气体分析法预测预报煤炭自燃
煤层自燃倾向性的鉴定方法
煤层自燃倾向性的鉴定方法在煤炭开采和利用的过程中，煤层自燃是一个不容忽视的安全隐患。
了解煤层的自燃倾向性，并采取相应的预防措施，对于保障煤矿的安全生产至关重要。
那么，如何准确鉴定煤层的自燃倾向性呢？这就需要依靠一系列科学有效的鉴定方法。
首先，我们来了解一下什么是煤层自燃倾向性。
简单来说，它是指煤层自身发生自燃的难易程度。
煤层自燃倾向性的鉴定，主要是通过对煤的物理化学性质进行分析和测试，来评估煤在特定条件下自燃的可能性。
目前，常用的煤层自燃倾向性鉴定方法主要包括以下几种：一是吸氧法。
这种方法是通过测量煤在一定温度和压力下对氧气的吸附量，来判断煤的自燃倾向性。
吸氧量大的煤，其自燃倾向性相对较高。
在实验中，将煤样置于特定的容器中，通入氧气，然后利用仪器测量氧气的吸附量。
通过对不同煤样吸氧量的对比和分析，可以得出煤的自燃倾向性等级。
二是氧化速度法。
该方法是基于煤在氧化过程中温度的变化来评估自燃倾向性。
将煤样放入恒温箱中，在一定的氧气浓度和温度条件下，监测煤样温度的上升速度。
温度上升快的煤，其自燃倾向性较强。
通过对温度变化曲线的分析，可以判断煤的自燃倾向性。
三是着火点温度法。
着火点温度越低，煤的自燃倾向性就越高。
实验时，将煤样加热，观察其开始燃烧的温度。
这个温度就是煤的着火点温度。
通过比较不同煤样的着火点温度，可以对煤层的自燃倾向性进行鉴定。
除了上述实验室方法外，还有一些现场观测的方法也可以辅助判断煤层的自燃倾向性。
比如，观察煤层的地质赋存条件。
如果煤层埋藏较浅、厚度较大、裂隙发育良好，那么就更容易与空气接触，增加自燃的风险。
此外，煤层周围的水文地质条件也会影响自燃倾向性。
如果煤层含水量低，干燥通风良好，也会提高自燃的可能性。
再比如，观察煤矿开采过程中的现象。
如果在采煤工作面或巷道中发现有局部温度升高、有异味气体产生、煤壁出现“挂汗”等现象，都可能预示着煤层有自燃的倾向。
在进行煤层自燃倾向性鉴定时，需要注意以下几点：首先，煤样的采集要具有代表性。
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 ： ０ ８～０ ２０ ６—２ ９
（ ） 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
煤矿安全监控子系统
一、煤炭自燃
燃烧期（着火阶段） ①煤的氧化进一步加剧，温度快速升至着火点（一般褐煤
小于300度，烟煤在320～380度，无烟煤大于400度）而燃 烧，生成大量的一氧化碳、二氧化碳以及碳氢化合物等可 燃性气体。 ②特点: 煤氧化剧烈，生成大量一氧化碳及碳氢化合物， 经常伴有煤焦油味、烟雾，甚至出现明火。
CO急剧上升点温度： 褐煤 80～ 90℃
二、煤炭自燃预测预报
煤低温氧化过程的产物及规律 4、不同种类的煤，同一指标气体的出现温度及生成量不
同。一般随煤的变质程度的增高，出现温度升高，生成量 而降低。通常，C2H4（或C2H6.C3H8）大于100℃时出现， C2H2在高温阶段出现（大于180℃）或不出现。 5、随氧化温度的升高，消耗的O2增大，表现为氧气浓度 逐渐降低，通常变质程度高的煤，氧气浓度下降的慢。
物理吸附 化学吸附 化学反应
煤氧复合是一个非常复杂的物理、化学过程，煤能否自燃 是煤体氧化放热和向周围环境散热这两大因素相互作用的 结果。
一、煤炭自燃
煤的自燃过程
•温度T
•Ts
•60～80℃
•T0
•风化
•准备期
•自热期
•燃烧期 •时间t
•图1 煤的自燃过程示意图
一、煤炭自燃
准备期（潜伏期） ①在低温下，煤吸附（包括物理吸附和化学吸附）大气中
编制色谱仪的程序和其他气体同时监测而不受某种气体浓 度高低的影响,成功的解决了双氢焰检测器带来的噪声问 题。
