第三章 礦井火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

第三章礦井火災(zāi)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)本章要點(diǎn)：掌握煤礦井下容易自然發(fā)火地點(diǎn)；掌握早期煤自燃的識(shí)別和預(yù)報(bào)方法；了解礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成、監(jiān)測(cè)傳感器的分類(lèi)及其動(dòng)作；了解目前煤自燃隱蔽火源探測(cè)技術(shù)、掌握判定外因火災(zāi)火源分支的方法；第一節(jié)煤礦井下易發(fā)火地點(diǎn)

采空區(qū)停采線和開(kāi)切眼進(jìn)、回風(fēng)巷構(gòu)造帶通風(fēng)設(shè)施附近

認(rèn)識(shí)煤自燃在發(fā)生地點(diǎn)方面的規(guī)律和特點(diǎn)為煤自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作提供了較好的依據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)人員可以對(duì)相關(guān)地點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)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(jì)，國(guó)有重點(diǎn)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%

原因：采空區(qū)存在遺煤、工作面后方存在漏風(fēng)

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)三帶劃分的原因不自燃帶（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狀態(tài)，孔隙大，且漏風(fēng)強(qiáng)度大，煤氧化放出的熱量被及時(shí)帶走而無(wú)法聚積，再加上浮煤與空氣接觸時(shí)間尚短，所以一般不會(huì)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(shí)，孔隙度降低，風(fēng)阻增大，漏風(fēng)強(qiáng)度減弱，遺煤氧化產(chǎn)生的熱量不斷聚積，并可能最終導(dǎo)致煤自燃的發(fā)生，故稱(chēng)自燃帶。自燃帶的寬度受頂板巖性、冒落巖石塊度、壓實(shí)程度、工作面端點(diǎn)通風(fēng)壓差等因素的綜合制約。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)冒落巖塊已基本壓實(shí)，漏風(fēng)基本消失，氧氣濃度下降而無(wú)法維持煤氧化自燃過(guò)程的持續(xù)發(fā)展。如果自燃帶已經(jīng)發(fā)生煤自燃，那么隨著工作面的推進(jìn)，自燃帶進(jìn)入窒息帶后，已經(jīng)發(fā)展起來(lái)的遺煤自燃會(huì)因缺氧而熄滅。另外，窒息帶的巖石導(dǎo)熱會(huì)使煤體在處于自燃帶時(shí)蓄積的熱量逐漸散失，遺煤溫度將逐步恢復(fù)至正常水平。采空區(qū)控制自燃帶的寬度和使自燃帶快速進(jìn)入窒息帶的方法：加快推進(jìn)速度，讓自燃帶快速進(jìn)入窒息帶防治煤自燃，這是最直接的方法降低工作面風(fēng)阻或者進(jìn)出口端點(diǎn)的通風(fēng)壓差；對(duì)采空區(qū)灑漿以填充其中的孔隙，注水促進(jìn)再生頂板形成，增大采空區(qū)的漏風(fēng)風(fēng)阻。

自燃三帶的主要?jiǎng)澐种笜?biāo)氧氣濃度采空區(qū)漏風(fēng)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自燃三帶的劃分指標(biāo)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(fēng)大造成煤氧化自燃初期產(chǎn)生的微小熱量隨風(fēng)散失，煤的氧化過(guò)程始終停留在緩慢發(fā)展階段，不易發(fā)生煤自燃現(xiàn)象。應(yīng)該指出的是，以氧氣濃度作為界定不自燃帶和自燃帶的指標(biāo)，并不是因?yàn)檠鯕鉂舛却笥谀骋惶囟ㄖ刀荒茏匀话l(fā)火，而是由于該區(qū)域的漏風(fēng)風(fēng)速過(guò)大帶走了氧化生成的熱量所致，因此不自燃帶也常稱(chēng)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(fēng)量較小，氧化蓄熱環(huán)境較好，煤的氧化自熱過(guò)程得以持續(xù)進(jìn)行，最終導(dǎo)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(guò)程將無(wú)法進(jìn)行。從圖可以看出，按氧氣濃度指標(biāo)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)自燃三帶的劃分指標(biāo)根據(jù)采空區(qū)漏風(fēng)流速劃分

漏風(fēng)流速劃分采空區(qū)“三帶”的依據(jù)參數(shù)主要通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬得到根據(jù)采空區(qū)漏風(fēng)流速劃分的“三帶”范圍

采空區(qū)的漏風(fēng)強(qiáng)度能夠在一定程度上反映自燃“三帶”特性，但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，由于采空區(qū)內(nèi)設(shè)點(diǎn)困難、測(cè)量?jī)x器精度不足、采空區(qū)風(fēng)流方向的不可預(yù)見(jiàn)性等因素的影響，測(cè)定過(guò)程往往無(wú)法進(jìn)行或結(jié)果可信度較低。因此，該劃分標(biāo)準(zhǔn)一般不被采用。自燃三帶的劃分指標(biāo)根據(jù)采空區(qū)溫度劃分

除了以上兩個(gè)采空區(qū)“三帶”劃分指標(biāo)外，有人也提出了將采空區(qū)內(nèi)的溫度變化作為“三帶”劃分的依據(jù)。實(shí)際上，溫度不宜作為劃分“三帶”的主要指標(biāo)，因?yàn)椴⒎撬械牟煽諈^(qū)內(nèi)的溫度都會(huì)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)火的可能性，但并不表現(xiàn)為很快會(huì)升溫自燃，在一定時(shí)間內(nèi)采空區(qū)內(nèi)的溫度不上升并不能認(rèn)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合時(shí)的輔助指標(biāo)。采空區(qū)三帶的測(cè)定1、采空區(qū)自燃“三帶”劃分依據(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(cè)點(diǎn)布置：

全面布置法、局部布置法3、測(cè)定參數(shù)：溫度、氣體成分4、測(cè)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(dǎo)線、測(cè)溫儀表。5、取樣：

每日一次取樣對(duì)氣體成分，溫度進(jìn)行化驗(yàn)分析，同時(shí)記錄回采工作面進(jìn)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。局部布置法全面布置法束管氣體測(cè)試抽氣泵氣體測(cè)試氣相色譜儀氣體測(cè)試為了防止測(cè)溫線路、溫度傳感器和預(yù)設(shè)氣體取樣管被采空區(qū)冒落的煤巖砸壞，需要在回采工作面以及鋪設(shè)導(dǎo)線的順槽內(nèi)設(shè)置保護(hù)套管，將測(cè)溫導(dǎo)線和氣體取樣管置于保護(hù)套管內(nèi)。保護(hù)套管的鋪設(shè)一般按以下原則進(jìn)行：①順槽的保護(hù)套管沿回風(fēng)順槽鋪設(shè)在上幫底部；②回采工作面的保護(hù)套管沿回采工作面鋪設(shè)在液壓支架后部溜子靠采空區(qū)側(cè)。測(cè)試線路和傳感器的保護(hù)1-2in保護(hù)套管；2-預(yù)設(shè)取樣束管；3-測(cè)溫導(dǎo)線；4-快速接頭；5-熱電偶；6-氣孔；7-氣體采樣器氣體成分測(cè)定記錄表

序號(hào)檢測(cè)點(diǎn)取樣時(shí)間氣體成分（%）溫度測(cè)點(diǎn)距工作面距離O2N2COCO2C2H6C2H2C2H41

2

3

4

5

CH4氧氣濃度分析曲線工作面氧氣濃度分布平面圖

氧氣濃度分析曲線工作面氧氣濃度分布立體圖

氧氣濃度分析曲線工作面CO濃度分布平面圖

一氧化碳濃度分析曲線工作面CO濃度分布平面圖

工作面CO濃度分布立體圖

溫度曲線分析工作面溫度分布平面圖

溫度分析工作面溫度分布立體圖

溫度分析采空區(qū)“三帶”范圍圖三帶劃分采空區(qū)“O”形圈在工作面推進(jìn)過(guò)程中，由于礦壓作用，上覆巖層中形成兩類(lèi)裂隙：一類(lèi)為離層裂隙，另一類(lèi)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(kāi)切眼開(kāi)始，隨著工作面推進(jìn)，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(shí)，離層率下降，而采空區(qū)兩側(cè)離層裂隙仍繼續(xù)存在。在頂板任意高度的水平內(nèi)，第二階段時(shí)，位于采空區(qū)中部的離層裂隙基本被壓實(shí)，而在采空區(qū)四周存在一連通的離層裂隙發(fā)育區(qū)，其形狀與老頂?shù)摹癘-X”形破斷邊界相似，稱(chēng)之為采動(dòng)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(guān)，頂板碎脹系數(shù)Kp值越大，頂板冒落越充分，壓實(shí)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(duì)壓實(shí)帶的影響模擬計(jì)算圖

停采線和開(kāi)切眼停采線和開(kāi)切眼附近由于浮煤堆積量大、漏風(fēng)嚴(yán)重等原因，往往容易發(fā)生煤炭自燃現(xiàn)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(jì)，該礦區(qū)7對(duì)礦井共發(fā)生自燃88次，其中停采線處20次，開(kāi)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(jì)，停采線和開(kāi)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(diǎn)示意圖

停采線和開(kāi)切眼U型通風(fēng)無(wú)煤柱后退式開(kāi)采停采線圖為無(wú)煤柱開(kāi)采工作面采空區(qū)的氣體流動(dòng)狀態(tài)圖，從圖中可以看出，引起煤炭自燃的主要原因是由于上區(qū)段停采線排風(fēng)匯密閉不好，存在嚴(yán)重的漏風(fēng)。漏入采空區(qū)的風(fēng)流經(jīng)過(guò)上區(qū)段采空區(qū)匯集形成漏風(fēng)匯，其中A、B流線之間的風(fēng)流速度變大，故使該區(qū)域形成一個(gè)適合浮煤氧化聚熱的易燃風(fēng)速區(qū)，并以環(huán)帶狀圍繞漏風(fēng)區(qū)，環(huán)帶的兩端分別與停采線和采空區(qū)上部邊界相連。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(duì)更容易發(fā)生自燃。上分層停采線漏風(fēng)狀況

