煤层自然发火指标气体的选择方法

煤自然发火规律及指标气体优选研究煤自然发火规律及指标气体优选研究煤自然发火除了受环境温度、煤水分及其它因素影响外，更主要是受氧气、一氧化碳、氮气及水蒸气浓度影响，因此研究不同类型、温度及煤水分的煤自然发火规律与其指标气体优选，对煤炭储量的资源的利用及煤的聚烃分子的结构特征有着重要的意义。

为了研究不同煤样品自然发火规律及指标气体优选，我们建立了一款燃烧的煤样品检测装置，该装置具有温室实验室，火焰检测传感器，气体传感器，氢、碳、氧仪器及水分分析仪，可用来保证实验数据准确可靠。

首先，将不同煤样进行温度和水分预处理，并将其放入到燃烧室中。

在实验前先做煤的发火时间测量，当发热室内火焰温度达到400摄氏度时，即可视为自然发火。

随后使用气体传感器及氢、碳、氧仪器等设备检测燃烧室中的CO、CO2、N2浓度等指标气体，同时使用水分仪测量燃烧前后各样品的紧度水分。

经过上述分析后，形成一系列数据，可以用来得出不同煤样必然发火的规律，以及不同温度、煤水分下煤样优选指标气体的比较和研究结果。

若可以研究出不同煤样、不同温度、不同煤水分下的煤自然发火规律及指标气体优选的规律性，有助于提高煤的质量，防止煤自燃等。

除此以外，该研究还可以为煤炭储量的资源的利用和煤的聚烃分子的结构特征的研究奠定基础，有着重要的实用意义。

基于上述有关煤自然发火规律及指标气体优选研究设想，本文将在此基础上进行实验研究，并按照实验安排，以更为详细的案例记述本实验过程，以针对性地研究出煤自然发火规律及指标气体优选规律，为全面研究煤自然发火提供可行性策略。

本文实验研究釉里，将试料进行温度预处理，把不同煤范围温度下（1100，1200，1300，1400，1500）的试料放入到燃烧室中，并采用试灼法检测煤的发火时间；同时使用气体传感器及氢、碳、氧仪器等设备检测燃烧室中的CO、CO2、N2浓度等指标气体，同时使用水分仪测量燃烧前后各样品的紧度水分，以便观察多个维度的影响，深入分析不同温度下煤的燃烧行为变化规律，优选出自然发火的指标气体及相关的温度等数据。

第51卷第12期2020年12月Safety in Coal Mines Vol.51 No. 12 Dec. 2020移动扫码阅读D O I：10.13347 /j.c n k i.m k a q.2020.12.045王伟.煤层自然发火标志气体及临界值确定[J].煤矿安全,2020,51 (12) :219-223.WANG Wei. Ascertainment of Coal Spontaneous Combustion Mark Gas and Critical V alue[j]. Safety in Coal Mines, 2020. 51( 12): 219-223.煤层自然发火标志气体及临界值确定王伟I’2,3(1.煤炭科学研究总院，北京100013;2.煤科集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺113122;3.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁抚顺113122)摘要：以神东矿区5个不同煤层为研究对象，利用程序升温实验优选出神东矿区煤层自然发火标志气体，得出了不同温度条件下C0产生速率，通过现场测试工作面回风隅角及采空区C O和02体积分数，划分采空区散热带和氧化带的宽度，建立回风隅角C0指标临界值的计算模型，最终给出回风隅角C0指标临界值。

结果表明：神东矿区煤层自然发火标志气体为C O、C2H4、C2H2，可分别作为煤自然发火初期、加速阶段和激烈氧化阶段的标志气体；正常开采条件下，回风隅角C0指标临界值为90x10'当上升至350X K T6时，采空区遗煤已达临界温度（60〜70尤）。

