煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)-第三講

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容自然發(fā)火早期預(yù)測預(yù)報技術(shù)自然發(fā)火早期預(yù)測預(yù)報技術(shù)火災(zāi)監(jiān)測、預(yù)測預(yù)報技術(shù)裝備火災(zāi)監(jiān)測、預(yù)測預(yù)報技術(shù)裝備 外因火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)外因火災(zāi)監(jiān)測與預(yù)警技術(shù) 自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)n煤自然發(fā)火早期征兆煤自然發(fā)火早期征兆溫度升高。溫度升高。通常表現(xiàn)為：煤壁溫度升高、自燃區(qū)域的出水溫度升高和回風(fēng)流溫度升高，這是由于煤氧化自燃進入自熱階段放熱所致；濕度增加。濕度增加。通常表現(xiàn)為煤壁“出汗”、支架上出現(xiàn)水珠等，這是因為煤在自燃氧化過程中生成和蒸發(fā)出一些水分，遇溫度較低的空氣或介質(zhì)重新凝結(jié)形成水珠或霧氣；出現(xiàn)煤焦油味。出現(xiàn)煤焦油味?；鹪粗行狞c的水分蒸發(fā)殆盡后，由于供氧不足而進入干

2、餾階段，釋放出具有煤焦油味的氣體所致；人體感到不適或出現(xiàn)某些病理現(xiàn)象。人體感到不適或出現(xiàn)某些病理現(xiàn)象。自然發(fā)火過程中釋放出大量的CO、SO2、H2S等有害氣體，人們吸入后往往感到頭痛、疲乏、昏昏欲睡、四肢無力等病理現(xiàn)象；出現(xiàn)煙霧或明火。出現(xiàn)煙霧或明火。自然發(fā)火發(fā)展到一定程度時，會出現(xiàn)煙霧或明火，此時處理措施一定要謹(jǐn)慎、得當(dāng)，以免引燃引爆瓦斯，造成非常嚴(yán)重的后果自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)n煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報方法煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報方法氣體分析法氣體分析法、測溫法測溫法、光電法、電離法、煙霧法和、光電法、電離法、煙霧法和氣味檢測法氣味檢測法等。等。我國最常用的是氣體分析法和測溫法，以氣

3、體分析法為主。氣體分析我國最常用的是氣體分析法和測溫法，以氣體分析法為主。氣體分析法是通過分析煤自然發(fā)火過程中產(chǎn)生的某些氣體的濃度、比值、發(fā)生法是通過分析煤自然發(fā)火過程中產(chǎn)生的某些氣體的濃度、比值、發(fā)生速率等特征參數(shù)，對煤自然發(fā)火發(fā)展趨勢等做出預(yù)測預(yù)報的方法。速率等特征參數(shù)，對煤自然發(fā)火發(fā)展趨勢等做出預(yù)測預(yù)報的方法。 自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)n氣體分析法氣體分析法是通過煤自然發(fā)火過程中產(chǎn)生的某些氣體的濃度、比值、發(fā)生速率等是通過煤自然發(fā)火過程中產(chǎn)生的某些氣體的濃度、比值、發(fā)生速率等特征參數(shù)，對煤自然發(fā)火發(fā)展趨勢等做出預(yù)測預(yù)報的方法。特征參數(shù)，對煤自然發(fā)火發(fā)展趨勢等做出預(yù)測預(yù)報的

4、方法。通常把這些能夠表征煤自然發(fā)火進程的氣體或其之間的比值稱為通常把這些能夠表征煤自然發(fā)火進程的氣體或其之間的比值稱為自然自然發(fā)火標(biāo)志氣體發(fā)火標(biāo)志氣體。常用的標(biāo)志氣體有常用的標(biāo)志氣體有COCO、COCO2 2、C C1 1-C-C4 4烷烴、烷烴、C C2 2-C-C3 3烯烴及烯烴及C C2 2H H2 2及鏈烷比、及鏈烷比、烯烷比等烯烷比等 。 自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報技術(shù)n氣體分析法氣體分析法自然發(fā)火自然發(fā)火氣體產(chǎn)物氣體產(chǎn)物自燃氧化氣體自燃氧化氣體自燃吸附氣體自燃吸附氣體由于煤的氧化而產(chǎn)生的氣體。如：CO、C2H4、C2H2和部分C1-C4烷烴、CO2等吸附在煤體孔隙中，由于