停采線和開(kāi)切眼分層開(kāi)采方式時(shí)，上分層的停采線

采用分層開(kāi)采方式時(shí)，上分層的停采線位于下分層回采工作面進(jìn)風(fēng)巷的始端與回風(fēng)巷的末端之間，即處于采場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)的始末端，該處風(fēng)壓差最大，容易形成持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的漏風(fēng)通道。另外，在準(zhǔn)備或回采下分層工作面時(shí)，工作面的進(jìn)風(fēng)巷均在上分層采空區(qū)下掘進(jìn)，因此，進(jìn)風(fēng)巷假頂也會(huì)向上分層采空區(qū)產(chǎn)生連續(xù)漏風(fēng)。而停采線處往往存在大量的遺煤，其在漏風(fēng)狀態(tài)下構(gòu)成煤自燃的危險(xiǎn)源。停采線和開(kāi)切眼分層開(kāi)采方式時(shí)，上分層的停采線

上分層停采線漏風(fēng)狀況

上分層停采線處的漏風(fēng)狀態(tài)圖，由圖可知，靠停采線的一側(cè)的流線和風(fēng)壓等值線較密集，這說(shuō)明該處漏風(fēng)量較大，漏風(fēng)壓差大。該區(qū)域內(nèi)，漏風(fēng)風(fēng)流流線的間距是變化的，流線始末端較密集，即風(fēng)流速度大；中段稀疏，即風(fēng)流速度小。根據(jù)煤自然發(fā)火的條件，可知其中某處的風(fēng)流能夠?yàn)槊鹤匀嫉陌l(fā)展提供適宜的通風(fēng)供氧和蓄熱條件，即存在“易自燃風(fēng)速區(qū)”。當(dāng)漏風(fēng)量較大時(shí)，“易自燃風(fēng)速區(qū)”靠近停采線中點(diǎn)處，反之則位于靠近停采線端點(diǎn)處?？紤]到井下瓦斯涌出的影響，新鮮風(fēng)流從停采線端點(diǎn)漏入后，沿風(fēng)流前進(jìn)的方向，瓦斯?jié)舛葘⒅饾u升高。若瓦斯涌出量較小，對(duì)漏風(fēng)氧氣濃度影響不大的話(huà)，靠停采線兩端的“易自燃風(fēng)速區(qū)”均容易發(fā)生煤炭自燃，否則，沿風(fēng)流方向停采線下端的“易自燃風(fēng)速區(qū)”可能會(huì)因氧氣不足而沿風(fēng)流反方向后移甚至不發(fā)生自燃。停采線和開(kāi)切眼開(kāi)切眼

綜放開(kāi)采時(shí)開(kāi)切眼不放煤如果相鄰的工作面進(jìn)、回風(fēng)巷向采空區(qū)的開(kāi)切眼漏風(fēng)鄰近巷道的通道封閉不嚴(yán)，向采空區(qū)漏風(fēng)

鄰近巷道向開(kāi)切眼漏風(fēng)

進(jìn)、回風(fēng)巷道

進(jìn)、回風(fēng)巷道長(zhǎng)期處于風(fēng)流之中，也是煤礦井下易自然發(fā)火地點(diǎn)之一，這在個(gè)別礦區(qū)表現(xiàn)的尤為嚴(yán)重，如義馬礦區(qū)1959~2004年期間共發(fā)生自燃火災(zāi)553次，其中發(fā)生在進(jìn)、回風(fēng)巷道的火災(zāi)218次，占火災(zāi)總數(shù)的39.4%；兗州礦區(qū)歷年來(lái)統(tǒng)計(jì)結(jié)果的這一比例則為40.9%。根據(jù)發(fā)生原因的不同，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道的煤炭自燃又可分為保護(hù)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(jìn)、回風(fēng)巷道

1、保護(hù)煤柱自燃留煤柱保護(hù)區(qū)段巷道或無(wú)煤柱護(hù)巷采用留窄小煤柱的沿空掘巷方式時(shí)，在采動(dòng)壓力和地應(yīng)力的作用下，煤柱容易被壓裂、破碎或坍塌，形成大量的浮煤堆積，加之工作面端頭回柱后冒落不徹底，留下漏風(fēng)通道，容易發(fā)生煤炭自燃現(xiàn)象。厚煤層采用分層開(kāi)采方式時(shí)，這一問(wèn)題更加突出。分層開(kāi)采時(shí)，往往將各分層巷道傾斜布置，煤柱壓裂破碎后形成的碎煤在區(qū)段平巷處堆積起來(lái)，構(gòu)成煤自燃隱患的物質(zhì)基礎(chǔ)。另外，該開(kāi)采方式在煤層底板中設(shè)巖石集中平巷，通過(guò)聯(lián)絡(luò)巷與各分層的區(qū)段平巷連結(jié)，工作面推過(guò)后，落入采空區(qū)的聯(lián)絡(luò)巷容易形成采空區(qū)的漏風(fēng)通道，漏入的風(fēng)流大部分通過(guò)垮落的區(qū)段平巷流向工作面，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(luò)巷連結(jié)的部位，更容易發(fā)生煤炭自燃。進(jìn)、回風(fēng)巷道

2、巷道高冒區(qū)自燃

綜放工作面的巷道一般都是沿煤層底板掘進(jìn)，巷道頂部有比較厚的煤體。礦山壓力都較顯著的地方，在巷道施工完畢后，煤體原有的壓力平衡被破壞，造成局部壓力集中，形成高冒區(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)，煤體已經(jīng)充分破碎，應(yīng)力完全釋放，大約有2m～3m的浮煤呈自然堆積狀態(tài)存在，巷道中的空氣可以通過(guò)該區(qū)域的裂隙滲透進(jìn)入松散煤體中，并在裂隙暴露的煤表面與煤發(fā)生氧化反應(yīng)。

暴露時(shí)間長(zhǎng)高冒處的破碎煤體從冒頂形成以后就暴露在空氣中，而該工作面剩余巷道的施工和煤層回采周期非常長(zhǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了煤的自然發(fā)火期，所以有足夠的時(shí)間維持煤炭氧化自燃過(guò)程的發(fā)展。

高冒易自燃的原因高冒區(qū)冒落各區(qū)分布示意圖進(jìn)、回風(fēng)巷道

2、巷道高冒區(qū)自燃

《煤礦安全規(guī)程》（2010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(jìn)巷道時(shí)，對(duì)巷道中出現(xiàn)的冒頂區(qū)必須及時(shí)進(jìn)行防火處理，并定期檢查。1977年4越月4日，撫順老虎臺(tái)礦507采區(qū)5巷道發(fā)生瓦斯連續(xù)5次爆炸死亡83人的重大事故，就是在處理巷道冒頂發(fā)火的過(guò)程中引發(fā)的。進(jìn)、回風(fēng)巷道

3、分層巷道假頂內(nèi)煤炭自燃

分層巷道采用內(nèi)錯(cuò)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(jìn)。因此，在第二分層及其以下的分層巷道掘進(jìn)和工作面回采期間，都會(huì)向上一分層采空區(qū)漏風(fēng)，使上分層采空區(qū)中（特別是上分層垮落的進(jìn)、回風(fēng)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，破壞了煤層原有的連續(xù)性和完整性，裂隙大量產(chǎn)生，煤體破碎，容易形成大量浮煤的堆積；②構(gòu)造帶附近漏風(fēng)通道復(fù)雜，漏風(fēng)嚴(yán)重，給煤氧化自燃提供了通風(fēng)供氧條件；③構(gòu)造帶處一般具備良好的熱量積聚環(huán)境。這些條件導(dǎo)致構(gòu)造帶附近區(qū)域煤自燃現(xiàn)象頻繁發(fā)生。自然發(fā)火原因斜交斷層造成的浮煤堆積

煤礦井下常見(jiàn)的地質(zhì)構(gòu)造形式主要有褶曲、斷層、破碎帶、陷落柱、巖漿入侵地區(qū)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(fēng)設(shè)施附近

1959~2004年，義馬礦區(qū)風(fēng)橋、風(fēng)門(mén)、調(diào)風(fēng)窗以及密閉等通風(fēng)設(shè)施附近區(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)火原因在通風(fēng)設(shè)施安裝及施工過(guò)程中煤巷周?chē)纬闪艘欢严?，之后在礦山壓力的緩慢持續(xù)作用下，這些裂隙逐漸發(fā)育擴(kuò)展，達(dá)到一定程度后，附近煤體具備了適宜的氧化蓄熱條件，容易造成自然發(fā)火。對(duì)于建于假頂之下的通風(fēng)設(shè)施，漏風(fēng)情況更為嚴(yán)重，自然發(fā)火次數(shù)也相對(duì)頻繁

假頂下設(shè)置通風(fēng)設(shè)施后風(fēng)流分布圖1-風(fēng)門(mén)；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(yīng)該將這些區(qū)域也作為煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)采取相應(yīng)的防治措施，避免煤炭自燃災(zāi)害的發(fā)生。溜煤眼以及瓦斯抽放孔第二節(jié)煤自燃的早期識(shí)別與預(yù)報(bào)煤自燃的早期識(shí)別與預(yù)報(bào)是有效防治礦井內(nèi)因火災(zāi)的基礎(chǔ)《煤礦安全規(guī)程》第二百四十一條規(guī)定開(kāi)采容易自燃和自燃的煤層時(shí)，在采區(qū)開(kāi)采設(shè)計(jì)中，必須明確選定自然發(fā)火觀測(cè)站或觀測(cè)點(diǎn)的位置并建立監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、確定煤層自然發(fā)火的標(biāo)志氣體和建立自然發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)制度。所有檢測(cè)分析結(jié)果必須記錄在專(zhuān)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)火指標(biāo)超過(guò)或達(dá)到臨界值等異常變化時(shí)，立即發(fā)出自然發(fā)火預(yù)報(bào)，采取措施進(jìn)行處理。第二節(jié)煤自燃的早期識(shí)別與預(yù)報(bào)

人的直接感覺(jué)法測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法氣體分析法

早期識(shí)別與預(yù)報(bào)煤自燃的方法有：人的直接感覺(jué)法嗅覺(jué)：煤炭氧化自熱達(dá)到一定溫度后會(huì)出現(xiàn)煤油味、汽油味和不飽和碳?xì)浠衔锇l(fā)出的輕微芳香氣味

,利用對(duì)這些氣味的感應(yīng)，則可以判斷附近某個(gè)區(qū)域的煤炭可能已經(jīng)發(fā)生自燃.