关键词：自然发火；标志性气体；临界值;C0产生速率；临界温度中图分类号：T D75+2.2 文献标志码：A文章编号：1003-496X(2020) 12-0219-05Ascertainment of Coal Spontaneous Combustion Mark Gas and Critical ValueWANG Wei1，2,3(\.China Coal Research Institute, Beijing100013, China;2.China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Research Institute, Fushun113122, China;3.State Key Laboratory o f Coal Mine Safety Technology, Fushun113122, China) Abstract: Based on five seam coal samples from Shendong Mining Area as the study objects, the spontaneous combustion mark gases were optimized using the temperature programming experiment. Meanwhile, the CO gas production rate under different temperature conditions was obtained. The CO and 02volume fraction of return air corner and goaf was tested at the field, and the width of heat dissipation zone and oxidation zone was also divided. The computational model of CO index critical value in return air c omer was established. The study results showed that the mark gas of coal spontaneous combustion in Shendong Mining Area was CO, C2H4and C2H2which can be used as the sign for the coal spontaneous combustion initial stage, the acceleration stage and the intense oxidation stage. The critical value of the CO index in return comer was 90xl0~6. When the CO volume fraction reached 350xl0'6, the gob coal had reached the critical temperature which was 60 ^to 70 Tl.Key words: spontaneous combustion; mark gas; critical value; CO gas production rate; critical temperature《煤矿安全规程》(2016)“防灭火”部分增加了 “开采容易自燃和自燃煤层时，必须开展自然发火 监测工作，建立自然发火监测系统，确定煤层自然 发火标志气体及临界值，健全自然发火预测预报及 管理制度”的内容(第二百六十一条)[11。

煤层自燃发火指标气体的选择及预测预报应用郭一铭; 何启林【期刊名称】《《安徽理工大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(039)003【总页数】6页(P60-65)【关键词】自燃; 指标气体; 热分析; 色谱分析; 预测预报【作者】郭一铭; 何启林【作者单位】安徽理工大学能源与安全学院安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TD75煤炭自燃火灾是矿井安全生产的主要灾害之一[1-2]。

煤炭自燃火灾早期的预测预报的优势在于早在煤体还未出现冒烟或者明火的现象之前，就可以依据温度以及指标气体等参数，提前察觉到其自燃势头，便能在火灾萌芽阶段对煤炭自燃进行有效控制。

可见，煤炭自燃火灾早期的预测预报是防止火灾或减少损失一种行之有效的手段。

现阶段，预测预报方法主要有两种，温度检测法以及指标气体分析法[3-9]。

国内外学者对此进行了大量的研究工作，经相关实验研究表明，煤体氧化过程中能解析出很多种气体，比如一氧化碳(CO)、氢气(H2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、丙烷(C3H8)、乙炔(C3H6)等等。

可以借助煤低温氧化实验对煤炭的低温氧化规律性展开研究，同时该实验可以针对低温氧化气体产物的属性与它的变化规律进行分析，从而进一步优选出相应的气体产物作为指标气体进行对煤炭自燃发火的预测预报[10-13]。

基于煤的热解试验，可借助气体分析法来预测预报自燃发火，根据热解实验析出气体的析出顺序以及生产量受温度影响的规律来实现针对煤炭自燃预测预报的目的[14-15]。

本文针对官地煤矿8煤层煤容易自燃特性，为防止和减少8煤层煤自燃火灾发生，选取官地煤矿8煤层具有代表性的工作面(29403工作面)煤层的煤样，对此进行低温氧化实验，进行煤自燃标志气体分析并研究煤中放出的气体成分和含量，观察研究气体成分和含量随温度升高而变化的规律，接着优选出标志气体，从而达到预测预报煤炭自燃发火的目的。

煤层自燃倾向性的鉴定方法(图文)我国目前预测自然(1)在实验室确定自燃倾向性等级;(2)根据本矿或条件相似(近)矿井或采区的已有的自然发火的统计资料，确定待采(或本)煤层的自然发火期。

发火的方法有：一、煤层自燃倾向性的鉴定方法1992年版的《煤矿安全规程》执行说明规定采用吸氧量法。

即“双气路气相色谱仪吸氧鉴定法”，鉴定结果按表10-4-1分类(方案)确定自燃倾向性等级。

[最专业的安全生产管理-风险世界网]二、煤层自然发火期的估算方法及其延长途径1、煤层的自然发火期估算方法目前我国规定采用统计比较和类比的方法确定煤层的自然发火期。