5、氧化升溫而解吸。如：吸附態(tài)的C1-C4烷烴，CO2、N2、SO2等氣體分析氣體分析3.1 煤自然發(fā)火氣體產(chǎn)物測試原理及方法煤自然發(fā)火氣體產(chǎn)物測試原理及方法G3800F色譜儀 （CO、CH4、CO2、烷烴、烯烴、炔烴） G2800T 色譜儀 （O2、N2) 溫度控制單元 流 量 計 壓力表 凈化管 凈化管 空氣泵 自動定量進樣器 色譜數(shù)據(jù)處理機 多點溫度記錄儀 氧化爐 樣品管 熱電偶 熱電偶 氣體管路 電氣線路 圖4-3-2-1 煤自然發(fā)火氣體產(chǎn)物模擬試驗裝置流程圖 12345678910氣體分析氣體分析3.2 CO標(biāo)志氣體標(biāo)志氣體CO產(chǎn)生速率與煤溫的關(guān)系產(chǎn)生速率與煤溫的關(guān)系n 隨著煤溫的升高，

6、隨著煤溫的升高，CO發(fā)生速率增發(fā)生速率增大；大；n CO發(fā)生速率在發(fā)生速率在40-50的溫度范的溫度范圍內(nèi)基本保持不變；圍內(nèi)基本保持不變；n 此后至此后至180以前以前CO發(fā)生量與煤發(fā)生量與煤溫之間的關(guān)系表現(xiàn)為指數(shù)函數(shù)關(guān)溫之間的關(guān)系表現(xiàn)為指數(shù)函數(shù)關(guān)系；系；n 當(dāng)煤氧化進入激烈氧化階段時，當(dāng)煤氧化進入激烈氧化階段時，其發(fā)生量達到最大值，以后煤溫其發(fā)生量達到最大值，以后煤溫繼續(xù)上升。繼續(xù)上升。氣體分析氣體分析3.2 CO標(biāo)志氣體標(biāo)志氣體CO發(fā)生率絕對量發(fā)生率絕對量n 隨著煤的變質(zhì)程度的加深，隨著煤的變質(zhì)程度的加深，CO發(fā)發(fā)生率絕對量在同一溫度點表現(xiàn)出生率絕對量在同一溫度點表現(xiàn)出逐漸降低的規(guī)律；逐漸

7、降低的規(guī)律；n 形成兩個明顯的分帶：無煙煤、形成兩個明顯的分帶：無煙煤、貧煤、瘦煤和焦煤等變質(zhì)程度較貧煤、瘦煤和焦煤等變質(zhì)程度較高的煤比較集中，處于高的煤比較集中，處于CO發(fā)生率發(fā)生率比較低的分帶內(nèi)，而氣煤、長焰比較低的分帶內(nèi)，而氣煤、長焰煤和褐煤等變質(zhì)程度較低的煤則煤和褐煤等變質(zhì)程度較低的煤則集中在集中在CO發(fā)生率較高的分帶內(nèi)。發(fā)生率較高的分帶內(nèi)。 氣體分析氣體分析3.2 CO標(biāo)志氣體標(biāo)志氣體CO臨界溫度值臨界溫度值n 所謂臨界溫度是指煤氧化后開始檢測到所謂臨界溫度是指煤氧化后開始檢測到CO的溫度值。（氧化性質(zhì)、儀的溫度值。（氧化性質(zhì)、儀器性能）一般指器性能）一般指5ppm時煤溫；時煤溫；n

8、 隨著煤變質(zhì)程度的增加，隨著煤變質(zhì)程度的增加，CO的臨界溫度也隨之增高。的臨界溫度也隨之增高。 煤種煤種褐煤褐煤長焰煤長焰煤氣煤氣煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤貧煤貧煤無煙無煙煤煤CO臨界溫度（）41665966819413083氣體分析氣體分析3.2 CO標(biāo)志氣體標(biāo)志氣體CO標(biāo)志氣體及其應(yīng)用標(biāo)志氣體及其應(yīng)用n CO檢測溫度范圍極寬，從常溫一直到進入激烈氧化階段都就能檢測到檢測溫度范圍極寬，從常溫一直到進入激烈氧化階段都就能檢測到CO，特別，特別是對于褐煤這樣的低變質(zhì)程度煤，往往在其采掘過程中一直伴有是對于褐煤這樣的低變質(zhì)程度煤，往往在其采掘過程中一直伴有CO的釋放，這給的釋放，這給自然發(fā)火預(yù)測預(yù)

