱自燃留煤柱维护区段巷道或无煤柱护巷采用留窄小煤柱的沿空掘巷方式时，在采动压力和地应力的作用下，煤柱容易被压裂、破碎或坍塌，构成大量的浮煤堆积，加之任务面端头回柱后冒落不彻底，留下漏风通道，容易发生煤炭自燃景象。厚煤层采用分层开采方式时，这一问题更加突出。分层开采时，往往将各分层巷道倾斜布置，煤柱压裂破碎后构成的碎煤在区段平巷处堆积起来，构成煤自燃隐患的物质根底。另外，该开采方式在煤层底板中设岩石集中平巷，经过联络巷与各分层的区段平巷连结，任务面推过后，落入采空区的联络巷容易构成采空区的漏风通道，漏入的风流大部分经过垮落的区段平巷流向任务面，易使区段平巷处的堆积遗煤发生自燃，特别是区段平巷与联络巷连结的部位，更容易发生煤炭自燃。进、回风巷道2、巷道高冒区自燃综放任务面的巷道普通都是沿煤层底板掘进，巷道顶部有比较厚的煤体。矿山压力都较显著的地方，在巷道施工终了后，煤体原有的压力平衡被破坏，呵斥部分压力集中，构成高冒区。存在破碎的煤破碎区、离层区和断裂下沉区；其中在破碎区内，煤体曾经充分破碎，应力完全释放，大约有2m～3m的浮煤呈自然堆积形状存在，巷道中的空气可以经过该区域的裂隙浸透进入松散煤体中，并在裂隙暴露的煤外表与煤发生氧化反响。暴露时间长高冒处的破碎煤体从冒顶构成以后就暴露在空气中，而该任务面剩余巷道的施工和煤层回采周期非常长，远远超越了煤的自然发火期，所以有足够的时间维持煤炭氧化自燃过程的开展。高冒易自燃的缘由高冒区冒落各区分布表示图进、回风巷道2、巷道高冒区自燃<煤矿平安规程>〔2021版〕第二百四十三条规定在容易自燃和自燃的煤层中掘进巷道时，对巷道中出现的冒顶区必需及时进展防火处置，并定期检查。1977年4越月4日，抚顺老虎台矿507采区5巷道发生瓦斯延续5次爆炸死亡83人的艰苦事故，就是在处置巷道冒顶发火的过程中引发的。进、回风巷道3、分层巷道假顶内煤炭自燃分层巷道采用内错式或重叠式布置，除第一分层外，其它各分层巷道都是在假顶下掘进。因此，在第二分层及其以下的分层巷道掘进和任务面回采期间，都会向上一分层采空区漏风，使上分层采空区中〔特别是上分层垮落的进、回风巷道处〕的浮煤发生氧化自燃。构造带①构造带处由于煤层受张拉、挤压等作用，破坏了煤层原有的延续性和完好性，裂隙大量产生，煤体破碎，容易构成大量浮煤的堆积；②构造带附近漏风通道复杂，漏风严重，给煤氧化自燃提供了通风供氧条件；③构造带处普通具备良好的热量积聚环境。这些条件导致构造带附近区域煤自燃景象频繁发生。自然发火缘由斜交断层呵斥的浮煤堆积煤矿井下常见的地质构造方式主要有褶曲、断层、破碎带、陷落柱、岩浆入侵地域等1959~2004年，河南义马矿区地质构造带附近区域的自然发火次数占发火总次数的7%；山东兖州矿区兴隆庄煤矿1984年~1995年间，该矿发生的24处自燃隐患或自然发火中，有15处发生在地质构造带附近。构造带通风设备附近1959~2004年，义马矿区风桥、风门、调风窗以及密闭等通风设备附近区域的自然发火次数占发火总次数的11%自然发火缘由在通风设备安装及施工过程中煤巷周围构成了一定裂隙，之后在矿山压力的缓慢继续作用下，这些裂隙逐渐发育扩展，到达一定程度后，附近煤体具备了适宜的氧化蓄热条件，容易呵斥自然发火。对于建于假顶之下的通风设备，漏风情况更为严重，自然发火次数也相对频繁假顶下设置通风设备后风流分布图1-风门；2-高温显现侧；3-易产生高温区溜煤眼以及瓦斯抽放孔等处也是极易发生煤炭自燃的地方，应该将这些区域也作为煤自燃预测预告的重点，进展实时监控并及时采取相应的防治措施，防止煤炭自燃灾祸的发生。溜煤眼以及瓦斯抽放孔第二节煤自燃的早期识别与预告煤自燃的早期识别与预告是有效防治矿井内因火灾的根底<煤矿平安规程>第二百四十一条规定开采容易自燃和自燃的煤层时，在采区开采设计中，必需明确选定自然发火观测站或观测点的位置并建立监测系统、确定煤层自然发火的标志气体和建立自然发火预测预告制度。一切检测分析结果必需记录在公用的防火记录簿内，并定期检查、分析整理，发现自然发火目的超越或到达临界值等异常变化时，立刻发出自然发火预告，采取措施进展处置。第二节煤自燃的早期识别与预告人的直接觉得法测温预测预告法气体分析法

早期识别与预告煤自燃的方法有：人的直接觉得法嗅觉：煤炭氧化自热到达一定温度后会出现煤油味、汽油味和不饱和碳氢化合物发出的细微芳香气味,利用对这些气味的感应，那么可以判别附近某个区域的煤炭能够曾经发生自燃.煤炭自燃目的气体和煤温的关系浓度/10-6煤温℃无气味CO微弱气味中度气味剧烈气味氢气乙烷丙烷乙烯人的直接觉得法视觉由于煤炭自热产生的水蒸气会在空气中构成气雾或者在煤壁和其它不经常有水滴的物体外表上构成细小的水滴，通常表现为煤壁“出汗〞、支架上出现水珠等，这些都可以作为煤炭发生自热的危险特征而被察看到。但是，当冷热两股风流交汇时，也能出现雾气或水珠，对这种情况应加以区别。浅部开采时，冬季在钻孔口或塌陷区有时发现冒出水蒸气或冰雪融化景象，这表征对应区域能够发生了煤自燃景象。另外，煤炭氧化自燃过程的最后阶段将出现烟雾，人们可根据这些景象对煤自燃景象做出判别和处置。人的直接觉得法觉得：煤炭自燃开展到一定阶段，能够会使环境温度升高和使附近空气中的氧气浓度降低，而且会释放出大量的CO、CO2、SO2、H2S等有毒有害气体，人们吸入后往往出现头疼、疲惫、昏昏欲睡、四肢无力等生理反响