其方法如下：(1)统计比较法，矿井开工建设揭煤后，对已发生自然发火的自然发火期进行推算，并分煤层统计和比较，以最短者作为煤层的自然发火期。

计算自然发火期的关键是首先确定火源的位置。

此法适用于生产矿井。

(2)类比法，对于新建的开采有自燃倾向性的煤层的矿井，可根据地质勘探时采集的煤样所做的自燃倾向性鉴定资料，并参考与之条件相似区或矿井，进行类比而确定之，以供设计参考。

此法适用于新建矿井。

2、延长煤层自然发火期的途径煤炭自燃的发展过程受自燃倾向性(即低温时的氧化性)、堆积状态、通(漏)风强度(风量和风速)以及与周围环境的热交换条件等多种因素影响，其发展速度是可以通过人为措施而改变的，因此，煤层的自然发火期是可以延长的。

其途径有：1)减小煤的氧化速度和氧化生热，减小漏风，降低自热区内的氧浓度;选择分子直径较小、效果好的阻化剂或固体浆材，喷洒在碎煤或压注至煤体内使其充填煤体的裂隙，阻止氧分子向孔内扩散。

2)增加散热强度，降低温升速度。

增加遗煤的分散度以增加表面散热量;对于处于低温时期的自热煤体可用增加通风强度的方法来增加散热;增加煤体湿度。

三、外因火灾预测外因火灾预测可遵循如下程序：(1)调查井下可能出现火源(包括潜在火源)的类型及其分布;(2)调查井下可燃物的类型及其分布;(3)划分发火危险区(井下可燃物和火源(包括潜在火源)同时存在的地区视为危险区)。

煤层自然发火预测预报制度及管理制度为了贯彻落实《防灭火规定》及上级文件精神，根据《煤矿安全规程》（2016）第261条“开采容易自然和自然煤层时，必须开展自然发火监测工作，建立自然发火监测系统，确定煤层自然发火标志气体及临界值，健全自然发火预测预报制度及管理制度”的规定。

结合我矿实际情况，特制定煤层自然发火预测预报制度及管理制度一、煤层自然发火预测预报制度1、我矿现开采的煤层属于自燃煤层，且煤尘具有爆炸性，所以矿井所有采掘工作面都必须建立自然发火预测预报制度。

2、矿井自然发火预测预报工作由总工程师负责，具体业务由通风工区负责组织实施。

3、采区和回采工作面回采结束45天后必须全部撤出设备，进行永久性封闭。

建立永久性防火密闭，必须预留灭火灌浆及防火观察孔门、风窗、风桥等通风设施，也应按防灭火的要求正确选择位置砌筑。

4、防火密闭的气体、温度，每周进行一次检测，同时对流水温度也要进行测定。

取出的气样及时进行气体化验室分析。

5、防火密闭如出现气体温度升高、有 CO出现、或水温升高等现象，必须立即报总工程师，并采取措施防止自然火灾的发生。

6、对全矿井自然发火危险区进行定期、系统的观测。

观测点应选在：采空区回风侧防火墙处，回采工作面上隅角、采区回风巷中，观测内容为： CO、CO2、CH4、O2等气体成分，气温、水温、风量以及密闭内外压差和表面自然发火征兆。