煤炭自燃指標(biāo)氣體和煤溫的關(guān)系濃度/10-6煤溫℃無(wú)氣味CO微弱氣味中度氣味強(qiáng)烈氣味氫氣乙烷丙烷乙烯人的直接感覺(jué)法視覺(jué)

由于煤炭自熱產(chǎn)生的水蒸氣會(huì)在空氣中形成氣霧或者在煤壁和其它不經(jīng)常有水滴的物體表面上形成細(xì)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(xiǎn)特征而被觀察到。但是，當(dāng)冷熱兩股風(fēng)流交匯時(shí)，也能出現(xiàn)霧氣或水珠，對(duì)這種情況應(yīng)加以區(qū)別。淺部開(kāi)采時(shí)，冬季在鉆孔口或塌陷區(qū)有時(shí)發(fā)現(xiàn)冒出水蒸氣或冰雪融化現(xiàn)象，這表征對(duì)應(yīng)區(qū)域可能發(fā)生了煤自燃現(xiàn)象。另外，煤炭氧化自燃過(guò)程的最后階段將出現(xiàn)煙霧，人們可根據(jù)這些現(xiàn)象對(duì)煤自燃現(xiàn)象做出判斷和處理。

人的直接感覺(jué)法感覺(jué)：煤炭自燃發(fā)展到一定階段，可能會(huì)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(huì)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、疲乏、昏昏欲睡、四肢無(wú)力等生理反應(yīng)

煤炭自熱點(diǎn)或自燃區(qū)域流過(guò)的水或空氣，其溫度通常較高，同樣可為人所直接感覺(jué)。注意：利用人的直接感覺(jué)對(duì)煤自燃進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法對(duì)于培養(yǎng)職工的防火意識(shí)和煤自燃的早期識(shí)別具有一定的作用，但是，人的感覺(jué)往往帶有很大的主觀性，且受人的健康狀況和精神狀態(tài)的影響，準(zhǔn)確度常常難以保證，故只能作為一種輔助的判別依據(jù)。測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

溫度是確定煤炭自燃發(fā)展階段的最可靠、最直觀的重要參數(shù)，測(cè)定礦內(nèi)空氣和圍巖的溫度是煤炭自燃早期識(shí)別與預(yù)報(bào)的一個(gè)基本方法。該方法通過(guò)在鉆孔內(nèi)安設(shè)測(cè)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(wú)線電發(fā)射裝置，根據(jù)測(cè)定的溫度或接收到的信號(hào)變化來(lái)判斷是否發(fā)生煤炭自燃。

傳感器測(cè)溫法紅外測(cè)溫法熱敏電纜法

測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

傳感器測(cè)溫法傳感器測(cè)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(cè)并分析這些區(qū)域溫度的變化趨勢(shì)，進(jìn)而對(duì)煤炭自燃的發(fā)展階段和發(fā)展趨勢(shì)作出判斷。傳感器測(cè)溫法的主要設(shè)備為溫度傳感器和溫度測(cè)量?jī)x。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(dǎo)體溫度傳感器傳感器測(cè)溫法能夠直接測(cè)取浮煤或煤巖的溫度，但受測(cè)溫傳感器的布置位置、范圍、數(shù)量、精度和使用壽命等因素的影響較大。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(hào)，精度高、誤差小，采用雙絞線作為測(cè)溫導(dǎo)線，消除了線間電容的影響，因此檢測(cè)精度不受井下測(cè)點(diǎn)距離長(zhǎng)短的影響。特別是適應(yīng)于遠(yuǎn)距離測(cè)定的特點(diǎn)，比其他類(lèi)型的溫度傳感器更具優(yōu)越性。2、AD590的測(cè)量范圍溫度測(cè)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溫度傳感器采用專(zhuān)用儀表測(cè)溫，檢測(cè)儀表電路如圖所示。

溫度測(cè)試AD590溫度傳感器溫度測(cè)試AD590測(cè)溫儀表溫度測(cè)試AD590溫度傳感器測(cè)試儀表原理圖

溫度測(cè)試熱電偶測(cè)溫的應(yīng)用原理熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是：①測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。②測(cè)量范圍廣。-50~+1600℃、③構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電偶通常由兩種不同的金屬絲組成，外有保護(hù)套管。1、熱電偶測(cè)溫基本原理

將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這現(xiàn)象稱(chēng)為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。2、溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)。接觸式測(cè)溫儀表比較簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度較高；但因測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交換，需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，同時(shí)受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測(cè)量。非接觸式儀表測(cè)溫是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)溫元件不需與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。溫度測(cè)試溫度測(cè)試測(cè)溫導(dǎo)線AD590恒流源溫度傳感器、熱電偶溫度測(cè)試測(cè)溫儀表溫度測(cè)試測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

溫度傳感器的布置與溫度測(cè)定（1）布置要求①安裝溫度傳感器的位置選擇要合理。其位置一般應(yīng)設(shè)在自然發(fā)火危險(xiǎn)性較大的采空區(qū)、停采線、開(kāi)切眼、進(jìn)回風(fēng)巷道或通風(fēng)設(shè)施附近等區(qū)域。②溫度傳感器的安裝要符合設(shè)計(jì)要求，特別是鉆孔角度和深度一定要能達(dá)到或者接近煤自燃高溫點(diǎn)或隱患點(diǎn)。③溫度傳感器安裝后，使用過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)管理和維護(hù)，制定切實(shí)的保護(hù)措施。（2）布置方法溫度傳感器安裝位置確定后，首先用鉆機(jī)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，用黃泥或其它材料封堵鉆孔，待穩(wěn)定2h～4h后即可進(jìn)行溫度測(cè)定。如果是在礦山壓力大或者易垮落區(qū)域布置測(cè)溫傳感器，必須使用鋼管等對(duì)導(dǎo)線和探頭進(jìn)行保護(hù)。（3）溫度檢測(cè)正常情況下每4d～5d對(duì)溫度觀測(cè)一次；當(dāng)煤溫達(dá)到45℃以上時(shí)每天測(cè)定一次，并制定相應(yīng)的煤自燃防治措施。（4）溫度的記錄與處理每次測(cè)溫要詳細(xì)記錄測(cè)定數(shù)據(jù)，并用相應(yīng)的軟件繪制測(cè)點(diǎn)溫度隨時(shí)間的變化曲線和某一時(shí)間測(cè)定區(qū)域的各測(cè)點(diǎn)的溫度變化曲線，分析煤溫的變化規(guī)律并對(duì)煤自燃的發(fā)展階段作出判斷。測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

傳感器測(cè)溫法

利用溫度傳感器檢測(cè)煤體溫度的方法具有預(yù)測(cè)可靠、直觀的優(yōu)點(diǎn)，得到了較為廣泛地應(yīng)用。

傳感器測(cè)溫法是點(diǎn)接觸，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的范圍較??；傳感器的安裝、維護(hù)工作量大；溫度傳感器品種單一、穩(wěn)定性差、成本高，使用壽命往往較短，且其測(cè)量精度有待進(jìn)一步提高；采空區(qū)頂板的垮落或底板裂變易引起測(cè)溫儀表和導(dǎo)線的破壞和折斷，即使在用鋼套管保護(hù)的情況下也易被損壞；由于煤體的熱傳導(dǎo)能力非常弱，放熱影響的范圍很小，有時(shí)鉆孔即使已打到了火源邊緣附近1m的范圍內(nèi)，也無(wú)法測(cè)知高溫火源點(diǎn)的存在。優(yōu)點(diǎn)局限性測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

傳感器測(cè)溫法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、德國(guó)、波蘭等國(guó)已成功地應(yīng)用紅外測(cè)溫儀和紅外熱成像儀檢測(cè)了煤壁、煤柱與浮煤堆的自燃。國(guó)內(nèi)的兗州、開(kāi)灤、徐州等礦區(qū)采用紅外測(cè)溫儀對(duì)煤壁溫度進(jìn)行了測(cè)定，以?xún)贾莸V區(qū)為例，20世紀(jì)90年代末，該礦區(qū)曾對(duì)所屬的興隆莊煤礦、東灘煤礦、鮑店煤礦、南屯煤礦、濟(jì)二煤礦的煤巷進(jìn)行了紅外探測(cè)，共探測(cè)巷道21條，探測(cè)巷道長(zhǎng)度16030m，發(fā)現(xiàn)自燃高溫點(diǎn)7個(gè)。不足紅外測(cè)溫技術(shù)在煤礦現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，為煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作提供了新的手段。但是，由于除了煤炭自燃會(huì)造成紅外輻射能量場(chǎng)異常外，煤層原始地溫、井下環(huán)境、巷道風(fēng)量、井下機(jī)電設(shè)備、煤層內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常等因素也往往會(huì)造成紅外輻射能量場(chǎng)的異常，這些因素經(jīng)常造成誤判的發(fā)生。另外，由于煤體的熱傳導(dǎo)性能較差，熱量影響的范圍很小，加之當(dāng)前紅外測(cè)溫技術(shù)受障礙物影響大，有效測(cè)溫距離?。▏?guó)內(nèi)報(bào)道的最遠(yuǎn)探測(cè)距離為10m），當(dāng)火源或高溫隱患點(diǎn)離巷道表面較遠(yuǎn)時(shí)，紅外輻射測(cè)溫儀因感應(yīng)不到熱表面而顯得無(wú)能為力。測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

紅外測(cè)溫法任何物體只要溫度高于絕對(duì)零度，就會(huì)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(cè)溫法即是利用這一原理對(duì)煤體溫度進(jìn)行測(cè)定的，當(dāng)煤礦井下存在自燃隱患點(diǎn)時(shí)，往往會(huì)在附近形成紅外輻射能量場(chǎng)，煤體溫度越高，紅外測(cè)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(duì)煤自燃的發(fā)展程度作出判斷。原理測(cè)溫預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)法

