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煤自燃火灾预报技术研究现状综述 煤自燃火灾预报技术是指在煤层开采后，煤与氧接触氧化放热，热量积聚引起温度升高，致使自然发火的危险程度大大增加，此阶段根据煤自燃进程中的温升、气体释放等变化特征，超前判识自燃状态，对自然发火进行早期识别并预警的技术称为预报技术。目前，预报方法主要有标志气体分析法、温度检测法两类。1标志气体分析法 气体分析法通过分析煤自然发火过程中产生的某些气体的浓度、比值、发生速率等特征参数，对煤自然发火发展趋势等作出预报的方法。 在煤层发火过程中，会产生一系列反映煤氧化和燃烧程度的指标性气体，如CO、CO2、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2等，随着煤温的升高，其产生量将发生显著变化，因此，可以利用指标气体产生量的变化，来进行煤层火灾的早期预报。 用气体分析法预测预报煤层火灾。指标气体的选择和检测技术是至关重要的。目前，国内外普遍采用CO作为煤层火灾预报的主要指标气体。但由于CO的涌出温度范围宽，从煤的低温氧化阶段直至着火燃烧阶段都能产生CO。因此，何时发出预报才能做到准确、适时，就成为很大的难题。 为了解CO定量临界值难以确定的问题，国内外学者又提出了以烷烯烃类气体作为预报的指标气体。当煤温大于70~80℃时才出现乙烷，超过110~130℃时才出现乙烯。利用这种特殊的规律，可以根据烷烯烃的出现与否来反推煤炭的温度范围。随着煤温升高，甲烷、乙烷、丙烷的浓度随煤温升高而增大，它们和甲烷（或乙烷）浓度的比值称为链烷比，用链烷比作为预报煤炭自燃的指标性气体最显著的特点是它与煤的氧化关系较小，主要随煤温的高低而变化，受风流的稀释影响较小，因此链烷比这个指标比较灵敏，有一定的使用价值[7]。 气体分析法的标志气体指标分为两类：一类是利用某些标志气体的浓度直接进行预测预报；另一类是利用某些气体组分的变化特性（增率等）或某些气体组分之间变化规律（比值等）进行预测，如链烷比、火灾系数等都属于此类。两类预报方法中应用最广泛的是后者。气体分析法的监测手段主要有检知管、气体传感器、便携仪表及色谱分析仪等。检知管因其操作手段落后，测定结果受操作的影响较大，而且自动化程度低，无法实现自动监控而逐渐被众多煤矿所淘汰；气体传感器具有体积小、电信号输出、使用方便等特点，被广泛应用于矿井监测系统和便携式仪表中，但多数气体传感器的稳定性、灵敏度和寿命尚不令人满意，加之其价格比较昂贵，在一定程度上制约了气体传感器的使用。色谱分析法是气体分析的最精确、稳定和可靠的方法，随着分析仪器及计算机自动控制和数据处理技术的不断进步，已基本实现自动化作业。近年来，我国已研制开发出以GC-8500型矿井火灾多参数色谱监测系统和GC-4008气相色谱仪为代表的煤矿专用型色谱分析装备，在一定程度上促进了气体分析法在我国煤矿自然发火预报中的普及。 1）红外线测温仪：美、俄、英、德等国已成功地利用红外线技术预测预报井下自燃火灾，如红外线测温仪和红外热成像仪成功地检测了煤壁、煤柱与浮煤堆的自燃，其中美国使用的红外线探测仪是“米开莱-44型”和“普诺贝艾”型红外热成像仪；英国使用“649”型红外成像仪和改良型“M.E.L1045”型直流热成像仪；原苏联采用“卡瓦思替”红外辐射指示仪。试验表明，红外技术对于测量煤堆、露头、巷壁煤柱的自燃十分有效，但是它只能探测出物体表面与仪器垂直物体的温度，而且要求中间无遮挡物，因此，不适应于巷道松散煤体内部或相邻采空区内部的温度检测。 红外探测法的实质是自然界的任何物体只要处于绝对零度(0 K)之上,都会自行向外发射红外线。其发射能量如下式 式中：ε-辐射系数，其值为0ε1，岩石和煤体一般为0·7~0·98,辐射系数受物体化学组分、表面状态、内部结构、含水量、孔隙度等影响；α-斯蒂芬-玻尔兹曼常数，5.67×10-12cm2·K4；T-物体的绝对温度，K。 从式(1)可看出物体的温度越高辐射能量就越大红外测温仪器接受辐射量而转换的辐射温度就越高因此就可利用红外测温仪器对温度的高分辨率来探测井下巷道自燃位置。 在通常情况下，自然界的红外辐射区域是362K (89℃)至207 K (-66℃)，即波长在8~14μm的大气窗口区域内。红外技术是探测物体表面的红外辐射温度，它不同于物理温度，物体表面的红外辐射温度取决于物体表面物理温度及其物体的物质成分、含水量、表面粗糙度、颗粒大小、孔隙度、热惯量(比热、热传导率、比重)等诸多因素；这些因素的任一项微小变化，都会引起红外辐射温度的变化。因此，在排除干扰因素后，提取同种物质的温度变化异常信息是至关重要的。 2）温度传感器：目前常用的温度传感器有热电阻、热电偶、AD590温度 气味传感器的输出为频率信号，随着煤氧化的进行，煤的温度会逐渐升高，同时释放出一定量的气味物质，引起气味传感器频率的变化。在曲线