7、采用 CO的相对量和绝对量，以及格雷姆系数作为自然发火的预报指标。

8、利用束管监测系统对个别采空区有害气体含量进行监测，取样分析等。

9、教育从业人员了解矿井自然发火的征兆，如发现自然发火的预兆时，及时向有关领导和调度室汇报。

10 、由通风工区负责每月对全矿的总回风巷、采区回风巷进行一次详细的自然发火征兆观察，从大范围上分析井下有无自燃发火。

11、通风工区每周安排专人对井下综采工作面的上隅角、综采工作面回风巷和采空区回风密闭及其它可能发热的地点进行一次全面观测。

3#煤层自然发火标志气体及临界值确定王永敬【摘要】为做好综放工作面自然发火分级预警,以主采的3#煤层为研究对象,通过程序升温实验、现场测试及统计分析的方法,优选出煤层的自然发火标志气体和确定得到工作面采空区、回风隅角和回风流中CO指标临界值,并依此建立了工作面煤自然发火分级复合指标预警体系.结果表明:采空区、回风隅角和回风流中CO浓度临界值分别为242×10-6、59.6×10-6和20×10-6;各个区域建立绿(I级)、蓝(II 级)、橙(III级)和红(IV级)共4级预警响应.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)004【总页数】6页(P195-199,204)【关键词】综放工作面;自然发火;标志气体;临界值;预警体系【作者】王永敬【作者单位】煤炭科学研究总院,北京 100013;煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁沈阳 110016;煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁抚顺 113122【正文语种】中文【中图分类】TD75+2.2煤自燃火灾是威胁煤矿安全生产的5大灾害之一[1-4]，全国近80%的开采煤层具有自燃倾向性，国有重点煤矿开采的厚煤层大部分都存在煤自然发火问题[5-6]。

每年因煤火引起的灾害事故超过4 000起，造成了重大人员伤亡和财产损失。

工作面采空区煤自燃已严重威胁着矿井安全生产。

为此《煤矿安全规程》第二百六十一条及其执行情况说明规定：“开采容易自燃和自燃煤层时，必须开展自然发火监测工作，建立自然发火监测系统，确定煤层自然发火标志气体及临界值，健全自然发火预测预报及管理制度。

”近年来，自然发火标志气体优选和临界值大多通过实验室实验利用气体分析法获得[7-10]。

而CO产生受煤层本身性质、采掘条件等因素影响，仅靠实验获得其临界值已不能准确指导现场实际生产。

新疆哈密某矿主采3#煤层，吸氧量为0.99 cm3/g，属于容易自燃煤层，存在低温易氧化等特点。

红柳林煤矿4-2煤层自然发火标志气体陕煤集团神木红柳林矿业有限公司神木 719300摘要:为了提升红柳林煤矿防灭火技术管理，建立健全煤层自燃预测预报制度，预防矿井煤层自然发火事故发生，针对红柳林煤矿4-2煤层自然发火标志气体及临界值确定展开专项技术研究分析，以期对同类条件下的矿井防灭火工作提供一定的借鉴作用。

关键词：4-2煤；自然发火标志气体；临界值；确定及分析；1引言《煤矿安全规程》（2022 年版）第二百六十一条的执行说明：标志气体，是指由于自然发火而产生或因自然发火而变化的，能够在一定程度上表征自然发火状态和发展趋势的火灾气体，主要包括 CO、烷烃气体、烯烃气体和炔烃气体等[1]。

自然发火标志气体CO的指标临界值应当根据煤层自燃具体情况通过实验研究、现场测试和统计分析进行确定；《煤矿安全规程》第一百三十五条规定的风流中CO浓度限值不超过0.0024%是职业健康指标，不是自然发火临界值，因此通过确定指标气体在不同条件下的参数能够对煤层自然发火进行早期预测预报。

2 4-2煤层自然发火标志气体指标实验室分析煤在氧化过程时要产生多种气体，且各种气体产生的最低温度，以及气体生成量和煤温之间的关系因煤氧化难易程度不同而异，其中能用来预报煤炭自然发火程度的气体称为煤炭自然发火标志气体。

煤炭开采过程中通过测试优选适用的自然发火标志气体及其指标可为煤炭自燃火灾早期预报提供必要的前提条件，同时也使得在实际开采过程中的煤炭自燃防治工作更具有针对性。

2.1实验方法通过实验仪器对煤自然发火过程进行模拟，即一定量的煤在实验条件下进行程序升温，分析各温度段气体产物的种类、浓度及煤样温度变化特性，据此优选适用的自然发火标志气体及其指标。