熱敏電纜法熱敏電纜由雙股外表涂有熱敏材料的導(dǎo)線絞結(jié)而成。通常溫度下，熱敏材料處于絕緣狀態(tài)，當(dāng)溫度超過(guò)某一預(yù)先設(shè)定值時(shí)，兩根導(dǎo)線間的絕緣狀態(tài)受到破壞，從而對(duì)煤自然發(fā)火作出預(yù)報(bào)或報(bào)警。應(yīng)用熱敏電纜能夠進(jìn)行無(wú)間斷點(diǎn)的連續(xù)沿程監(jiān)測(cè)，但該方法也存在以下缺陷：①熱敏電纜為定溫感測(cè)，即當(dāng)溫度達(dá)到或超過(guò)某一定值時(shí)，才能發(fā)出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信號(hào)，而此前與之后的溫度變化特征則無(wú)法測(cè)知；②熱敏電纜測(cè)定溫度往往是以空氣為介質(zhì)通過(guò)熱輻射的方式進(jìn)行，但熱敏電纜外層絕緣護(hù)套大大削弱了其感受熱輻射的能力，使其反應(yīng)遲鈍；③熱敏材料導(dǎo)通后是不可恢復(fù)的，需要及時(shí)更換局部或全部熱敏電纜，維修工作量大；④熱敏電纜的連接和接頭處理也比較麻煩。這些缺陷的存在，在一定程度上限制了熱敏電纜的推廣應(yīng)用。氣體分析法

煤的自然發(fā)火過(guò)程可分為緩慢氧化階段、加速氧化階段和劇烈氧化階段三個(gè)不同的發(fā)展階段，不同階段對(duì)應(yīng)著不同的氣體產(chǎn)物種類(lèi)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(lái)識(shí)別煤炭自燃的發(fā)生及其發(fā)展程度的，是目前煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)用最廣泛的方法。指標(biāo)的種類(lèi)指標(biāo)的選用氣樣的可靠性判斷

氣體分析法

指標(biāo)的種類(lèi)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(guān)系：格雷哈姆系數(shù)、ΔO2、鏈烷比、C/H、烴指數(shù)等。指標(biāo)種類(lèi)一氧化碳（CO）一氧化碳在煤氧化自燃過(guò)程中出現(xiàn)較早、生成量較大、濃度增長(zhǎng)速度也較快，其濃度與煤體溫度之間存在明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是煤炭自然發(fā)火早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)非常靈敏的指標(biāo)氣體。CO產(chǎn)生量與煤溫度的關(guān)系曲線

由于CO的初始產(chǎn)生溫度比較低，持續(xù)溫度范圍寬，絕對(duì)生成量大，只要煤礦井下檢測(cè)出CO氣體持續(xù)存在，且濃度不斷穩(wěn)定增加，就可判斷此測(cè)點(diǎn)風(fēng)流的上風(fēng)側(cè)存在高溫隱患點(diǎn)或存在自燃火源。氣體分析法

指標(biāo)種類(lèi)一氧化碳（CO）氣體分析法

CO指標(biāo)在煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方面起到了積極的作用，但是CO的檢測(cè)溫度范圍較寬，從常溫一直到進(jìn)入激烈氧化階段都能夠檢測(cè)到CO，對(duì)煤自然發(fā)火發(fā)展到的階段較難給出準(zhǔn)確地判斷。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(fēng)條件的影響極大，這對(duì)CO濃度的測(cè)定造成了誤差，預(yù)報(bào)的可靠性也相應(yīng)降低。

CO的絕對(duì)生成量計(jì)算公式如下：式中，H——CO的絕對(duì)產(chǎn)生量，m3/min；

C——測(cè)點(diǎn)氣樣的CO濃度，10-6；

Q——測(cè)點(diǎn)的風(fēng)量，m3/min。為了減小漏風(fēng)等因素的影響指標(biāo)種類(lèi)一氧化碳（CO）氣體分析法

國(guó)內(nèi)平莊古山礦最早將CO的絕對(duì)生成量指標(biāo)用于煤自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，該礦通過(guò)對(duì)36個(gè)回采工作面的長(zhǎng)期觀測(cè)，得到了CO絕對(duì)生成量相應(yīng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)臨界指標(biāo)古山礦煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的CO指標(biāo)自然發(fā)火系數(shù)安全值加強(qiáng)觀測(cè)值自然發(fā)火預(yù)報(bào)值H（m3/min）<0.00490.0049~0.0059≥0.0059指標(biāo)種類(lèi)乙烯（C2H4）氣體分析法

乙烯（C2H4）是煤氧化自燃發(fā)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(guó)礦業(yè)大學(xué)曾在實(shí)驗(yàn)室對(duì)煤氧化升溫過(guò)程中C2H4的生成規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：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)出增加的趨勢(shì)。因此，煤礦井下若檢測(cè)到C2H4氣體則說(shuō)明煤體溫度已經(jīng)達(dá)到100℃以上，此時(shí)應(yīng)積極采取相應(yīng)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(zhǎng)焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無(wú)煙煤C2H4產(chǎn)生的臨界溫度/℃110120120130150150150160自1986年以來(lái)，棗莊柴里煤礦除采用CO指標(biāo)外，還采用C2H4作為指標(biāo)，成功預(yù)報(bào)了數(shù)十起早期煤自燃隱患。該礦的統(tǒng)計(jì)資料表明：利用C2H4指標(biāo)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率達(dá)92%。

指標(biāo)種類(lèi)乙炔（C2H2）氣體分析法

乙炔（C2H2）是煤進(jìn)入劇烈氧化階段的產(chǎn)物。C2H2出現(xiàn)較晚，產(chǎn)生的初始溫度值也較高，研究表明煤樣溫度在達(dá)到180℃之前往往不會(huì)產(chǎn)生C2H2氣體。在煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作中，若監(jiān)測(cè)到C2H2氣體，則表明井下煤自燃已經(jīng)發(fā)展到比較嚴(yán)重的程度，此時(shí)采取防滅火措施時(shí)一定要謹(jǐn)慎，防止引發(fā)爆炸事故而導(dǎo)致更大的災(zāi)難。遼寧撫順、鐵法等礦區(qū)在煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作中，認(rèn)為一旦在煤礦井下檢測(cè)到C2H2，則表明在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)存在已經(jīng)進(jìn)入燃燒階段的明火。氣體指標(biāo)格雷哈姆系數(shù)（Graham’sRatio）

格雷哈姆系數(shù)由煤氧化過(guò)程中CO、CO2濃度的增加量和O2濃度的減少量計(jì)算得到，其三種不同的組合方式如下：指標(biāo)種類(lèi)格雷哈姆系數(shù)氣體分析法

R1稱(chēng)二氧化碳指數(shù).煤自燃過(guò)程中往往會(huì)產(chǎn)生大量的CO2，相應(yīng)的R1值也較大。由于煤礦井下CO2來(lái)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(duì)CO2測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度造成影響。當(dāng)火災(zāi)由陰燃轉(zhuǎn)為明火燃燒時(shí)，原來(lái)產(chǎn)生的CO將燃燒成為CO2，因此，如果同時(shí)出現(xiàn)R1升高和R2降低的現(xiàn)象時(shí)，就表明火災(zāi)還在進(jìn)一步地發(fā)展。R2隨煤溫的變化關(guān)系，由圖可知ΔCO和ΔO2之間呈近似指數(shù)關(guān)系，R2值與煤體溫度之間存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可用于判定煤自燃的發(fā)展階段。由于煤礦井下的CO一般為煤的氧化自燃過(guò)程所產(chǎn)生，受其它因素的影響較小，且ΔO2的引入減小了風(fēng)流的影響，因此預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度相對(duì)較高。

指標(biāo)種類(lèi)格雷哈姆系數(shù)氣體分析法

雖然引入耗氧量（ΔO2）參數(shù)減小了新鮮風(fēng)流對(duì)R1和R2的影響，但流入的新鮮風(fēng)量過(guò)大時(shí)仍會(huì)產(chǎn)生影響，使這兩個(gè)指標(biāo)的可靠性降低，而R3指標(biāo)則基本不受新鮮風(fēng)流、瓦斯和注氮的影響。在火災(zāi)初期階段，R3值隨火災(zāi)的發(fā)展而變大；在充分燃燒階段，若O2%≥5%時(shí)R3值保持為一個(gè)常數(shù)。另外，火災(zāi)形成富燃料燃燒時(shí)，CO/CO2值將會(huì)快速變大。因此，R3指標(biāo)常被用于指示火災(zāi)的發(fā)展?fàn)顩r。煙煤CO/CO2比值隨煤樣溫度的變化曲線

指標(biāo)種類(lèi)格雷哈姆系數(shù)的應(yīng)用氣體分析法

一般以R2作為主要指標(biāo)，以R1作為輔助指標(biāo)，R3則主要用于風(fēng)流狀態(tài)變化很大的情況。正常情況下，R2值小于0.5％；R2值持續(xù)上升并超過(guò)0.5％，即表明該礦井中有自熱現(xiàn)象發(fā)生，此時(shí)應(yīng)積極采取措施防止災(zāi)害的發(fā)生；R2值超過(guò)1%時(shí)則說(shuō)明煤礦井下已經(jīng)發(fā)生煤炭自燃現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)積極采取措施防止災(zāi)害擴(kuò)大。指標(biāo)種類(lèi)格雷哈姆系數(shù)的應(yīng)用氣體分析法

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于煤礦井下情況復(fù)雜多變，差別較大，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用不同的臨界指標(biāo)

撫順礦區(qū)實(shí)測(cè)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(jí)階段15~301~23~7危險(xiǎn)階段30~402~57~10著火階段40以上5以上10以上撫順老虎臺(tái)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(yù)警值）0～0.45高溫氧化階段（臨界值）0.46～4開(kāi)始燃燒階段（報(bào)警值）4.1～9著火>9撫順老虎臺(tái)礦則根據(jù)自身情況，并總結(jié)多年的經(jīng)驗(yàn)，采用的指標(biāo)

指標(biāo)種類(lèi)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(lái)，在煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中得到了較廣泛的應(yīng)用，一定程度上改善了煤礦現(xiàn)場(chǎng)的自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)現(xiàn)狀，但是，格拉哈姆系數(shù)仍然存在一定的缺陷。格雷哈姆系數(shù)在氧氣消耗量很小的情況下精度很低，例如，當(dāng)氧氣消耗量小于0.3％時(shí)，利用格雷哈姆系數(shù)得到的結(jié)果就不再可靠，這個(gè)缺點(diǎn)也存在于其它含有氧氣消耗量的判別指標(biāo)中；格雷哈姆系數(shù)還受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(yùn)移過(guò)來(lái)的CO、CO2或進(jìn)入火區(qū)的空氣本身所攜帶的少量CO、CO2。氣體指標(biāo)