煤炭自热点或自燃区域流过的水或空气，其温度通常较高，同样可为人所直接觉得。留意：利用人的直接觉得对煤自燃进展预测的方法对于培育职工的防火认识和煤自燃的早期识别具有一定的作用，但是，人的觉得往往带有很大的客观性，且受人的安康情况和精神形状的影响，准确度经常难以保证，故只能作为一种辅助的判别根据。测温预测预告法温度是确定煤炭自燃开展阶段的最可靠、最直观的重要参数，测定矿内空气和围岩的温度是煤炭自燃早期识别与预告的一个根本方法。该方法经过在钻孔内安设测温仪或温度传感器，或在某些区域布置温度传感器及其无线电发射安装，根据测定的温度或接纳到的信号变化来判别能否发生煤炭自燃。传感器测温法红外测温法热敏电缆法测温预测预告法传感器测温法传感器测温法是将温度传感器布置在采空区、停采线等易自然发火区域，观测并分析这些区域温度的变化趋势，进而对煤炭自燃的开展阶段和开展趋势作出判别。传感器测温法的主要设备为温度传感器和温度丈量仪。温度传感器分为热电偶温度传感器、热电阻温度传感器、半导体温度传感器传感器测温法可以直接测取浮煤或煤岩的温度，但受测温传感器的布置位置、范围、数量、精度和运用寿命等要素的影响较大。AD590恒流源温度传感器1、AD590温度传感器AD590温度传感器为恒流源型温度传感器，与热电偶、热敏电阻等温度传感器的不同在于AD590采用恒流输出信号，精度高、误差小，采用双绞线作为测温导线，消除了线间电容的影响，因此检测精度不受井下测点间隔长短的影响。特别是顺应于远间隔测定的特点，比其他类型的温度传感器更具优越性。2、AD590的丈量范围温度测定范围为-55℃～+150℃、电源电压范围为4V～30V。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55℃～+150℃范围内，非线性误差为±0.3℃。AD590温度传感器采用公用仪表测温，检测仪表电路如下图。温度测试AD590温度传感器温度测试AD590测温仪表温度测试AD590温度传感器测试仪表原理图温度测试热电偶测温的运用原理热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：①丈量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。②丈量范围广。-50~+1600℃、③构造简单，运用方便。热电偶通常由两种不同的金属丝组成，外有维护套管。1、热电偶测温根本原理将两种不同资料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因此在回路中构成一个大小的电流,这景象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来任务的。2、温度丈量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。接触式测温仪表比较简单、可靠，丈量精度较高；但因测温元件与被测介质需求进展充分的热交换，需求一定的时间才干到达热平衡，所以存在测温的延迟景象，同时受耐高温资料的限制，不能运用于很高的温度丈量。非接触式仪表测温是经过热辐射原理来丈量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反响速度普通也比较快；但遭到物体的发射率、丈量间隔、烟尘和水气等外界要素的影响，其丈量误差较大。温度测试温度测试测温导线AD590恒流源温度传感器、热电偶温度测试测温仪表温度测试测温预测预告法温度传感器的布置与温度测定〔1〕布置要求①安装温度传感器的位置选择要合理。其位置普通应设在自然发火危险性较大的采空区、停采线、开切眼、进回风巷道或通风设备附近等区域。②温度传感器的安装要符合设计要求，特别是钻孔角度和深度一定要能到达或者接近煤自燃高温点或隐患点。③温度传感器安装后，运用过程中应加强管理和维护，制定真实的维护措施。〔2〕布置方法温度传感器安装位置确定后，首先用钻机按要求打所需钻孔，然后在钻孔内安装10mm～15mm的套管或塑料管，其中放入温度传感器，用黄泥或其它资料封堵钻孔，待稳定2h～4h后即可进展温度测定。假设是在矿山压力大或者易垮落区域布置测温传感器，必需运用钢管等对导线和探头进展维护。〔3〕温度检测正常情况下每4d～5d对温度观测一次；当煤温到达45℃以上时每天测定一次，并制定相应的煤自燃防治措施。〔4〕温度的记录与处置每次测温要详细记录测定数据，并用相应的软件绘制测点温度随时间的变化曲线和某一时间测定区域的各测点的温度变化曲线，分析煤温的变化规律并对煤自燃的开展阶段作出判别。测温预测预告法传感器测温法利用温度传感器检测煤体温度的方法具有预测可靠、直观的优点，得到了较为广泛地运用。传感器测温法是点接触，预测预告的范围较小；传感器的安装、维护任务量大；温度传感器种类单一、稳定性差、本钱高，运用寿命往往较短，且其丈量精度有待进一步提高；采空区顶板的垮落或底板裂变易引起测温仪表和导线的破坏和折断，即使在用钢套管维护的情况下也易被损坏；由于煤体的热传导才干非常弱，放热影响的范围很小，有时钻孔即使已打到了火源边缘附近1m的范围内，也无法测知高温火源点的存在。