2.2实验设备煤自然发火标志气体实验模拟系统所需装置主要有程序升温氧化实验装置、气相色谱仪组成。

程序升温氧化实验装主要由气体质量流量控制器、程序控温箱、预热气路、铜质煤样罐、温度控制系统、数据采集与处理系统等组成。

煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法 AQ T1019-2006ICS 13.100D 09备案号: 17333-2006 AQ中华人民共和国安全生产行业标准AQ/T 1019-2006煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法Then忧thod of 伊s chroma问~phy anaIysis and index optimizati侃 for m缸&#9><>039;k院附of spontaneous combustion of coal stratum2006-02-27 发布 2006-05-01 实施国家安全生产监督管理总局发布163AQ/T 1019-2006前言为规范煤层标志气体的优选、使用和分析，预防煤层自然发火事故，加强安全生产工作，根据有关法律法规和标准，特制定本标准。

164本标准由国家安全生产监督管理总局提出。

本标准由国家安全生产监督管理总局归口。

本标准起草单位 z煤炭科学研究总院抚顺分院.本标准主要起草人z杨宏民、罗海珠、梁运涛、牛广坷。

1 范围煤层自然发火标志气体色谱分析及指标优选方法AQ/T 1019-2006本标准规定了煤层自然发火标志气体种类、气相色谱分析技术条件和分析方法。

规定了煤层自然发火标志气体及指标优选方法。

本标准适用于煤层自然发火标志气体的气相色谱分析及预测预报指标的优选。

2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB 482 煤层煤样的采集方法GB/T 5274 气体分析校准用混合气体的制备称量法MT 142 煤矿井下气体采样方法MT/T 757 煤矿自然发火束管监测系统通用技术条件3 术语和定义3.13.23.33.4本标准采用以下定义。

煤炭自燃预测预报中如何选择指标气体？井下采空区一旦发生煤炭自燃，直接影响煤矿的安全生产，也威胁着职工的人身安危和国家财产安全。

如何准确地监测、预报和预防火灾的发生，是当前煤炭生产的一个重要任务之一，也是实现预防为主的关键。

在煤炭自燃火灾预测预报工作中，如何正确选择指标气体及合理确定指标气体预报临界值，是能否准确、适时预报的关键。

指标气体，也称标志气体，是指能反应煤炭自燃特征的气体。

长期以来，国内外一般选用CO作为指标气体进行预报，在实践中也为防治煤炭自燃火灾起到了重要作用。

但CO作为指标气体也存在一定的缺点，因为CO浓度与火源温度的直接关系不易确定，所以在预测煤体氧化自燃的升温过程、煤炭自燃的发展进程和自燃阶段的划分上，具有较大的难度。