耗氧量（ΔO2）

在測(cè)知氮?dú)夂脱鯕鉂舛鹊那闆r下，氧氣的消耗量可表示為：此計(jì)算基于兩個(gè)假設(shè)：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(duì)于除氮?dú)庖酝獾钠渌栊詺怏w，一般情況下都簡(jiǎn)單的將其全視為氮?dú)?；火區(qū)中的氮?dú)鉀](méi)有被消耗，也沒(méi)有被增加（空氣流動(dòng)增加的氮?dú)獬猓?/p>

注意：注氮?dú)獾榷栊詺怏w的時(shí)候就不適用種類(lèi)：指標(biāo)種類(lèi)鏈烷比氣體分析法

一類(lèi)是長(zhǎng)鏈的烷烴氣體與甲烷的濃度（C2H6/CH4、C3H8/CH4

、C4H10/CH4）另一類(lèi)是長(zhǎng)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(shí)際情況選用不同的鏈烷比指標(biāo)

貴州六枝礦區(qū)煤自燃預(yù)測(cè)中采用的鏈烷比指標(biāo)自燃發(fā)展的階段正常階段危險(xiǎn)階段自燃階段C3H/8C2H60.02~0.060.10~0.120.15~0.18適用條件：對(duì)于發(fā)生在采空區(qū)的煤自燃高溫點(diǎn)，由于多為浮煤，破碎較為充分，且經(jīng)過(guò)了較長(zhǎng)的釋放時(shí)間，所吸附的烷烴基本上已釋放出來(lái)，適于應(yīng)用鏈烷比指標(biāo)對(duì)該類(lèi)煤自燃現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。指標(biāo)種類(lèi)鏈烷比氣體分析法

因素影響：①煤本身吸附的烷烴量不同；②吸附烷烴的釋放時(shí)間。煤中吸附的大量烷烴氣體改變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(shí)間的不同，鏈烷比表現(xiàn)出來(lái)的規(guī)律也不同，這就使得鏈烷比與煤氧化自燃發(fā)展階段之間的關(guān)系并不明顯。對(duì)于采掘工作面這些新破碎、剝落的區(qū)域，采用鏈烷比作為指標(biāo)進(jìn)行煤自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)存在一定的難度；指標(biāo)種類(lèi)

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，該指標(biāo)最早由印度學(xué)者Ghosh和Banerjee提出印度的應(yīng)用實(shí)踐表明：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(shí)，能夠?qū)鹪吹姆秶蛷?qiáng)度進(jìn)行判定；另外，利用C/H能夠區(qū)分煤火和木材火，從而可判定氣體成份的變化是否為煤自燃引起。但是，該比值受逸出瓦斯的影響較大，不適宜在高瓦斯礦井使用。氣體指標(biāo)烴指數(shù)

美國(guó)學(xué)者AnnG.Kim提出了以烴指數(shù)作為預(yù)測(cè)煤自燃的指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

式中，——烴類(lèi)物質(zhì)總量，單位10-6；當(dāng)實(shí)際檢測(cè)烴類(lèi)物質(zhì)總量為零時(shí)，默認(rèn)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(lèi)物質(zhì)總量越大時(shí)，相應(yīng)的R1指標(biāo)也越大，當(dāng)烴類(lèi)物質(zhì)總量為零時(shí)，該值為0；當(dāng)烴類(lèi)物質(zhì)僅為CH4一種時(shí)，該值為10指標(biāo)種類(lèi)烴指數(shù)氣體分析法

烴指數(shù)具有測(cè)定精度高的優(yōu)點(diǎn)，但這一指標(biāo)同樣存在易受井下其他區(qū)域氣體影響的缺陷，烴類(lèi)氣體總量較小時(shí)這一缺陷表現(xiàn)的更為明顯。為了克服這一缺陷，將這一指標(biāo)限制在烴類(lèi)氣體總量達(dá)到50×10-6以上時(shí)再使用。另外，大量研究結(jié)果表明：煤樣溫度在達(dá)到100℃以后，高階烴類(lèi)氣體才開(kāi)始大量產(chǎn)生。因此，烴指數(shù)用于煤自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的及時(shí)性有待進(jìn)一步研究。

烴指數(shù)指標(biāo)的應(yīng)用烴指數(shù)R1對(duì)應(yīng)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(diǎn)>100井下存在高溫火源點(diǎn)指標(biāo)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(shì)，或煤溫超過(guò)一定值該指標(biāo)就會(huì)發(fā)生明顯變化，且隨煤溫的升高變化趨勢(shì)穩(wěn)定。規(guī)律性同一煤層或采區(qū)的煤在熱解時(shí)產(chǎn)生指標(biāo)所涉及氣體的初始溫度基本相同或差別不大，生成量與煤溫有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且重復(fù)性較好?？蓽y(cè)性

現(xiàn)有的儀器設(shè)備能夠及時(shí)檢測(cè)到指標(biāo)所涉及氣體的產(chǎn)生和變化，且方便準(zhǔn)確。原則指標(biāo)的優(yōu)用氣體分析法

各國(guó)煤自燃發(fā)火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的指標(biāo)體系國(guó)家預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)指標(biāo)主要指標(biāo)輔助指標(biāo)中國(guó)CO、C2H4、C2H2CO/ΔO2、C2H6/CH4波蘭COCO/ΔO2俄羅斯COC2H6/CH4美國(guó)COCO/ΔO2英國(guó)CO、C2H4CO/ΔO2印度CO、CO/ΔO2CO2/ΔO2、C/H日本CO、C2H4CO/ΔO2、C2H6/CH4德國(guó)COCO/ΔO2法國(guó)COCO/ΔO2國(guó)內(nèi)采用的是以CO、C2H4、C2H2等為主的綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)指標(biāo)體系氣體分析法在煤礦現(xiàn)場(chǎng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)煤炭自燃災(zāi)害的防治工作起到了一定的積極作用。局限性：由于氣體分析法主要通過(guò)分析煤礦井下氣體成分及其濃度變化實(shí)現(xiàn)煤自燃的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，而井下風(fēng)流及復(fù)雜的環(huán)境不可避免的對(duì)這些參數(shù)的測(cè)定造成較大的影響，加之當(dāng)前監(jiān)測(cè)技術(shù)手段的限制，誤報(bào)或延遲報(bào)警現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。這是目前氣體分析法急需解決的問(wèn)題，也是當(dāng)前煤自燃防治領(lǐng)域的主要研究課題之一。解決方案：針對(duì)氣體分析法應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，近年來(lái)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究人員提出了氣體吸附濃縮技術(shù)，認(rèn)為通過(guò)對(duì)井下氣體進(jìn)行吸附與濃縮，能夠提高氣體監(jiān)測(cè)的靈敏度，達(dá)到提前預(yù)報(bào)的目的，并增強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的及時(shí)性和可信度。相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：通過(guò)吸附與濃縮，C2H4的檢出溫度由之前的100℃以上降低到50℃左右。指標(biāo)的優(yōu)用氣體分析法

煤自燃指標(biāo)氣體的吸附濃縮檢測(cè)技術(shù)及裝置

系統(tǒng)低溫吸附裝置檢測(cè)器高溫解吸裝置氣體分析法

采用氣體濃縮技術(shù)，提高煤自燃微量指標(biāo)氣體檢出精度，實(shí)現(xiàn)自燃的早期預(yù)報(bào)。該氣體檢測(cè)精度比現(xiàn)有技術(shù)提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí)微量有機(jī)氣體濃縮檢測(cè)

原理圖氣體分析法

煤自燃指標(biāo)氣體的吸附濃縮未濃縮分析結(jié)果:氣體分析法

煤自燃指標(biāo)氣體的吸附濃縮濃縮后分析結(jié)果:氣體分析法

煤自燃指標(biāo)氣體的吸附濃縮

對(duì)比煤升溫過(guò)程中吸附濃縮前后氣體組分可知，經(jīng)吸附濃縮后，相同溫度下可檢測(cè)到的組分?jǐn)?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?jiàn)，吸附濃縮效果明顯，使檢測(cè)出指標(biāo)氣體的初始溫度平均提前了60~90℃左右，并提高了各組分氣體檢測(cè)的靈敏度，尤其是對(duì)低濃度氣體效果顯著。氣體分析法

煤自燃指標(biāo)氣體的吸附濃縮在1987年坎伯蘭礦并發(fā)生的火災(zāi)中，一個(gè)取樣孔中CO濃度在連續(xù)幾天低于5ppm后突然增加到50至200ppm，是火勢(shì)發(fā)展了嗎?經(jīng)分析，原來(lái)是由于取樣泵的電動(dòng)機(jī)位于上風(fēng)側(cè)而取樣管漏氣吸收了電機(jī)的廢氣所致。因此，驗(yàn)證氣樣的可靠性十分重要。氣樣的可靠性判斷氣體分析法

氣體濃度變化趨勢(shì)特里克特比率（Tr）：

可靠性判斷方法：氣樣的可靠性判斷氣體分析法

應(yīng)用氣體濃度變化趨勢(shì)判斷氣樣的可靠性需要建立在操作者具備豐富防火經(jīng)驗(yàn)和全面掌握煤礦井下情況的基礎(chǔ)上，充分考慮各種因素之后才可作出舍棄某個(gè)氣樣分析結(jié)果的決定，防止誤判而錯(cuò)失采取有效防火措施的最佳時(shí)機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，只要煤礦井下環(huán)境不發(fā)生劇烈的變化，如爆炸、巷道嚴(yán)重垮塌、防火墻被破壞造成積水或空氣的流入流出、大氣壓力急劇變化引起大量新鮮空氣或CO2、CH4流入等，井下氣體組分的變化趨勢(shì)應(yīng)該是和緩平滑的。氣樣采集、分析完成后，若分析結(jié)果與該氣體的整體變化趨勢(shì)很不一致，則應(yīng)考慮舍棄該氣樣的分析結(jié)果。氣體濃度變化趨勢(shì)氣樣的可靠性判斷氣體分析法