三、束管监测系统
KSS-200主要技术参数 1、控制束管路数：12～30路(可扩充)； 2、运行时间：24小时连续监测或人工设定； 3、分析成分：O2、N2、CO、CO2、CH4、
C2H6.C2H4、C2H2； 4、气体检测范围： O2：0～25%； N2：70～98%； CO、C2H6.C2H4、C2H2：0～50%； CH4、CO2：0～80%； 5、监测距离可达到30Km
煤矿自然发火预测预报制度
煤矿自然发火预测预报制度
是指通过对煤矿内部温度、气体浓度、风流状态等因素进行监测和分析，预测煤矿发生自然发火的可能性，并及时发布预警信息，以便采取措施防止和控制事故的发生。
煤矿自然发火预测预报制度通常包括以下几个方面：
1. 监测系统：建立煤矿内部温度、气体浓度、风流状态等参数的实时监测系统，可以通过传感器、仪器设备等进行数据采集和传输。
2. 数据分析：对监测系统采集到的数据进行处理和分析，利用统计学方法、数学模型等手段进行预测和预报。
可以利用历史数据和实时数据进行模型训练和优化，提高预测准确性。
3. 预警发布：根据预测结果，及时发布预警信息。
预警信息可以通过各种媒体渠道进行发布，如煤矿内部广播系统、手机短信、互联网等。
4. 风险评估：对煤矿发生自然发火的风险进行评估，根据预测结果和风险评估结果，制定相应的应对和控制措施。
5. 应急措施：根据预警信息和风险评估结果，采取相应的应急措施，如调整通风系统、减少火源、增加防火墙等，以防止和控制自然发火事故的发生。
煤矿自然发火预测预报制度的建立和实施，可以提高煤矿安全生产水平，减少自然发火事故的发生，保障矿工生命安全和煤矿设备的安全稳定运行。
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浅谈矿井煤炭自燃标志性气体的确定
图 １试验装置及系统示意图
１ ． 风机 ２ ． 流量 计 ３ ． 观 察孔 ４ ． 集气孔 ５ ． 控制 阀 ６ ． 保温石棉 ７ ． 隔板 ９ ． 温 控器 １ ０ ． 加热 丝 Ｕ． 煤样罐 １ ２ ． 测温热 电偶 １ ３ ． 温度 指示 ２试 验煤样
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
为了考察煤在 常温 下的氧化 性，在井下取样后将煤样装入煤样 袋 中，袋 口扎严 ，在热前对袋 内空气成份进行 了分析 ，一些煤样在 常温有 ｃ ｚ ｝ ｋ 生成 ，说明 ３ 煤在常温 下解吸产生 ｃ 。 般地 ， ｃ Ｏ ｚ 、 ｃ Ｈ ４ 和ｃ ｅ 是煤样中的原生气 体， 不宜作指标气体，
一
度为 ９ ９ ． ９ ９ ９ ％） 。在分析 ｃ Ｏ 、ｃ Ｏ ｚ 和ｃ Ｈ 气体 时，采用柱长 Ｏ ． ７ 米、 内径 ３ Ｉ Ｉ ｌ ｌ Ｉ ｌ 、充填 Ｔ Ｄ ｘ 一０ １的不锈钢柱，并加接 Ｏ ． ２米 的镍触媒转化 炉；载气 为高纯氮 （ 纯度 为 ９ ９ ． ９ ９ ９ ％） ，助燃气体为压缩空气，燃 气为 高纯氢 （ 纯度 为 ９ ９ ． ９ ９ ９ ％） 。气样 在色谱柱分离后经转化炉流 入检测 器。两类 气体分别进行分析。使用仪器的检测精度 ：碳氢类 为０ ． ０ １ Ｐ Ｐ ｍ ，Ｃ Ｏ类 气体为 １ Ｐ Ｐ ｍ 。
４ 试 验 结 果 分 析
和双氢火焰检测器 。在分析 ｃ Ｈ 、ｃ ２ ｝ Ｉ 、ｃ 。 ｝ ｉ ６ 、ｃ 。 Ｈ 等烷烃类气体时， 采用柱长 ５米、内径 ３ 衄 、充填 Ｇ Ｄ Ｘ 一５ ０ ２的不锈钢柱 ；载气为高纯 氮 （ 纯度为 ９ ９ ． ９ ９ ９ ） ，助燃气体 为压缩 空气 ，燃气 为高纯氢 （ 纯
煤炭自燃预测预报及防治技术