从燃烧机理角度来看：煤炭自燃进程，就是煤氧复合过程，伴随这过程的是燃烧产物的生产。

不同的燃烧状态，其生成产物存在明显的差别，这是煤炭自燃预报、预测的基础，因此，可以把煤炭自燃进程中生成的气体作为煤炭自燃预报、预测的指标气体。

指标气体优选原则试验研究各煤样在不同热解温度下生成气体的量，其目的在于为煤炭自燃提供预报、预测的手段。

为了使预报、预测煤炭自燃发火更为及时和准确，选择哪种气体作为预报用的指标气体是很关键的。

因此，在确定指标气体时，需要考虑以下条件：1)灵敏性：井下一旦有煤炭处于自燃或自燃状态，且煤温超过一定值时，则该气体一定出现，其生成量随煤温增加而增多。

2)规律性：同一煤层同一采区的各煤样在热解时，出现指标气体的最低温度基本相同(不超过45℃)，指标气体的浓度变化与煤温之间有较好的对应关系，且重复性较好。

3)可测性：现有检测仪器满足检测要求。

对于煤炭自燃，要采取合理的措施进行预防。

徐州吉安研发的普瑞特防灭火新技术可以有效防治煤炭自燃。

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。

煤层自然发火指标气体的选择实验分析研究武丕俭;张景钢;康怀宇【摘要】通过对煤样进行热解实验,研究了新峪煤业公司5110工作面主采10#、11#煤层自然发火特性,测定了煤样在不同热解温度下CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6等气体的浓度,确定了这些气体的检出温度.在实验研究的基础上,结合指标气体优选原则,分析了自然发火指标气体随温度变化的规律性,选出了适合本矿煤层自然发火预测预报的指标气体,对提高煤炭自燃早期预测预报的准确度和矿井防火有重要指导意义.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2010(007)004【总页数】5页(P25-29)【关键词】自然发火;指标气体;预测预报;矿井防灭火【作者】武丕俭;张景钢;康怀宇【作者单位】汾西矿业集团新峪煤业公司,山西,032300;华北科技学院,安全工程学院,北京,东燕郊,101601;华北科技学院,安全工程学院,北京,东燕郊,101601【正文语种】中文【中图分类】TD75+2.1煤炭自然发火标志性气体的优选与应用是进行矿井煤炭自然发火预测预报的主要技术手段。

它的主要原理是煤在热解时要产生多种气体,并且各种气体生成量与煤温之间具有一定的对应关系。

利用这种对应关系可以在矿井中通过检测各种气体的浓度来预报矿井自燃状况。

不同煤种在不同温度时热解时生成的各种气体浓度也不相同,针对特定的煤层就需要通过在实验室进行煤升温氧化实验来找出适合本煤层自燃预测预报的标志性气体。

新峪煤业公司 5110工作面主采 10#、11#煤层,工作面东为 5112采空区,南为五采区大巷,西为5308采空区,北为井田边界。

工作面煤层易自燃,最短发火期6个月。

该工作面相对瓦斯涌出量 0.50m3/t,绝对涌出量 0.489m3/min,煤尘有爆炸危险,爆炸指数 20%。

实验装置示意图如图 1所示,实验试管为钢质试管,内装煤样 750g(10/11#煤层煤样)。

试管水平放于程序控温实验箱内,其底部有进气管,由空气压缩机向试管供空气,由转子流量计测控进气流量;试管顶部有出气管,流出的气体采用气相色谱仪分析;试管中心有测温传感器,测试煤样核心温度,另一个温度传感器布置在煤罐壁,用来检测罐壁的温度。

煤自燃预测预报——指标气体预测方法煤自燃是煤矿主要灾害之一，自燃造成煤炭资源浪费、影响安全生产，也可能引发矿井瓦斯、煤尘爆炸事故、产生有毒气体危害矿工人身安全。

我国煤矿自燃发火现象是全球最严重的国家之一，自燃发火每年给我国煤矿带来数十亿的经济损失。

尤其是在高产高效矿井中，煤自燃带来的经济损失无法估量。

煤自燃治理的关键在于升温预测预报。

目前比较成熟的煤自燃早期预报方法主要为指标气体预测方法，即通过现场采样、实验室分析的方法，确定某一煤种在不同温度阶段所对应的气体产物产生规律，然后在实际生产过程中通过巷道气体的监测与实验结果相对应，从而确定煤层是否处于危险状态。

常用的指标气体包括不同种碳氧化物、碳氢化合物、氢气等，还有其他用于判别煤自燃阶段的格雷厄姆指数、耗氧量、链烷比、碳氢比等（预测煤自燃的气体分析法判定指标研究现状）。

其他较为常用的方法还有测温法、示踪气体方法、数值分析方法等。

大量研究发现煤氧化生成的CO气体与煤自燃阶段具有十分密切的关系，又由于矿井风流中一般不含有CO气体，不存在自燃环境对测量带来的偏差，因此CO是广为接受的煤自燃早期预测的指标气体。