特里克特比率（Tr）：

一般來(lái)說(shuō)，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(duì)氣樣結(jié)果進(jìn)行分析篩選的，是判斷氣樣可靠性的有效工具。特里克特比率的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：將氣樣的分析結(jié)果代入上述公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果即可對(duì)氣樣的可靠性進(jìn)行分析并作出取舍。對(duì)于煤自燃來(lái)說(shuō)，當(dāng)Tr值大于1.0時(shí)，則說(shuō)明該氣樣值得懷疑，應(yīng)綜合分析現(xiàn)場(chǎng)情況后再對(duì)其做出取舍；而當(dāng)氣樣分析得到的Tr值大于1.6時(shí)，則意味著氣樣因某種因素的干擾而失去使用價(jià)值，應(yīng)予以舍棄。通過(guò)分析氣樣的可靠性，可以幫助決策者減少誤判。我國(guó)指標(biāo)氣體優(yōu)選方法我國(guó)指標(biāo)氣體優(yōu)選方法我國(guó)指標(biāo)氣體優(yōu)選方法我國(guó)指標(biāo)氣體優(yōu)選方法

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

井下分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)礦井火災(zāi)多參數(shù)色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)人工取樣分析20世紀(jì)70年代以前，煤礦現(xiàn)場(chǎng)大多采用人工取樣方式進(jìn)行分析。作為傳統(tǒng)的取樣方式，人工取樣方式目前應(yīng)用依然十分廣泛。人工取樣分析方法投資少、簡(jiǎn)單易行、適用性強(qiáng)，但存在工作量大、間隔時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)等不足。

自動(dòng)取樣分析20世紀(jì)80年代，煤礦開(kāi)始普及氣相色譜分析法，并研制成功了束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在同期也得到了較快地發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了取樣分析工作的自動(dòng)化。煤炭自燃指標(biāo)氣體的采樣分析方式有兩種：

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

發(fā)展沿革

20世紀(jì)70年代，英國(guó)開(kāi)始將束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于煤礦井下火災(zāi)的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并取得了較好的效果1981年，平莊古山礦建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此后束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸在棗莊柴里礦、兗州南屯礦等礦井得到了推廣應(yīng)用早期的束管監(jiān)測(cè)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(lái)，束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到了很大的改進(jìn)，能夠?qū)2、N2、CO、CH4、CO2、H2、C2H4、C2H6、C3H8、C2H2等多種氣體成分進(jìn)行分析，精度也得到了很大的提高。

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)通過(guò)束管將監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣體取樣到地面進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)煤自然發(fā)火的發(fā)展階段作出判斷

組成：采樣系統(tǒng)：由抽氣泵和管路組成控制裝置：主要由三通實(shí)現(xiàn)對(duì)井下多個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行巡回取樣氣樣分析：一般采用氣相色譜儀對(duì)氣樣進(jìn)行分析數(shù)據(jù)貯存、顯示和報(bào)警：分析儀器輸出的模擬信號(hào)可用圖形顯示，采用記錄儀對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄或采用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行貯存，必要時(shí)也可對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行打印。當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果超過(guò)臨界指標(biāo)時(shí)可進(jìn)行聲光報(bào)警。圖14地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

束管敷設(shè)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置束管敷設(shè)的要求主要有

：

巷道內(nèi)的束管敷設(shè)高度一般不低于1.8m，束管用吊臺(tái)掛鉤吊掛；束管的敷設(shè)應(yīng)平、直、穩(wěn)；束管管線與動(dòng)力電纜線路之間的距離一般應(yīng)不小于0.5m，同時(shí)要避免同其它管線交叉；束管入口處必須安設(shè)濾塵器；整條束管一般至少要安設(shè)3個(gè)貯/放水器。

束管敷設(shè)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

束管監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)滿(mǎn)足以下原則

：總回風(fēng)道和集中回風(fēng)道應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)選擇圍巖穩(wěn)定、前后5m范圍內(nèi)無(wú)分支巷道并靠近巷道末端的位置，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在距巷道頂板0.5m處的巷道中心線上；超過(guò)煤層自然發(fā)火期的分層工作面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在上分層回風(fēng)側(cè)的停采線處；回采巷道在上分層出現(xiàn)過(guò)高溫點(diǎn)的地方，要靠頂板設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；各分層巷道有通風(fēng)設(shè)施時(shí)應(yīng)在該設(shè)施回風(fēng)側(cè)1m的頂板上設(shè)點(diǎn)；采區(qū)內(nèi)的丟煤處，巷道內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)，丟頂煤，留三角煤，分層巷道的盲巷及溜煤眼上方均應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)；采掘工作面有明顯升溫征兆的區(qū)域必須設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；火區(qū)密閉必須設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在高負(fù)壓區(qū)，從全負(fù)壓角度考慮，只要漏風(fēng)風(fēng)流經(jīng)過(guò)易自然發(fā)火處，則負(fù)壓最高處最容易反映煤自然發(fā)火隱患處的真實(shí)情況；測(cè)點(diǎn)處應(yīng)能夠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，若其流經(jīng)測(cè)點(diǎn)，則會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成很大的影響；測(cè)點(diǎn)處應(yīng)具有恒定的漏風(fēng)量，防止風(fēng)流變化對(duì)氣體的分析造成影響。

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

防堵、防漏和防凍堵塞的主要原因：礦塵和冷凝水的積聚；解決方法：應(yīng)在井下取樣點(diǎn)進(jìn)氣口、傳感器或分析器氣樣入口等處安設(shè)粉塵過(guò)濾。從吸氣口至井底的束管管路中還需設(shè)置吸濕器，安裝數(shù)量應(yīng)根據(jù)吸氣口和束管沿途的溫度差而定，一般不能少于3個(gè)。漏氣的主要原因：束管接頭和抽氣負(fù)壓的影響；解決方法：束管與束管間可用直徑為10mm的銅管聯(lián)接，所有接口均用環(huán)氧樹(shù)脂封閉。

防凍：還應(yīng)采取措施防止從鉆孔到分析室的束管因冬季地面氣溫低造成結(jié)露凍結(jié)

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)

目前所采用的分析方式一般為負(fù)壓采樣、色譜分析，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)區(qū)域的24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控或人工設(shè)定監(jiān)測(cè)時(shí)間。其技術(shù)參數(shù)如表：指標(biāo)技術(shù)參數(shù)控制束管監(jiān)測(cè)路數(shù)12~60路且可進(jìn)行擴(kuò)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(cè)管系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)

地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

存在問(wèn)題束管管線較長(zhǎng)、維護(hù)工作量大氣體從井下傳輸至地面的過(guò)程中，由于管路較長(zhǎng)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現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障，將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果相關(guān)儀器的穩(wěn)定性、可靠性也有待進(jìn)一步提高基于以上原因，一些已經(jīng)安裝了束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的煤礦，并不能正常使用，而仍采用人工采樣分析的方法對(duì)易發(fā)火地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一般來(lái)說(shuō)，由于新建礦井束管系統(tǒng)管路相對(duì)較短，地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的適用性更強(qiáng)些。

井下分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)是將地面分析單元置于距監(jiān)測(cè)地點(diǎn)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(hào)的形式傳輸?shù)降孛嬷行恼具M(jìn)行集中監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)煤自燃的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。該系統(tǒng)每套井下分站可實(shí)現(xiàn)對(duì)井下多個(gè)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)取氣樣進(jìn)行分析，可對(duì)CH4、CO、O2等指標(biāo)氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)指標(biāo)技術(shù)參數(shù)監(jiān)測(cè)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(duì)8個(gè)監(jiān)測(cè)地點(diǎn)進(jìn)行取樣分析取樣距離<2km信號(hào)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(cè)系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)：

該系統(tǒng)氣樣采集管路較短，克服了地面分析型束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容易漏氣的缺點(diǎn)；抽氣管路不經(jīng)過(guò)井筒，維護(hù)簡(jiǎn)單；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)通訊電纜進(jìn)行傳輸，能夠比較準(zhǔn)確地將井下的氣體分析結(jié)果傳輸給地面監(jiān)測(cè)站；存在問(wèn)題：

需要敷設(shè)大量的專(zhuān)用電纜線路，初期投入較大；現(xiàn)有氣體傳感器在穩(wěn)定性、靈敏度和使用壽命等方面尚有不盡人意的地方，價(jià)格相對(duì)比較昂貴，種類(lèi)相對(duì)偏少

礦井火災(zāi)多參數(shù)色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：自動(dòng)取樣器、專(zhuān)用色譜分析儀、數(shù)據(jù)處理工作站以及束管采樣

自動(dòng)取樣器：有12路束管接口，通過(guò)對(duì)自動(dòng)取樣器的控制可循環(huán)采集各路束管的氣樣進(jìn)行分析；留有手動(dòng)進(jìn)樣口，可以分析人工采集的各監(jiān)測(cè)地點(diǎn)的氣樣專(zhuān)用色譜分析儀：采用并聯(lián)雙柱、三柱同時(shí)進(jìn)樣和1臺(tái)儀器2個(gè)柱箱分別控溫的結(jié)構(gòu)，并配備了TCD、FID、FPD、ECD多種檢測(cè)器和專(zhuān)用色譜分離柱

數(shù)據(jù)處理工作站實(shí)現(xiàn)的功能：①分析得到氣樣的成分及各自濃度；②對(duì)自動(dòng)取樣器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣；③根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)井下煤自然發(fā)火情況進(jìn)行分析、提示、報(bào)警等礦井火災(zāi)多參數(shù)色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)于一些邊遠(yuǎn)地區(qū)的中小型礦井群，可將氣相色譜儀等相關(guān)儀器組裝放于車(chē)內(nèi)，如CA-9000型移動(dòng)式礦井氣體分析系統(tǒng)，使用過(guò)程中可直接將該系統(tǒng)運(yùn)至需分析的地點(diǎn)，使用與維護(hù)較簡(jiǎn)便

第三節(jié)外因火災(zāi)的監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：發(fā)展現(xiàn)狀系統(tǒng)組成：①中心站；②信息傳輸裝置；③傳感器和執(zhí)行裝置。