优点局限性测温预测预告法传感器测温法现场运用美国、俄罗斯、英国、德国、波兰等国已胜利地运用红外测温仪和红外热成像仪检测了煤壁、煤柱与浮煤堆的自燃。国内的兖州、开滦、徐州等矿区采用红外测温仪对煤壁温度进展了测定，以兖州矿区为例，20世纪90年代末，该矿区曾对所属的兴隆庄煤矿、东滩煤矿、鲍店煤矿、南屯煤矿、济二煤矿的煤巷进展了红外探测，共探测巷道21条，探测巷道长度16030m，发现自燃高温点7个。缺乏红外测温技术在煤矿现场的运用，为煤自燃预测预告任务提供了新的手段。但是，由于除了煤炭自燃会呵斥红外辐射能量场异常外，煤层原始地温、井下环境、巷道风量、井下机电设备、煤层内部构造异常等要素也往往会呵斥红外辐射能量场的异常，这些要素经常呵斥误判的发生。另外，由于煤体的热传导性能较差，热量影响的范围很小，加之当前红外测温技术受妨碍物影响大，有效测温间隔小〔国内报道的最远探测间隔为10m〕，当火源或高温隐患点离巷道外表较远时，红外辐射测温仪因感应不到热外表而显得无能为力。测温预测预告法红外测温法任何物体只需温度高于绝对零度，就会不断产生红外辐射。物体温度越高，辐射能量就越大。红外测温法即是利用这一原理对煤体温度进展测定的，当煤矿井下存在自燃隐患点时，往往会在附近构成红外辐射能量场，煤体温度越高，红外测温仪器接受辐射能量而转换的辐射温度就越高，据此可对煤自燃的开展程度作出判别。原理测温预测预告法热敏电缆法热敏电缆由双股外表涂有热敏资料的导线绞结而成。通常温度下，热敏资料处于绝缘形状，当温度超越某一预先设定值时，两根导线间的绝缘形状遭到破坏，从而对煤自然发火作出预告或报警。运用热敏电缆可以进展无延续点的延续沿程监测，但该方法也存在以下缺陷：①热敏电缆为定温感测，即当温度到达或超越某一定值时，才干发出预测预告信号，而此前与之后的温度变化特征那么无法测知；②热敏电缆测定温度往往是以空气为介质经过热辐射的方式进展，但热敏电缆外层绝缘护套大大减弱了其感受热辐射的才干，使其反响愚钝；③热敏资料导通后是不可恢复的，需求及时改换部分或全部热敏电缆，维修任务量大；④热敏电缆的衔接和接头处置也比较费事。这些缺陷的存在，在一定程度上限制了热敏电缆的推行运用。气体分析法煤的自然发火过程可分为缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和猛烈氧化阶段三个不同的开展阶段，不同阶段对应着不同的气体产物种类和浓度。气体分析法就是根据煤矿井下某些气体成分的存在及其浓度变化特征来识别煤炭自燃的发生及其开展程度的，是目前煤自燃预测预告运用最广泛的方法。目的的种类目的的选用气样的可靠性判别气体分析法目的的种类煤氧化所产生的气体成分：CO、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2等气体煤氧化产生气体的浓度变化或气体之间的比值关系：格雷哈姆系数、ΔO2、链烷比、C/H、烃指数等。目的种类一氧化碳〔CO〕一氧化碳在煤氧化自燃过程中出现较早、生成量较大、浓度增长速度也较快，其浓度与煤体温度之间存在明显的对应关系，是煤炭自然发火早期预测预告非常灵敏的目的气体。CO产生量与煤温度的关系曲线由于CO的初始产生温度比较低，继续温度范围宽，绝对生成量大，只需煤矿井下检测出CO气体继续存在，且浓度不断稳定添加，就可判别此测点风流的上风侧存在高温隐患点或存在自燃火源。气体分析法目的种类一氧化碳〔CO〕气体分析法CO目的在煤自燃预测预告方面起到了积极的作用，但是CO的检测温度范围较宽，从常温不断到进入猛烈氧化阶段都可以检测到CO，对煤自然发火开展到的阶段较难给出准确地判别。另外，由于煤自燃大部分发生在采空区或煤柱中，受漏风条件的影响极大，这对CO浓度的测定呵斥了误差，预告的可靠性也相应降低。CO的绝对生成量计算公式如下：式中，H——CO的绝对产生量，m3/min；C——测点气样的CO浓度，10-6；Q——测点的风量，m3/min。为了减小漏风等要素的影响目的种类一氧化碳〔CO〕气体分析法国内平庄古山矿最早将CO的绝对生成量目的用于煤自燃的预测预告，该矿经过对36个回采任务面的长期观测，得到了CO绝对生成量相应的预测预告临界目的古山矿煤自燃预测预告的CO目的自然发火系数安全值加强观测值自然发火预报值H（m3/min）<0.00490.0049~0.0059≥0.0059目的种类乙烯〔C2H4〕气体分析法乙烯〔C2H4〕是煤氧化自燃开展到一定程度之后的产物，不同煤岩成分产生C2H4的初始温度存在差别。中国矿业大学曾在实验室对煤氧化升温过程中C2H4的生成规律进展了研讨。结果阐明：生成C2H4的起始温度因煤种的不同而异，但这一温度往往都较高〔100℃以上〕；C2H4的生成量均随煤温的上升而呈现出添加的趋势。因此，煤矿井下假设检测到C2H4气体那么阐明煤体温度曾经到达100℃以上，此时应积极采取相应的防治措施。不同煤种代表性煤样C2H4产生的临界温度值煤种褐煤长焰煤气煤肥煤焦煤瘦煤贫煤无烟煤C2H4产生的临界温度/℃110120120130150150150160自1986年以来，枣庄柴里煤矿除采用CO目的外，还采用C2H4作为目的，胜利预告了数十起早期煤自燃隐患。该矿的统计资料阐明：利用C2H4目的预告的准确率达92%。目的种类乙炔〔C2H2〕气体分析法乙炔〔C2H2〕是煤进入猛烈氧化阶段的产物。