徐州吉安矿业科技自主研制了ZQC3/6井下束管气体采样装置及监测系统。

主要由井下气体采样装置、数据传输系统和数据处理显示系统三部分组成。

该产品实现了在井下近距离采样、即时显著特点分析、实时监测、准确预警的功能，为煤自燃的早期预测预报和防治工作提供科学的依据。

束管监测系统特点1）体积小、安装方便。

2）使用、维护简单。

采样装置把系统控制、气体采样、检测集成在一起，便于维护。

整个系统可以在就地和远程两种控制模式下运行，显示器能动态的反映出当前系统的工作状态，通讯状态，采样值和采样时间，休眠时间。

3）运行稳定，可靠性高。

系统通过外置滤尘装置和空气过滤器对气样进行过滤，适应井下多尘、潮湿的环境，结构简单，不易发生故障。

4）自动化程度高，操作方便。

远程自动模式按设定时间自动循回进行采样、检测、输出结果，直到设定的时间停止；远程手动模式可以根据实际需要选定其中某一地点进行采样。

煤层自燃标志气体优选原则
a) CO、C2H4和C2H2在一定程度上反映了自然发火的缓慢氧化、加速氧化和激烈氧化的三个阶段，因此进行标志气体优选时，应优先考察这三种标志气体及其指标的适用性;
b) 当煤层赋存瓦斯中含有较高量的重烃组分时，应用链烷比和烯烷比时应考虑重烃释放时间的影响，并考察其适用性;
C) 低变质程度的褐煤、长焰煤、气煤和肥煤，应优先考虑烯烃及烯烷比标志气体及其指标;
d) 中变质程度的焦煤、瘦煤及贫煤，应优先考虑CO和烯烃及烯烷比标志气体及其指标，
e) 高变质程度的无烟煤，应优先考虑CO及其派生指标。

自然发火标志性指标气体的研究与实践摘要：随着矿井机械化程度不断提高,采掘深度与开采强度不断增大,自然发火问题愈加突出；本文基于煤-氧复合导因理论，结合现场实践，确定煤层自然发火标志气体及临界值，进行准确预测和早期预报，以达到“防患于未然”的目的。

关键词：自然发火；指标气体；预测预报高庄煤业现开采3层煤，自燃倾向性鉴定为Ⅱ类，3上煤层自然发火期为56天，3下煤层自然发火期为61天。

1矿井概况高庄煤业位于山东省济宁市微山县付村镇境内，隶属于山东能源枣庄矿业集团有限公司。

矿井始建于1992年11月，1997年10月投产，设计生产能力90万吨/年，改扩建设计能力180万吨/年，2015年12月重新核定生产能力为300万吨/年。

矿井可采煤层为：3上、3下、12下、16煤层，煤层平均厚度：3上煤层4.81m，3下煤层3.51m，12下煤层0.74m，16煤层1.13m，现采3上和3下煤层。

矿井通风方式为中央并列式，主井、副井进风，风井回风。

风井装备2台FBCDZ№29/2×500型轴流通风机，一用一备，双回路供电，电动机功率为2×500KW，主通风机额定风量8100～15300m3/min，额定负压1450～3680Pa。

2指标气体的测定煤层自燃一般要经历三个时期：潜伏期、自热期、发火期，且各个时期都要发生物理、化学变化，消耗和产生一些气体，使附近区域的空气情况发生变化，如温度升高、O2减少、CO2增多，并出现CO及烷类、烯类、炔类气体。

指标气体测试结果如表1所示。

（1）随着煤低温氧化温度上升，氧浓度下降，耗氧量增加，释放出来的气体浓度（包括原生CO2和产生的CO2）均不断上升；（2）采集煤样原始煤层基本不含有瓦斯气体（不排除少量原生瓦斯气体在测试前已经解析释放到空气中），原生煤层中含有CO2气体；（3）在煤体温度达到70-80℃的时候，开始释放出CH4气体；（4）在煤体温度达到100-110℃的时候，开始释放出乙烯（C2H4）气体；（5）在煤体温度达到130-140℃的时候，开始释放出非常少量的乙烷（C2H6）和丙烷（C3H8）气体；（6）测试过程没有检测出乙炔（C2H2）气体。