監(jiān)測(cè)傳感器：分類(lèi)：感溫傳感器：燃燒生成物傳感器；CO2傳感器

動(dòng)作：煙流溫度和煙霧濃度達(dá)到預(yù)定報(bào)警限已達(dá)到預(yù)定報(bào)警限的煙流到達(dá)傳感器

傳感器響應(yīng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

發(fā)展現(xiàn)狀

目前國(guó)外煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍采用的先進(jìn)技術(shù)有：紅外瓦斯傳感器；在線瓦斯?jié)舛刃Ｕb置；本安型PLC分站的應(yīng)用；傳感器就地?cái)嚯姽δ?；現(xiàn)場(chǎng)總線在安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用；數(shù)字通訊方式，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IP尋址方式，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；與生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的互動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)整合。圖16

礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)井下分站和傳感器對(duì)煤礦井下的各種安全及生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將信息及時(shí)傳輸?shù)降孛嬷行恼?。中心站監(jiān)測(cè)軟件根據(jù)預(yù)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(hào)。同時(shí)，中心站對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

系統(tǒng)組成

監(jiān)測(cè)傳感器

分類(lèi)感溫傳感器：感溫傳感器感受火災(zāi)生成的熱煙流并作出響應(yīng)，即感受某一點(diǎn)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）。燃燒生成物傳感器：

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(gè)電極間的空氣離子化，并在兩電極間形成離子電流。煙霧進(jìn)入傳感器感應(yīng)室后俘獲離子化分子，使兩電極間的離子電流減小，通過(guò)測(cè)量分析離子電流的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧濃度的監(jiān)測(cè)。②光電式煙霧傳感器：該類(lèi)傳感器利用煙塵的減光或散光特性對(duì)光強(qiáng)度的影響測(cè)定煙霧濃度變化。

CO傳感器

CO傳感器是我國(guó)常用的一種火災(zāi)監(jiān)測(cè)傳感器，它通過(guò)煙流自行擴(kuò)散或機(jī)械泵吸入方式感應(yīng)煙流中的CO并測(cè)定其濃度。CO2傳感器：目前煤礦使用的CO2傳感器主要有KGQ11型和GRH5型等型號(hào)，其中，KGQ11型CO2傳感器在煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相對(duì)較多，

監(jiān)測(cè)傳感器

動(dòng)作當(dāng)火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)的煙流溫度、煙霧濃度等參數(shù)達(dá)到一定值時(shí)，監(jiān)測(cè)傳感器將作出響應(yīng)。監(jiān)測(cè)傳感器的的動(dòng)作需要滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件：

煙流溫度和煙霧濃度達(dá)到預(yù)定報(bào)警限：指?jìng)鞲衅魉谖恢玫臒熈鳒囟然驘熿F濃度達(dá)到的定值。礦井火災(zāi)時(shí)期，溫度和煙霧濃度參數(shù)要達(dá)到報(bào)警限需要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，這一時(shí)間稱(chēng)為達(dá)到報(bào)警限的時(shí)間（t1），該時(shí)間的長(zhǎng)短與報(bào)警限值有關(guān)，預(yù)定報(bào)警限越低，t1時(shí)間越短，反之則t1時(shí)間越長(zhǎng)已達(dá)到預(yù)定報(bào)警限的煙流到達(dá)傳感器：在火源位置，溫度和煙霧濃度達(dá)到報(bào)警限之后，含有多種氣體成分的高溫?zé)熈鬟€需隨風(fēng)流擴(kuò)散傳播至傳感器位置才能被傳感器檢知并報(bào)警，在傳感器安設(shè)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮這一因素，盡量將傳感器安設(shè)位置選擇在易發(fā)火區(qū)域，從而減小高溫?zé)熈鲾U(kuò)散傳播到達(dá)傳感器的運(yùn)行時(shí)間t2。

傳感器響應(yīng)：由于傳感器往往需要一定的響應(yīng)時(shí)間，當(dāng)已達(dá)到報(bào)警限的高溫?zé)熈鞯竭_(dá)傳感器處后，還需經(jīng)歷一段時(shí)間傳感器才會(huì)動(dòng)作。現(xiàn)有監(jiān)測(cè)傳感器的響應(yīng)時(shí)間t3一般為30s~60s.近年來(lái)，國(guó)內(nèi)相繼開(kāi)發(fā)出幾種裝置和儀器設(shè)備，如KJS型帶式輸送機(jī)火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、DMF型膠帶輸送機(jī)自動(dòng)滅火系統(tǒng)、DHM型硐室與皮帶自動(dòng)灑水滅火系統(tǒng)以及之后改進(jìn)型的此類(lèi)裝置和儀器設(shè)備（如MZS-1型等）。這些系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，對(duì)礦井外因火災(zāi)的防治工作起到了一定的促進(jìn)作用，但是，誤報(bào)、延報(bào)等情況在煤礦現(xiàn)場(chǎng)仍時(shí)有發(fā)生?？傮w上看，由于現(xiàn)階段礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)受到傳感器種類(lèi)少、穩(wěn)定性差、易損耗、價(jià)格昂貴等因素的制約，加之當(dāng)前許多礦區(qū)對(duì)該系統(tǒng)的管理、應(yīng)用和維護(hù)并不完善，外因火災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)的整體水平仍然不能完全滿(mǎn)足當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的需要，該系統(tǒng)還有待進(jìn)一步改進(jìn)與提高。第三節(jié)外因火災(zāi)的監(jiān)測(cè)第四節(jié)火源位置的探測(cè)與判別煤自然隱蔽性強(qiáng)，在發(fā)火初期，高溫火源點(diǎn)往往范圍較小，一般不到幾平方米。如果在自燃災(zāi)害發(fā)生后準(zhǔn)確探測(cè)到火源點(diǎn)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(diǎn)復(fù)雜環(huán)境的限制，迄今，各種原理的探測(cè)儀器均難以準(zhǔn)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(duì)性的滅火措施，使滅火工作陷于十分被動(dòng)的局面。所以，煤礦井下煤自燃隱蔽火源位置的探測(cè)技術(shù)，成為防滅火工作者一直努力探索的重要課題之一。

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

氣體分析法溫度探測(cè)法火災(zāi)診斷法同位素測(cè)氡法測(cè)電阻率法地質(zhì)雷達(dá)法磁探測(cè)法無(wú)線電波法遙感法計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬法

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

氣體分析法

氣體分析法是通過(guò)監(jiān)測(cè)指標(biāo)氣體出現(xiàn)的初始溫度和濃度變化趨勢(shì)，對(duì)煤自燃發(fā)展的程度進(jìn)行分析，并對(duì)煤自燃火源點(diǎn)位置、范圍作近似的判定。目前，現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用工藝主要有井下氣體測(cè)定法、地面鉆孔氣體分析法和示蹤氣體法。井下氣體測(cè)定法：通過(guò)人工取樣或束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)自然發(fā)火區(qū)域的氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠?qū)γ鹤匀嫉陌l(fā)展程度及其大致范圍進(jìn)行判斷，但較難實(shí)現(xiàn)對(duì)自燃火源點(diǎn)的準(zhǔn)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(cè)。該方法要求氣體能不斷向上運(yùn)移而不與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，要使氣體能擴(kuò)散至地面，礦井通風(fēng)必須是正壓通風(fēng)，雖能大致確定自燃火源的位置，但它受到采深、自燃火區(qū)上覆巖層性質(zhì)、地表大氣流動(dòng)狀況的影響較大，一般只作為探測(cè)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(huì)發(fā)生分解的特性，將示蹤氣體注入預(yù)計(jì)的發(fā)火區(qū)域，通過(guò)監(jiān)測(cè)其分解物，從而間接測(cè)定出該區(qū)域的煤體溫度，并大致判斷煤自燃火源點(diǎn)的位置，但這一方法對(duì)高溫火源點(diǎn)的具體位置與范圍的確定較為困難。

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

溫度探測(cè)法直接測(cè)溫法：在地面或井下向可能發(fā)生自燃的地方打鉆，在鉆孔中安設(shè)測(cè)溫儀或溫度探測(cè)器，根據(jù)測(cè)定的最高溫度點(diǎn)來(lái)確定火源位置。紅外測(cè)溫法：煤礦井下發(fā)生煤炭自燃時(shí)，往往會(huì)在巷道表面產(chǎn)生紅外輻射能量場(chǎng)，該方法通過(guò)提取分析巷道表面輻射能量場(chǎng)變化的異常信息，對(duì)煤自燃火源點(diǎn)進(jìn)行判斷。但由于紅外探測(cè)技術(shù)受探測(cè)距離的影響，目前仍局限于距離較近煤巷、煤柱、浮煤的自燃火源點(diǎn)探測(cè)，對(duì)于較遠(yuǎn)區(qū)域隱蔽火源的探測(cè)尚無(wú)實(shí)質(zhì)性進(jìn)展預(yù)埋溫度探頭測(cè)溫法

：在工作面回采過(guò)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(yù)埋一溫度探頭，由于所埋溫度探頭有電池與無(wú)線電信號(hào)發(fā)射裝置，當(dāng)其所在位置處的溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度報(bào)警點(diǎn)時(shí)，溫度探頭將向外發(fā)射特定的無(wú)線電信號(hào)并被安設(shè)于采區(qū)內(nèi)的無(wú)線電接收裝置接收，根據(jù)接收到的信號(hào)判斷具體節(jié)點(diǎn)號(hào)，從而確定出火源點(diǎn)的位置。溫度探測(cè)法是最直接且最可靠的，具有定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，但存在工作量大、投入多的缺點(diǎn)

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

火災(zāi)診斷法（MFD)

該方法主要是基于烴指數(shù)這一指標(biāo)，利用鉆孔采集數(shù)據(jù)的方法對(duì)煤自燃區(qū)域進(jìn)行判斷。通過(guò)布置一定數(shù)量的鉆孔，利用抽氣泵抽取測(cè)點(diǎn)氣樣并進(jìn)行分析，從而初步得到各測(cè)點(diǎn)烴指數(shù)原始數(shù)據(jù)。

MFD方法的應(yīng)用規(guī)則：（1）某區(qū)域測(cè)孔均檢測(cè)到大量（高溫火源點(diǎn)的判定臨界值）的煤自燃烴類(lèi)產(chǎn)物時(shí)，則該區(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(gè)鉆孔，其中一個(gè)檢測(cè)到大量（高溫火源點(diǎn)的判定臨界值）的煤自燃烴類(lèi)產(chǎn)物時(shí)，則認(rèn)為靠近該鉆孔的區(qū)域存在自燃隱患點(diǎn)