C2H2出现较晚，产生的初始温度值也较高，研讨阐明煤样温度在到达180℃之前往往不会产生C2H2气体。在煤自燃预测预告任务中，假设监测到C2H2气体，那么阐明井下煤自燃曾经开展到比较严重的程度，此时采取防灭火措施时一定要谨慎，防止引发爆炸事故而导致更大的灾难。辽宁抚顺、铁法等矿区在煤自燃预测预告任务中，以为一旦在煤矿井下检测到C2H2，那么阐明在监测区域内存在曾经进入熄灭阶段的明火。气体目的格雷哈姆系数〔Graham’sRatio〕格雷哈姆系数由煤氧化过程中CO、CO2浓度的添加量和O2浓度的减少量计算得到，其三种不同的组合方式如下：目的种类格雷哈姆系数气体分析法R1称二氧化碳指数.煤自燃过程中往往会产生大量的CO2，相应的R1值也较大。由于煤矿井下CO2来源较多，以及CO2本身具有的易溶于水、易被固体吸附的特性，常对CO2测定结果的准确度呵斥影响。当火灾由阴燃转为明火熄灭时，原来产生的CO将熄灭成为CO2，因此，假好像时出现R1升高和R2降低的景象时，就阐明火灾还在进一步地开展。R2随煤温的变化关系，由图可知ΔCO和ΔO2之间呈近似指数关系，R2值与煤体温度之间存在较好的对应关系，可用于断定煤自燃的开展阶段。由于煤矿井下的CO普通为煤的氧化自燃过程所产生，受其它要素的影响较小，且ΔO2的引入减小了风流的影响，因此预测的准确度相对较高。目的种类格雷哈姆系数气体分析法虽然引入耗氧量〔ΔO2〕参数减小了新颖风流对R1和R2的影响，但流入的新颖风量过大时仍会产生影响，使这两个目的的可靠性降低，而R3目的那么根本不受新颖风流、瓦斯和注氮的影响。在火灾初期阶段，R3值随火灾的开展而变大；在充分熄灭阶段，假设O2%≥5%时R3值坚持为一个常数。另外，火灾构成富燃料熄灭时，CO/CO2值将会快速变大。因此，R3目的常被用于指示火灾的开展情况。烟煤CO/CO2比值随煤样温度的变化曲线目的种类格雷哈姆系数的运用气体分析法普通以R2作为主要目的，以R1作为辅助目的，R3那么主要用于风流形状变化很大的情况。正常情况下，R2值小于0.5％；R2值继续上升并超越0.5％，即阐明该矿井中有自热景象发生，此时应积极采取措施防止灾祸的发生；R2值超越1%时那么阐明煤矿井下曾经发生煤炭自燃景象，此时应积极采取措施防止灾祸扩展。目的种类格雷哈姆系数的运用气体分析法现场实践运用过程中，由于煤矿井下情况复杂多变，差别较大，应根据实践情况选用不同的临界目的抚顺矿区实测的格雷哈姆系数自燃发展阶段R1（%）R2（%）R3（%）原始阶段0~150~10~3初级阶段15~301~23~7危险阶段30~402~57~10着火阶段40以上5以上10以上抚顺老虎台矿采用的格雷哈姆系数自燃发展阶段R2（%）正常状态0低温氧化阶段（预警值）0～0.45高温氧化阶段（临界值）0.46～4开始燃烧阶段（报警值）4.1～9着火>9抚顺老虎台矿那么根据本身情况，并总结多年的阅历，采用的目的目的种类格雷哈姆系数的缺陷气体分析法格雷哈姆系数自提出以来，在煤自燃预测预告中得到了较广泛的运用，一定程度上改善了煤矿现场的自燃预测预告现状，但是，格拉哈姆系数依然存在一定的缺陷。格雷哈姆系数在氧气耗费量很小的情况下精度很低，例如，当氧气耗费量小于0.3％时，利用格雷哈姆系数得到的结果就不再可靠，这个缺陷也存在于其它含有氧气耗费量的判别目的中；格雷哈姆系数还遭到那些不是因煤自燃而产生的CO、CO2的影响，其中包括从其它采空区运移过来的CO、CO2或进入火区的空气本身所携带的少量CO、CO2。气体目的耗氧量〔ΔO2〕在测知氮气和氧气浓度的情况下，氧气的耗费量可表示为：此计算基于两个假设：空气中的氧气含量为20.93%，惰性气体的含量79.04%〔0.03%的CO2气体不包括在内〕，对于除氮气以外的其它惰性气体，普通情况下都简单的将其全视为氮气；火区中的氮气没有被耗费，也没有被添加〔空气流动添加的氮气除外〕留意：注氮气等惰性气体的时候就不适用种类：目的种类链烷比气体分析法一类是长链的烷烃气体与甲烷的浓度〔C2H6/CH4、C3H8/CH4、C4H10/CH4〕另一类是长链的烷烃气体与乙烷的浓度比值〔C3H8/C2H6，C4H10/C2H6〕不同矿区可根据实践情况选用不同的链烷比目的贵州六枝矿区煤自燃预测中采用的链烷比目的自燃发展的阶段正常阶段危险阶段自燃阶段C3H/8C2H60.02~0.060.10~0.120.15~0.18适用条件：对于发生在采空区的煤自燃高温点，由于多为浮煤，破碎较为充分，且经过了较长的释放时间，所吸附的烷烃根本上已释放出来，适于运用链烷比目的对该类煤自燃景象进展预测预告。目的种类链烷比气体分析法要素影响：①煤本身吸附的烷烃量不同；②吸附烷烃的释放时间。煤中吸附的大量烷烃气体改动了链烷比随煤温升高而变化的规律，再加上煤暴露在空气中释放时间的不同，链烷比表现出来的规律也不同，这就使得链烷比与煤氧化自燃开展阶段之间的关系并不明显。对于采掘任务面这些新破碎、剥落的区域，采用链烷比作为目的进展煤自燃的预测预告存在一定的难度；目的种类C/H气体分析法C/H表示煤氧化产物中碳和有效氢的比值，该目的最早由印度学者Ghosh和Banerjee提出印度的运用实际阐明：该比值与格拉哈姆系数〔Graham’sRatio〕相比数值范围更大、灵敏度更高；和ΔO2联用时，可以对火源的范围和强度进展断定；另外，利用C/H可以区分煤火和木材火，从而可断定气体成份的变化能否为煤自燃引起。但是，该比值受逸出瓦斯的影响较大，不适宜在高瓦斯矿井运用。气体目的烃指数美国学者AnnG.Kim提出了以烃指数作为预测煤自燃的目的，计算公式如下：