煤炭自燃预测预报及防治技术作者：曲晟易来源：《科学与财富》2017年第28期摘要：本文总结煤炭自燃预测预报技术，其中预测技术包括煤的自燃危险性预测、煤的自燃危险区域判定、煤层自燃发火期预测等技术；预报技术包括气体分析法、测温法、气味分析法等技术；煤自燃防治措施主要有灌浆技术、阻化剂技术、惰化技术等。
关键词：煤炭自燃；预测预报；防治措施中图分类号：TD453 文献标识码：A我国有56%的煤矿存在自然发火问题，矿井火灾事故是一大突出灾害。
目前，煤炭自燃已成为制约我国煤炭工业高产、高效的主要灾害之一。
本文对煤炭自燃的预测预报技术和防治措施的应用及发展进行了总结分析。
一、煤炭自燃预测预报技术（一）预测技术。
预测技术是在煤层尚未出现自然发火征兆之前（潜伏期），采取不同方法对煤炭自燃危险性、易自燃危险区域、自然发火期等重要火灾参数指标做出超前判识的一种技术。
1、煤的自燃危险性预测。
煤炭自燃危险性预测技术主要包括煤自燃倾向性实验测试法、综合评判预测法。
（1）自燃倾向性实验测试法。
煤自燃倾向性的测试方法很多，主要包括：绝热测试法、着火点温度法、双氧水法（H2O2）、静态吸氧法、高温活化能法、差热分析法（DTA）、热重法（TG）、交叉点法（CPT）。
其中，绝热测试法被公认为是最科学、最准确的测试方法，但是由于其耗时长而未能得到广泛应用。
（2）综合评判预测法。
陈立文等对影响煤层自燃危险程度内、外因素，进行主观判断、分析评分，应用模糊数学理论，对开采煤层自燃危险程度进行综合评判预测。
王省身、蒋军成等人运用神经网络的方法，以影响开采煤层自燃危险性的三个主要因素作为预测指标，预测煤层自燃的危险程度。
施式亮、刘宝琛等用防火系数作为预测指标，建立了人工神经网络的时间序列煤自然发火预测模型来判断自然发火程度。
2、煤自燃危险区域判定。
煤自燃危险区域的探测方法主要有：经验统计法、无线电波法、地质雷达探测法、遥感技术、地面物探法、气体探测法。
煤自燃指标气体及极限参数实验研究
煤自燃指标气体及极限参数实验研究摘要:为了掌握王洼二矿煤自然发火特征,采用西科大XKIII型煤自然发火实验台对1.5t煤进行了煤自燃全过程模拟实验,测试出该矿开采煤样实验发火期为25天,掌握了自燃过程中温度的变化及对应气体的变化规律,测算了开采煤层煤样的最小浮煤厚度、下限氧浓度、上限漏风强度等极限参数,为该矿煤自燃灾害的预防提供了依据。
关键词:煤自燃特征参数实验发火期最小浮煤厚度煤自燃发火期是预测井下煤自燃灾害发生的重要指标之一,实验自然发火期即为在实验条件下,使松散煤体从供风开始到冒青烟所经历的时间。
它反映实验条件下的最短自然发火期,其意义在于确定各类煤体相对自然发火性的强弱。
近二十年,世界各主要产煤国先后建立了静态模拟煤层自燃过程的大型自然发火实验台(其中法国的实验台装煤5t、美国的13t、前苏联的4t、英国的1t)。
根据实验结果,从煤自燃的氧化性和放热性两个方面对煤的自燃性进行了考察。
该实验采用我国最大的煤自然发火实验台(西安科技大学XKIII型)进行煤自然发火过程的实验研究,较好地模拟了煤实际条件下的自燃过程及特征参数,其测试的自燃性及自然发火期与实际情况基本相符。
1 实验原理及过程煤自然发火是由于煤与氧接触时发生化学吸附和化学反应放出热量,当放出热量大于散发的热量时,煤温上升而导致发火。
煤低温自然发火实验就是该过程的模拟,即在实验条件下,依靠煤自身氧化放热升温,考察其煤温、氧气消耗量、一氧化碳产生量以及其它气体的变化规律。
1.1 实验原理该实验装置主要采用西安科技大学XKIII型实验发火台,可以模拟现场散热情况、漏风状况及浮煤厚度,以井下温度(15～30℃)作为实验起始温度,利用煤氧化放热引起自然升温,连续检测实验炉内各点煤样的温度、气体变化情况,以研究煤的低温氧化放热特性,预测煤的自燃倾向性及自然发火期。
1.2 实验条件及过程在实验前从王洼二矿煤矿采集混煤2t,用塑料编织袋包装,运送到实验地点。