MFD火源探測(cè)法工藝圖地面氣樣采集裝置MFD方法用于火源探測(cè)時(shí)的幾種情況。MFD判定方法的幾種情況

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

同位素測(cè)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增強(qiáng)的特性，通過(guò)在地面探測(cè)氡氣的變化規(guī)律，對(duì)煤自燃火源的位置、范圍和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。但是由于造成氡氣異常的原因非常復(fù)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(huì)造成類(lèi)似的結(jié)果，因此，即使測(cè)出氡氣異常的范圍也不能完全確定為自燃火源位置。

測(cè)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）的結(jié)構(gòu)狀態(tài)和含水性變化不大，電阻率基本保持不變。但是，由于煤自燃直至燃燒過(guò)程的影響，附近煤層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)及其含水性將發(fā)生較大的變化，并引起煤層及周?chē)鷰r石電阻率的變化。煤自燃初期，由于空氣中的水分逐漸凝積，使得裂隙中的水分增加，導(dǎo)電性增強(qiáng)，導(dǎo)致電阻率下降；自燃發(fā)展后期，由于遺煤燃燒比較充分，煤層結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化較大，水分也全部蒸發(fā)掉，電阻率值較高。

地質(zhì)雷達(dá)法原理：超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，遇有高溫時(shí)反射速率將發(fā)生變化。利用地質(zhì)雷達(dá)法探測(cè)火源時(shí)，由于波的衰減過(guò)快，并且在井下非連續(xù)介質(zhì)中進(jìn)行溫度的定性或定量分析缺乏準(zhǔn)確性和可靠的對(duì)比參數(shù)，對(duì)煤自燃火源的探測(cè)效果并不明顯。

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

磁探測(cè)法人工磁場(chǎng)探測(cè)法在開(kāi)采有自燃傾向性的煤層時(shí)，用氣體或液體向采空區(qū)輸入預(yù)先磁化好的鐵磁性物質(zhì)，隨后用安裝在采空區(qū)上方的沿地表移動(dòng)的測(cè)量裝置，測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度值。若有自燃火源時(shí)，位于火源點(diǎn)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(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度增大。當(dāng)達(dá)到其居里溫度時(shí)，其磁化率消失，相應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度為零。居里溫度是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度。天然磁場(chǎng)探測(cè)法

煤層上覆巖石中一般含有大量的菱鐵礦及黃鐵礦結(jié)核，煤層自燃時(shí)上覆巖石受到高溫烘烤，其中鐵質(zhì)成分發(fā)生物理化學(xué)變化，往往形成磁性礦物，天然磁場(chǎng)探測(cè)法即是根據(jù)這個(gè)特性對(duì)火源進(jìn)行探測(cè)的。磁探測(cè)法只適用于煤層或頂、底板巖層中存在鐵磁性物質(zhì)或能夠撒布鐵磁性物質(zhì)的地方

煤自燃隱蔽火源的探測(cè)技術(shù)

無(wú)線電波法將溫度傳感器所測(cè)物理量轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)線電波傳出采空區(qū)，由巷道內(nèi)的接收機(jī)接收，再將電信號(hào)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(duì)煤自燃火源點(diǎn)進(jìn)行判斷。

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(yīng)和邊界裂隙等綜合因素來(lái)判斷分析火區(qū)位置與范圍。該法主要用于大面積煤田火區(qū)的探測(cè)，其探測(cè)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(jì)算機(jī)數(shù)值模擬法

利用傳熱學(xué)理論、多孔介質(zhì)濾流理論建立井下火源點(diǎn)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)研究采場(chǎng)空氣流動(dòng)規(guī)律和采場(chǎng)火災(zāi)氣體濃度規(guī)律來(lái)確定火源點(diǎn)位置。測(cè)量?jī)x器KZ-D02α杯測(cè)氡儀埋坑實(shí)物圖GPSα探杯實(shí)例1：某礦綜放面火區(qū)探測(cè)煤礦地形地貌實(shí)例1：某礦綜放面火區(qū)探測(cè)測(cè)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)平面布置圖實(shí)例1：某礦綜放面火區(qū)探測(cè)測(cè)值平面圖實(shí)例1：某礦綜放面火區(qū)探測(cè)異常值立體圖實(shí)例1：某礦綜放面火區(qū)探測(cè)

火源中心平面圖實(shí)例1：某礦綜放面火區(qū)探測(cè)原理：采用地質(zhì)探測(cè)與鉆孔測(cè)溫相結(jié)合的方式，首先探測(cè)出松散垮落煤體的分布范圍，找出存在自然發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)域，再通過(guò)打鉆測(cè)溫來(lái)進(jìn)一步分析火區(qū)的范圍與發(fā)展程度。實(shí)例2：某露天礦火區(qū)探測(cè)采用探地雷達(dá)進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，測(cè)線布置及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試如圖。

測(cè)線布置圖現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布線圖實(shí)例2：某露天礦火區(qū)探測(cè)

垮落松散區(qū)域的判別

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試圖垮落松散區(qū)域平面圖

實(shí)例2：某露天礦火區(qū)探測(cè)

溫度測(cè)試實(shí)物圖火區(qū)溫度測(cè)試示意圖

鉆孔測(cè)溫

測(cè)溫孔

結(jié)合探地雷達(dá)探測(cè)結(jié)果，采用選用WRNK191鎧裝熱電偶對(duì)8～9m間距的鉆孔溫度進(jìn)行測(cè)試。實(shí)例2：某露天礦火區(qū)探測(cè)

區(qū)分布范圍和發(fā)展程度三維立體圖

火區(qū)分布范圍的判定

對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出火區(qū)的溫度三維分布圖實(shí)例2：某露天礦火區(qū)探測(cè)火區(qū)范圍與發(fā)展程度的判定

區(qū)分布范圍和發(fā)展程度等值線圖北部未剝離區(qū)域?qū)嵗?：某露天礦火區(qū)探測(cè)

外因火災(zāi)火源分支的判定

判定方法

原理：對(duì)于上行通風(fēng)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，主干風(fēng)路不會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，逆轉(zhuǎn)只會(huì)發(fā)生在旁側(cè)支路；而對(duì)于下行通風(fēng)，風(fēng)流逆轉(zhuǎn)則發(fā)生在主干風(fēng)路

步驟：首先，依次假設(shè)火源點(diǎn)位于不同的煙流分支，分析找出對(duì)應(yīng)情況下的煙流分支和正常分支，并將分析結(jié)果記錄在相應(yīng)的表格中，其中，火源分支用“”表示，煙流分支用“”表示，正常分支用“－”表示。然后，將不同假設(shè)條件下的分析結(jié)果分別與實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，分析結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果一致則說(shuō)明假設(shè)條件成立，從而可推斷得知火源點(diǎn)的所在分支。

外因火災(zāi)火源分支的判定

判定實(shí)例上行通風(fēng)時(shí)火源點(diǎn)的判定（一）

A礦采用上行通風(fēng)方式，其通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)如圖20所示。某次火災(zāi)時(shí)期，該礦通過(guò)煙霧傳感器監(jiān)測(cè)到存在煙氣的分支有2-4、4-5、5-6、5-7和7-8，利用上述條件可對(duì)火源點(diǎn)所在分支進(jìn)行判定。

為了便于火源所在分支的判定，在此借助一個(gè)簡(jiǎn)表進(jìn)行輔助分析。在表的第一列中給出所有監(jiān)測(cè)到煙氣的分支，然后對(duì)各種可能情況逐一進(jìn)行分析判定：假設(shè)7-8分支為火源分支，由于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)為上行通風(fēng)，該分支不可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)，因此其它各分支中均沒(méi)有煙氣存在；假設(shè)5-7分支為火源分支，由于整個(gè)風(fēng)流沒(méi)有發(fā)生逆轉(zhuǎn)，此時(shí)火災(zāi)煙氣只能在5-7和7-8分支中。依此類(lèi)推，逐一進(jìn)行分析判定，并記錄相應(yīng)的分析結(jié)果。由表可知，只有當(dāng)2-4分支發(fā)生火災(zāi)時(shí)，才能滿(mǎn)足已知條件，即在分支2-4、4-5、5-6、5-7和7-8中有煙氣存在，由此可以判定火源點(diǎn)位于2-4分支。圖20A礦發(fā)生火災(zāi)后的煙侵情況A礦火源點(diǎn)位于不同分支時(shí)的煙侵區(qū)注：“

”表示火源分支，“×”表示煙流分支，“－”表示正常分支。判定實(shí)例上行通風(fēng)時(shí)火源點(diǎn)的判定（二）

B礦采用上行通風(fēng)方式，其通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)如圖所示。某次火災(zāi)時(shí)期，該礦通過(guò)煙霧傳感器監(jiān)測(cè)到存在煙氣的分支有4-8、4-7、5-6、5-7、6-9、7-8、8-9和9-10，其中發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的旁側(cè)支路為4-8、5-6和6-9。

已知B礦發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的旁側(cè)支路有4-8、5-6和6-9，則火源點(diǎn)不可能位于這三條分支中。另外，若假設(shè)發(fā)火巷道為9-10分支，則不會(huì)出現(xiàn)旁側(cè)支路的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，煙霧也不會(huì)擴(kuò)散至上述如此多的分支，故火源點(diǎn)不可能位于9-10分支。因此，火源點(diǎn)可能位于5-7、4-7、7-8或8-9中。按照相同方法，分別假設(shè)火源點(diǎn)位于分支5-7、4-7、7-8或8-9，并對(duì)對(duì)應(yīng)假設(shè)條件下的各分支狀況進(jìn)行分析，分析結(jié)果如表所示。由表可知，只有當(dāng)7-8分支發(fā)生火災(zāi)時(shí)，才能滿(mǎn)足已知條件，即在分支4-8、4-7、5-6、5-7、6-9、7-8、8-9和9-10中有煙氣存在，由此可以判定火源點(diǎn)位于7-8分支。圖B礦發(fā)生火災(zāi)后的煙侵情況B礦火源點(diǎn)位于不同分支時(shí)的煙侵區(qū)判定實(shí)例下行通風(fēng)時(shí)火源點(diǎn)的判定（一）

C礦采用下行通風(fēng)方式，其通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)如圖所示。某次火災(zāi)時(shí)期，該礦通過(guò)煙霧傳感器監(jiān)測(cè)到存在煙氣的分支有9-10、8-