式中，——烃类物质总量，单位10-6；当实践检测烃类物质总量为零时，默许该值为0.01×10-6，以防止出现分母为零的情况——甲烷气体的含量，10-6。烃类物质总量越大时，相应的R1目的也越大，当烃类物质总量为零时，该值为0；当烃类物质仅为CH4一种时，该值为10目的种类烃指数气体分析法烃指数具有测定精度高的优点，但这一目的同样存在易受井下其他区域气体影响的缺陷，烃类气体总量较小时这一缺陷表现的更为明显。为了抑制这一缺陷，将这一目的限制在烃类气体总量到达50×10-6以上时再运用。另外，大量研讨结果阐明：煤样温度在到达100℃以后，高阶烃类气体才开场大量产生。因此，烃指数用于煤自燃预测预告的及时性有待进一步研讨。烃指数目的的运用烃指数R1对应的煤体状态0~50正常50~100煤矿井下可能存在高温火源点>100井下存在高温火源点目的的优用气体分析法灵敏性煤矿井下一旦有发生煤炭自燃的趋势，或煤温超越一定值该目的就会发生明显变化，且随煤温的升高变化趋势稳定。规律性同一煤层或采区的煤在热解时产生目的所涉及气体的初始温度根本一样或差别不大，生成量与煤温有较好的对应关系，且反复性较好。可测性现有的仪器设备可以及时检测到目的所涉及气体的产生和变化，且方便准确。原那么目的的优用气体分析法各国煤自燃发火预测预告的目的体系国家预测预报指标主要指标辅助指标中国CO、C2H4、C2H2CO/ΔO2、C2H6/CH4波兰COCO/ΔO2俄罗斯COC2H6/CH4美国COCO/ΔO2英国CO、C2H4CO/ΔO2印度CO、CO/ΔO2CO2/ΔO2、C/H日本CO、C2H4CO/ΔO2、C2H6/CH4德国COCO/ΔO2法国COCO/ΔO2国内采用的是以CO、C2H4、C2H2等为主的综合预测预告目的体系气体分析法在煤矿现场的广泛运用，对煤炭自燃灾祸的防治任务起到了一定的积极作用。局限性：由于气体分析法主要经过分析煤矿井下气体成分及其浓度变化实现煤自燃的预测预告，而井下风流及复杂的环境不可防止的对这些参数的测定呵斥较大的影响，加之当前监测技术手段的限制，误报或延迟报警景象经常出现。这是目前气体分析法急需处理的问题，也是当前煤自燃防治领域的主要研讨课题之一。处理方案：针对气体分析法运用过程中存在的问题，近年来国内相关研讨人员提出了气体吸附浓缩技术，以为经过对井下气体进展吸附与浓缩，可以提高气体监测的灵敏度，到达提早预告的目的，并加强预测预告的及时性和可信度。相应实验数听阐明：经过吸附与浓缩，C2H4的检出温度由之前的100℃以上降低到50℃左右。目的的优用气体分析法煤自燃目的气体的吸附浓缩检测技术及安装系统低温吸附安装检测器高温解吸安装气体分析法采用气体浓缩技术，提高煤自燃微量目的气体检出精度，实现自燃的早期预告。该气体检测精度比现有技术提高1~2个数量级微量有机气体浓缩检测

原理图气体分析法煤自燃目的气体的吸附浓缩未浓缩分析结果:气体分析法煤自燃目的气体的吸附浓缩浓缩后分析结果:气体分析法煤自燃目的气体的吸附浓缩对比煤升温过程中吸附浓缩前后气体组分可知，经吸附浓缩后，一样温度下可检测到的组分数增多，且各组分气体检出的初始温度大幅降低，如乙烯从未浓缩前的110℃降至50℃，丙烯从170℃降至80℃。可见，吸附浓缩效果明显，使检测出目的气体的初始温度平均提早了60~90℃左右，并提高了各组分气体检测的灵敏度，尤其是对低浓度气体效果显著。气体分析法煤自燃目的气体的吸附浓缩在1987年坎伯兰矿并发生的火灾中，一个取样孔中CO浓度在延续几天低于5ppm后忽然添加到50至200ppm，是火势开展了吗?经分析，原来是由于取样泵的电动机位于上风侧而取样管漏气吸收了电机的废气所致。因此，验证气样的可靠性非常重要。气样的可靠性判别气体分析法气体浓度变化趋势特里克特比率〔Tr〕：可靠性判别方法：气样的可靠性判别气体分析法运用气体浓度变化趋势判别气样的可靠性需求建立在操作者具备丰富防火阅历和全面掌握煤矿井下情况的根底上，充分思索各种要素之后才可作出舍弃某个气样分析结果的决议，防止误判而错失采取有效防火措施的最正确时机。普通来说，只需煤矿井下环境不发生猛烈的变化，如爆炸、巷道严重垮塌、防火墙被破坏呵斥积水或空气的流入流出、大气压力急剧变化引起大量新颖空气或CO2、CH4流入等，井下气体组分的变化趋势应该是和缓平滑的。气样采集、分析完成后，假设分析结果与该气体的整体变化趋势很不一致，那么应思索舍弃该气样的分析结果。气体浓度变化趋势气样的可靠性判别气体分析法特里克特比率〔Tr〕：普通来说，煤炭自燃产生的气体浓度之间存在一定的比例，特里克特比率〔Trickett’sRatio〕Tr即是利用这种比例对气样结果进展分析挑选的，是判别气样可靠性的有效工具。特里克特比率的数学表达式如下：将气样的分析结果代入上述公式进展计算，根据计算结果即可对气样的可靠性进展分析并作出取舍。对于煤自燃来说，当Tr值大于1.0时，那么阐明该气样值得疑心，应综合分析现场情况后再对其做出取舍；而当气样分析得到的Tr值大于1.6时，那么意味着气样因某种要素的干扰而失去运用价值，应予以舍弃。