浅谈矿井煤炭自燃标志性气体的确定【摘要】井下煤炭自燃发火是煤矿生产的主要灾害之一，轻者烧毁煤炭资源、重者造成人员伤亡。

多年来，由于井下特殊的开采环境，使得人们难以预知井下煤炭什么时间可能自燃发火，难以实行有效的预防和控制火灾的措施，致使火灾事故屡见不鲜，给煤矿的安全生产造成了巨大损失。

气体分析法是预测自然发火的最常用手段，煤炭受热分解时，产生的气体产物种类及其与温度之间的对应关系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矿井的指标气体，以便于决策分析。

【关键词】煤炭自燃；标志性气体；热分解试验煤炭自燃火灾早期预测预报主要有测温法和气体分析法两种。

测温法：就是根据煤炭在氧化自燃过程中产生一定的热量，使周围的煤岩和空气温度升高的性质，通过检测煤岩和环境温度来判断煤炭的自燃程度，进行早期预测预报。

气体分析法：就是依据煤炭在氧化自燃过程中，除放出一定热量外，同时还要热解释放出CO、C2H4等碳氢类气体的特点，通过检测分析采、掘空间是否有煤炭自燃而产生的气体产物，进行煤炭自燃的早期预测预报。

上述两种方法，气体分析法是目前国内外较为广泛使用的一种方法。

但是测温法和气体分析法结合起来，更能够预测出煤炭自热发火的程度。

煤炭热解时，产生的气体产物种类及其与温度之间的对应关系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，进行了实验室热解试验研究。

1 试验系统为了选择符合矿井实际的指标气体，我们设计制造了煤炭氧化热解试验系统，如图1所示。

该系统由如下四个主要部分组成：（1）氧化热解试验装置；该装置由煤样罐、加热炉和保温外壳等组成。

（2）煤温检测和温度控制装置；煤温由6个热电偶与4.5位毫伏计相配合测定；煤温的控制由埋在煤样中的控温探头和SP-2305气相色谱仪的温度控制器共同完成。

2017年第42卷第5期Vol.42 No.5能源技术与管理Energy Technology and Management115doi:10.3969/j.issn.1642-9943.2014.05.042灵泉煤矿煤层自然发火标志性气体优选王海军(神华集团乌达五虎山矿业有限责任公司，内蒙古乌海016000)[摘要]煤自燃火灾严重威胁煤炭工业的安全，煤自燃火灾指标气体的早期预测预报可以 判断采空区煤层自然发火情况。

通过采集内蒙古扎赉诺尔煤业有限责任公司灵泉等煤矿的8个煤样，煤种都是褐煤，在自然发火气体产物模拟实验装置上进行实验，分析了 CO、C2H4、C3H6、C2H2指标气体的析出规律，绘制的气体体积分数随温度的变化曲线，并根据以往实验数据指出C2H4、C s H6出现的临界温度，提出用浓度差值法对。

0气体体积分数校正，最后指出。

0丄2凡^迟6丄2%作为灵泉煤矿煤层自然发火的标志性气体。

[关键词]自然发火;预测预报;标志性气体；火灾气体;煤炭自燃[中图分类号]TD75+2.1 [文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2017)05蛳0115蛳030引言煤炭自燃指标气体的预报，是指根据井下工 作面采空区中某些气体的存在及其体积分数来判 断采空区是否有煤炭自燃及自燃的发展阶段和严 重程度。

传统的指标气体法利用煤本身氧化释放 的气体进行预测预报，目前作为主要预报手段已 经到了广泛的应用。

但近年来应用某些示踪物质 受热释放特征标志气体预测预报煤炭自燃取得了 新的进展。

煤炭自燃指标气体是指能预测和反映其自然 发火状态的某种气体，这种气体的体积分数随煤 温的上升而发生规律性的变化。

一般情况下，煤自 然发火需要经历了3个不同的发展阶段，分别为 缓慢氧化发展阶段、加速氧化阶段和激烈氧化阶 段。

3个阶段的温度范围和产生的气体产物种类 与气体的体积分数是不一样的。

从煤的自燃机理 角度分析，煤在氧化升温过程中会释放出CO、CO2、烷烃、烯烃以及炔烃等气体。