煤炭自燃火灾的指标气体及检测技术
定 煤体 自燃 的发 展程 度 。
１ 煤 炭 自然 指 标 气 体
１ １ 指标 气体 ．
煤 层 发 火 过程 中 ， 将产 生 一 系 列 反 映煤 炭 氧 化 和燃烧 程度 的指标 气 体 ， 以利 用 指 标 气 体 产 生 量 可 及 其变 化率 和相 互 间 的关 系 ， 进 行 煤 层 火 灾 的早 来
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第 ５期
刘
灿
董正坤
冯
景
煤炭 自燃火 灾的指标气体及检测技术
７
煤 炭 自燃 火 灾 的指 标 气 体及 检 测 技 术
刘 灿 ， ｒ 董正坤。冯 ，
（． １ 西安石油大学 电子工 程学院 ， 陕西 西 安 ３ 宝鸡秦源煤业有 限公 司 ， ． 陕西 宝鸡
段后 ， 碳原子数多 的烷烃释放速度 （ 单位 重量 煤样 单 位温 升 下 的释放 量 ） 快 。 越
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８
陕
西
煤
炭
２ ０ ０７
在 煤氧 化初期 ， 甲烷 的产 生 主要是 解 吸 的结 果 ，
通 过上 述 划 分 ， 除选 用 各 种 单一 气 体 指标 作 为 判定 煤 自燃 程 度 的表 征参 数 外 ， 可选 用 Ｃ Ｃ 还 Ｏ／ Ｏ、 Ｃ ／ ２ ６Ｃ Ｈ ／ ２ 、 ２ ／ ２ ６等 气 体 的 比 值 Ｈ４Ｃ Ｈ 、 ３ ８ＣＨ６ ＣＨ４Ｃ Ｈ 作为 判定 煤 自燃 程 度 的 表征 参 数 。 目前 ， 内外 煤 国 矿在 气体 分析 法 的应 用 中 ， 主要 使 用 的 自然 发 火 指
收稿 日期 ：０７— ７—１ ２０ ０ ６ 作者简介 ： 灿 （ ９０一） 男 ， 刘 １８ ， 湖南衡 阳人 ，０６年毕业 于 西安科 ２０
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气体分析法预测预报煤炭自燃
煤炭氧化自燃不仅会引发矿井火灾，破坏井下绿色开采环境，甚至还将导致瓦斯爆炸，严重威胁工作人员的生命健康，造成煤炭资源的浪费。
在实践中，检测煤层或煤堆排出的气体浓度是公认的一种跟踪与预测煤炭自燃与自热的有效方法。
大量的研究表明：煤炭低温氧化过程中释放的CO2和CH4气体有些是氧化产生的，有些是煤炭中本身就存在的，同时它们的浓度变化规律不强，因此，CO2和CH4不能作为预测预报煤炭自燃的指标气体。
但是，一些研究表明：可以通过煤炭氧化过程中释放的CH4、C2H6、C3H8、C4H10等烷烃气体的浓度比值对煤炭自燃发展阶段进行判断，这一指标通常被称为链烷比。
链烷比主要分为两类：一类为C2H6、C3H8、C4H10与CH4的浓度比值；一类为C3H8、C4H10与C2H6的浓度比值。
实际应用中应该选择哪个比值作为判定指标需根据不同矿区的实际情况决定。
生产实践中采用最多的预测预报煤炭自燃的指标气体是CO，有两方面的原因：一是煤炭氧化时在较低温度（30～40℃）下即可产生CO；二是CO生成量和温度之间呈指数变化关系，具有一定的规律性和可测性。
通过气体分析法，一旦发现煤炭有自燃征兆，可以采用徐州吉安研发的普瑞特防灭火技术，该技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
一方面，水浆生成泡沫之后，缓慢形成凝胶，能把大量的水固结在凝胶体内，避免了浆液中大量水流失或者溃浆的缺点，大幅度提高了浆水在采空区里的滞留率；另一方面，形成的凝胶能以泡沫为载体对采空区的高、中、低位火源或浮煤大范围全方位的覆盖，且能固结90%以上水分并形成凝胶层，防火时能持久保持煤体湿润并隔绝氧气，灭火时能长久地吸热降温，防止火区复燃。