经过分析气样的可靠性，可以协助决策者减少误判。我国目的气体优选方法我国目的气体优选方法我国目的气体优选方法我国目的气体优选方法地面分析型束管监测系统井下分析型束管监测系统矿井火灾多参数色谱监测系统延续监测系统人工取样分析20世纪70年代以前，煤矿现场大多采用人工取样方式进展分析。作为传统的取样方式，人工取样方式目前运用依然非常广泛。人工取样分析方法投资少、简单易行、适用性强，但存在任务量大、间隔时间长、无法实时延续监测等缺乏。自动取样分析20世纪80年代，煤矿开场普及气相色谱分析法，并研制胜利了束管监测系统，同时煤矿平安监测系统在同期也得到了较快地开展，实现了取样分析任务的自动化。煤炭自燃目的气体的采样分析方式有两种：地面分析型束管监测系统开展沿革20世纪70年代，英国开场将束管监测系统用于煤矿井下火灾的早期预测预告，并获得了较好的效果1981年，平庄古山矿建成了国内第一个束管监测系统，以后束管监测系统逐渐在枣庄柴里矿、兖州南屯矿等矿井得到了推行运用早期的束管监测系统仅能分析CO、N2、CO2、CH4等气体成分，且分析精度较低；近年来，束管监测系统得到了很大的改良，可以对O2、N2、CO、CH4、CO2、H2、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2等多种气体成分进展分析，精度也得到了很大的提高。地面分析型束管监测系统系统组成该系统经过束管将监测点气体取样到地面进展分析，根据分析结果对煤自然发火的开展阶段作出判别组成：采样系统：由抽气泵和管路组成控制安装：主要由三通实现对井下多个取样点进展巡回取样气样分析：普通采用气相色谱仪对气样进展分析数据储存、显示和报警：分析仪器输出的模拟信号可用图形显示，采用记录仪对数据进展记录或采用计算机对数据进展储存，必要时也可对数据表进展打印。当监测结果超越临界目的时可进展声光报警。图14地面分析型束管监测系统表示图地面分析型束管监测系统束管敷设和监测点的布置束管敷设的要求主要有：巷道内的束管敷设高度普通不低于1.8m，束管用吊台挂钩吊挂；束管的敷设应平、直、稳；束管管线与动力电缆线路之间的间隔普通应不小于0.5m，同时要防止同其它管线交叉；束管入口处必需安设滤尘器；整条束管普通至少要安设3个贮/放水器。束管敷设和监测点的布置束管监测点的布置应满足以下原那么：总回风道和集中回风道应设置监测点，监测点应选择围岩稳定、前后5m范围内无分支巷道并接近巷道末端的位置，监测点应设置在距巷道顶板0.5m处的巷道中心线上；超越煤层自然发火期的分层任务面的监测点，应设在上分层回风侧的停采线处；回采巷道在上分层出现过高温点的地方，要靠顶板设监测点；各分层巷道有通风设备时应在该设备回风侧1m的顶板上设点；采区内的丢煤处，巷道内错、外错，丢顶煤，留三角煤，分层巷道的盲巷及溜煤眼上方均应设置监测点；采掘任务面有明显升温征兆的区域必需设监测点；火区密闭必需设监测点；测点应布置在高负压区，从全负压角度思索，只需漏风风流经过易自然发火处，那么负压最高处最容易反映煤自然发火隐患处的真实情况；测点处应可以有效排除炮烟的影响，井下放炮产生的炮烟中含有大量的CO，假设其流经测点，那么会对监测结果呵斥很大的影响；测点处应具有恒定的漏风量，防止风流变化对气体的分析呵斥影响。地面分析型束管监测系统防堵、防漏和防冻堵塞的主要缘由：矿尘和冷凝水的积聚；处理方法：应在井下取样点进气口、传感器或分析器气样入口等处安设粉尘过滤。从吸气口至井底的束管管路中还需设置吸湿器，安装数量应根据吸气口和束管沿途的温度差而定，普通不能少于3个。漏气的主要缘由：束管接头和抽气负压的影响；处理方法：束管与束管间可用直径为10mm的铜管联接，一切接口均用环氧树脂封锁。防冻：还应采取措施防止从钻孔到分析室的束管因冬季地面气温低呵斥结露冻结

地面分析型束管监测系统技术参数目前所采用的分析方式普通为负压采样、色谱分析，可实现监测区域的24小时延续监控或人工设定监测时间。其技术参数如表：指标技术参数控制束管监测路数12~60路且可进行扩充井下最大采样距离30km分析气体成分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

系统误差≤1.5%地面分析型束监测管系统的主要技术参数地面分析型束管监测系统存在问题束管管线较长、维护任务量大气体从井下传输至地面的过程中，由于管路较长且中间存在接头，加之煤矿井下环境恶劣，管路漏气或管路堵塞景象经常发生，假设不能及时发现并排除缺点，将会导致错误的分析结果相关仪器的稳定性、可靠性也有待进一步提高基于以上缘由，一些曾经安装了束管监测系统的煤矿，并不能正常运用，而仍采用人工采样分析的方法对易发火地点进展监测。普通来说，由于新建矿井束管系统管路相对较短，地面分析型束管监测系统的适用性更强些。井下分析型束管监测系统该系统是将地面分析单元置于距监测地点较近的井下硐室，分析单元在井下直接分析束管所采集的气样，再将分析结果以电信号的方式传输到地面中心站进展集中监测，从而实现煤自燃的早期预测预告。该系统每套井下分站可实现对井下多个监测地点取气样进展分析，可对CH4、CO、O2等目的气体进展实时监测井下分析型束管监测系统的主要技术参数指标技术参数监测分站每套地面分站可连接5套井下分站，每套井下分站可对8个监测地点进行取样分析取样距离<2km信号有效传输距离>10km分析气体成分CO、CH4、O2井下分析型束管监测系统优点：该系统气样采集管路较短，抑制了地面分析型束管监测系统容易漏气的缺陷；抽气管路不经过井筒，维护简单；监测数据经过通讯电缆进展传输，可以比较准确地将井下的气体分析结果传输给地面监测站；存在问题：需求敷设大量的公用电缆线路，初期投入较大；现有气体传感器在稳定性、灵敏度和运用寿命等方面尚有不尽人意的地方，价钱相对比较昂贵，种类相对偏少矿井火灾多参数色谱监测系统系统组成：自动取样器、公用色谱分析仪、数据处置任务站以及束管采样自动取样器：有12路束管接口，经过对自动取样器的控制可循环采集各路束管的气样进展分析；留有手动进样口，可以分析人工采集的各监测地点的气样公用色谱分析仪：采用并联双柱、三柱同时进样和1台仪器2个柱箱分别控温的构造，并配备了TCD、FID、FPD、ECD多种检测器和公用色谱分别柱数据处置任务站实现的功能：①分析得到气样的成分及各自浓度；②对自动取样器进展控制，实现自动取样；③根据监测结果对井下煤自然发火情况进展分析、提示、报警等矿井火灾多参数色谱监测系统构造表示图对于一些遥远地域的中小型矿井群，可将气相色谱仪等相关仪器组装放于车内，如CA-9000型挪动式矿井气体分析系统，运用过程中可直接将该系统运至需分析的地点，运用与维护较简便第三节外因火灾的监测监测系统：开展现状系统组成：①中心站；②信息传输安装；③传感器和执行安装。监测传感器：分类：感温传感器：熄灭生成物传感器；CO2传感器动作：烟流温度和烟雾浓度到达预定报警限已到达预定报警限的烟流到达传感器传感器呼应监测系统：开展现状目前国外煤矿平安监测系统普遍采用的先进技术有：红外瓦斯传感器；在线瓦斯浓度校正安装；本安型PLC分站的运用；传感器就地断电功能；现场总线在平安监测系统中的运用；数字通讯方式，国际规范的IP寻址方式，TCP/IP网络协议；与消费监测监控系统的互动和网络整合。图16矿井平安监测系统井下分站和传感器对煤矿井下的各种平安及消费参数进展实时监测，并将信息及时传输到地面中心站。中心站监测软件根据预先定义好的配置，发送指令给分站，由分站执行断电控制信号。同时，中心站对监测数据进展处置系统组成监测传感器分类感温传感器：感温传感器感受火灾生成的热烟流并作出呼应，即感受某一点或沿某一条线范围内的温度〔定温传感器〕或温升速率〔差温传感器〕。熄灭生成物传感器：烟雾传感器①离子式烟雾传感器：放射性元素辐射的α或β射线，可使两个电极间的空气离子化，并在两电极间构成离子电流。烟雾进入传感器感应室后俘获离子化分子，使两电极间的离子电流减小，经过丈量分析离子电流的变化实现对烟雾浓度的监测。②光电式烟雾传感器：该类传感器利用烟尘的减光或散光特性对光强度的影响测定烟雾浓度变化。CO传感器CO传感器是我国常用的一种火灾监测传感器，它经过烟流自行分散或机械泵吸入方式感应烟流中的CO并测定其浓度。CO2传感器：目前煤矿运用的CO2传感器主要有KGQ11型和GRH5型等型号，其中，KGQ11型CO2传感器在煤矿现场运用相对较多，监测传感器动作当火灾发生地点的烟流温度、烟雾浓度等参数到达一定值时，监测传感器将作出响应。监测传感器的的动作需求满足以下几个条件：烟流温度和烟雾浓度到达预定报警限：指传感器所在位置的烟流温度或烟雾浓度到达的定值。矿井火灾时期，温度和烟雾浓度参数要到达报警限需求经过一定时间，这一时间称为到达报警限的时间〔t1〕，该时间的长短与报警限值有关，预定报警限越低，t1时间越短，反之那么t1时间越长已到达预定报警限的烟流到达传感器：在火源位置，温度和烟雾浓度到达报警限之后，含有多种气体成分的高温烟流还需随风流分散传播至传感器位置才干被传感器检知并报警，在传感器安设过程中，应充分思索这一要素，尽量将传感器安设位置选择在易发火区域，从而减小高温烟流分散传播到达传感器的运转时间t2。传感器呼应：由于传感器往往需求一定的呼应时间，当已到达报警限的高温烟流到达传感器处后，还需阅历一段时间传感器才会动作。现有监测传感器的呼应时间t3普通为30s~60s.近年来，国内相继开发出几种安装和仪器设备，如KJS型带式保送机火灾监测系统、DMF型胶带保送机自动灭火系统、DHM型硐室与皮带自动洒水灭火系统以及之后改良型的此类安装和仪器设备〔如MZS-1型等〕。这些系统的推行运用，对矿井外因火灾的防治任务起到了一定的促进作用，但是，误报、延报等情况在煤矿现场仍时有发生。总体上看，由于现阶段矿井平安监测系统遭到传感器种类少、稳定性差、易损耗、价钱昂贵等要素的制约，加之当前许多矿区对该系统的管理、运用和维护并不完善，外因火灾监测技术的整体程度依然不能完全满足当前煤矿平安消费的需求，该系统还有待进一步改良与提高。第三节外因火灾的监测第四节火源位置的探测与判别煤自然隐蔽性强，在发火初期，高温火源点往往范围较小，普通不到几平方米。假设在自燃灾祸发生后准确探测到火源点的位置，将大大提高灭火效率和节省大量人力、物力。由于井下地质条件及采空区等地点复杂环境的限制，迄今，各种原理的探测仪器均难以准确、快速地确定煤自燃隐蔽火源的位置和范围，也就难以采取有针对性的灭火措施，使灭火任务陷于非常被动的局面。所以，煤矿井下煤自燃隐蔽火源位置的探测技术，成为防灭火任务者不断努力探求的重要课题之一。煤自燃隐蔽火源的探测技术气体分析法温度探测法火灾诊断法同位素测氡法测电阻率法地质雷达法磁探测法无线电波法遥感法计算机数值模拟法煤自燃隐蔽火源的探测技术气体分析法气体分析法是经过监测目的气体出现的初始温度和浓度变化趋势，对煤自燃开展的程度进展分析，并对煤自燃火源点位置、范围作近似的断定。目前，现场的运用工艺主要有井下气体测定法、地面钻孔气体分析法和示踪气体法。井下气体测定法：经过人工取样或束管监测系统对自然发火区域的气体进展监测，可以对煤自燃的开展程度及其大致范围进展判别，但较难实现对自燃火源点的准确定位。地面钻孔气体分析法：主要用于浅埋藏煤矿井下大面积采空区火源的探测。该方法要求气体能不断向上运移而不与其它物质发生化学反响，要使气体能分散至地面，矿井通风必需是正压通风，虽能大致确定自燃火源的位置，但它遭到采深、自燃火区上覆岩层性质、地表大气流动情况的影响较大，普通只作为探测火源的辅助手段。示踪气体法：利用某些气体在某一温度条件下会发生分解的特性，将示踪气体注入估计的发火区域，经过监测其分解物，从而间接测定出该区域的煤体温度，并大致判别煤自燃火源点的位置，但这一方法对高温火源点的详细位置与范围确实定较为困难。

煤自燃隐蔽火源的探测技术温度探测法直接测温法：在地面或井下向能够发生自燃的地方打钻，在钻孔中安设测温仪或温度探测器，根据测定的最高温度点来确定火源位置。红外测温法：煤矿井下发生煤炭自燃时，往往会在巷道外表产生红外辐射能量场，该方法经过提取分析巷道外表辐射能量场变化的异常信息，对煤自燃火源点进展判别。但由于红外探测技术受探测间隔的影响，目前仍局限于间隔较近煤巷、煤柱、浮煤的自燃火源点探测，对于较远区域隐蔽火源的探测尚无本质性进展预埋温度探头测温法：在任务面回采过程中，在采空区内沿走向、倾斜方向间距布网，每一网格节上预埋一温度探头，由于所埋温度探头有电池与无线电信号发射安装，当其所在位置处的温度到达预先设定的温度报警点时，温度探头将向外发射特定的无线电信号并被安设于采区内的无线电接纳安装接纳，根据接纳到的信号判别详细节点号，从而确定出火源点的位置。温度探测法是最直接且最可靠的，具有定位准确的优点，但存在任务量大、投入多的缺陷煤自燃隐蔽火源的探测技术火灾诊断法〔MFD)该方法主要是基于烃指数这一目的，利用钻孔采集数据的方法对煤自燃区域进展判别。经过布置一定数量的钻孔，利用抽气泵抽取测点气样并进展分析，从而初步得到各测点烃指数原始数据。

MFD方法的运用规那么：〔1〕某区域测孔均检测到大量〔高温火源点的断定临界值〕的煤自燃烃类产物时，那么该区域存在煤自燃火区，且范围覆盖各钻孔所在位置；〔2〕相邻两个钻孔，其中一个检测到大量〔高温火源点的断定临界值〕的煤自燃烃类产物时，那么以为接近该钻孔的区域存在自燃隐患点MFD火源探测法工艺图地面气样采集安装MFD方法用于火源探测时的几种情况。MFD断定方法的几种情况煤自燃隐蔽火源的探测技术同位素测氡法该方法根据煤岩介质中天然放射性氡随温度升高析出率加强的特性，经过在地面探测氡气的变化规律，对煤自燃火源的位置、范围和开展趋势进展分析。但是由于呵斥氡气异常的缘由非常复杂，除了煤炭自燃火源之外，断层、陷落柱、裂隙、地下水等往往也会呵斥类似的结果，因此，即使测出氡气异常的范围也不能完全确定为自燃火源位置。测电阻率法正常情况下，埋藏于地下的煤层沿走向〔或其他方向〕的构造形状和含水性变化不大，电阻率根本坚持不变。但是，由于煤自燃直至熄灭过程的影响，附近煤层的构造形状及其含水性将发生较大的变化，并引起煤层及周围岩石电阻率的变化。煤自燃初期，由于空气中的水分逐渐凝积，使得裂隙中的水分添加，导电性加强，导致电阻率下降；自燃开展后期，由于遗煤熄灭比较充分，煤层构造形状变化较大，水分也全部蒸发掉，电阻率值较高。地质雷达法原理：超声波在介质中传播时，遇有高温时反射速率将发生变化。利用地质雷达法探测火源时，由于波的衰减过快，并且在井下非延续介质中进展温度的定性或定量分析缺乏准确性和可靠的对比参数，对煤自燃火源的探测效果并不明显。

煤自燃隐蔽火源的探测技术磁探测法人工磁场探测法在开采有自燃倾向性的煤层时，用气体或液体向采空区输入预先磁化好的铁磁性物质，随后用安装在采空区上方的沿地表挪动的丈量安装，丈量磁场强度值。假设有自燃火源时，位于火源点处的铁磁物质，在温度上升的情况下，其磁化率也急剧上升，相应磁场强度增大。当到达其居里温度时，其磁化率消逝，相应的磁场强度为零。居里温度是指资料可以在铁磁体和顺磁体之间改动的温度。天然磁场探测法煤层上覆岩石中普通含有大量的菱铁矿及黄铁矿结核，煤层自燃时上覆岩石遭到高温烘烤，其中铁质成分发生物理化学变化，往往构成磁性矿物，天然磁场探测法即是根据这个特性对火源进展探测的。磁探测法只适用于煤层或顶、底板岩层中存在铁磁性物质或可以撒布铁磁性物质的地方煤自燃隐蔽火源的探测技术无线电波法将温度传感器所测物理量转变为无线电波传出采空区，由巷道内的接纳机接纳，再将电信号转变为温度的物理量；之后，根据温度的分布规律与变化特征对煤自燃火源点进展判别。遥感法利用航空、航天热红外遥感数据和图像，以及地表热效应和边境裂隙等综合要素来判别分析火区位置与范围。该法主要用于大面积煤田火区的探测，其探测深度和范围受地表辐射背景、上覆岩层岩性、构造的影响较大。

计算机数值模拟法利用传热