9、報帶來了很大的困難；自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報帶來了很大的困難；n CO發(fā)生量與煤溫之間的變化關(guān)系不明顯，特別是在現(xiàn)場復(fù)雜生產(chǎn)條件下，發(fā)生量與煤溫之間的變化關(guān)系不明顯，特別是在現(xiàn)場復(fù)雜生產(chǎn)條件下，CO會會出現(xiàn)時有時無的情況，難以確定煤氧化自燃的發(fā)展階段，使預(yù)測預(yù)報的精度和準(zhǔn)出現(xiàn)時有時無的情況，難以確定煤氧化自燃的發(fā)展階段，使預(yù)測預(yù)報的精度和準(zhǔn)確率較低，甚至出現(xiàn)漏報；確率較低，甚至出現(xiàn)漏報；n 從從CO的檢測來看，對其分析儀器的性能要求較高，特別是微量檢測時分析誤差的的檢測來看，對其分析儀器的性能要求較高，特別是微量檢測時分析誤差的影響比其它指標(biāo)的要大。影響比其它指標(biāo)的要大。n 從另一角度來看，從另一角度

10、來看，CO檢測手段較多，如便攜儀、傳感器、檢知管以及色譜分析儀檢測手段較多，如便攜儀、傳感器、檢知管以及色譜分析儀等，這也是等，這也是CO長期作為煤自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報常用指標(biāo)的主要原因之一。長期作為煤自燃發(fā)火預(yù)測預(yù)報常用指標(biāo)的主要原因之一。氣體分析氣體分析3.2 CO標(biāo)志氣體標(biāo)志氣體CO標(biāo)志氣體應(yīng)用中應(yīng)注意的問題標(biāo)志氣體應(yīng)用中應(yīng)注意的問題n 煤礦井下存在非氧化來源的煤礦井下存在非氧化來源的CO 主要來源：機械破碎、機械摩擦等，表現(xiàn)在割煤、落煤、放炮、打鉆等主要來源：機械破碎、機械摩擦等，表現(xiàn)在割煤、落煤、放炮、打鉆等 1）早在）早在1975年梅爾托和格拉贏尼提出，吸附在煤表面的年梅爾托和格拉贏尼

11、提出，吸附在煤表面的CO解吸是在真空條件下煤研磨時產(chǎn)解吸是在真空條件下煤研磨時產(chǎn)生生CO的潛在源的潛在源； 2）塔拉巴則認(rèn)為）塔拉巴則認(rèn)為CO是被機械激活脫羰產(chǎn)生的；是被機械激活脫羰產(chǎn)生的； 3）原生）原生CO：關(guān)于煤層中是否有原生：關(guān)于煤層中是否有原生CO，許多生產(chǎn)管理者已提出質(zhì)疑，但未見被證實的報道。，許多生產(chǎn)管理者已提出質(zhì)疑，但未見被證實的報道。 n 氧化來源的氧化來源的CO存在常溫氧化的情況存在常溫氧化的情況 撫順分院實驗結(jié)果：撫順分院實驗結(jié)果： 平莊褐煤，平莊褐煤，50g，200min，CO=250ppm; 大雁褐煤，大雁褐煤，600g，50h，2000ppm。氣體分析氣體分析3.2

12、 CO標(biāo)志氣體標(biāo)志氣體低變質(zhì)程度褐煤常溫下氧化能產(chǎn)生低變質(zhì)程度褐煤常溫下氧化能產(chǎn)生CO型煤礦氣體可爆性測定儀氣相色譜儀煤樣室多參數(shù)氣體分析儀氣室體微型泵注射器氣體分析氣體分析3.3 烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴：烯烴： 乙烯（乙烯（C2H4）、丙烯（）、丙烯（C3H6）n 煤吸附的瓦斯氣體中沒有烯烴氣體；煤吸附的瓦斯氣體中沒有烯烴氣體；n 井下檢測到的烯烴氣體是煤氧化分解過程中產(chǎn)生的；井下檢測到的烯烴氣體是煤氧化分解過程中產(chǎn)生的；n 烯烴氣體的出現(xiàn)表征煤的氧化已經(jīng)進入釋放氧化氣體的階段；烯烴氣體的出現(xiàn)表征煤的氧化已經(jīng)進入釋放氧化氣體的階段；n 一般認(rèn)為，乙烯（一般認(rèn)為，乙烯（C

13、2H4）的出現(xiàn)是煤自燃進入加速氧化階段的標(biāo)志。）的出現(xiàn)是煤自燃進入加速氧化階段的標(biāo)志。 氣體分析氣體分析3.3 烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體規(guī)律：規(guī)律：n 產(chǎn)生速率隨煤溫的上升均呈現(xiàn)出上升產(chǎn)生速率隨煤溫的上升均呈現(xiàn)出上升的規(guī)律；的規(guī)律；n 并隨煤種的不同表現(xiàn)出明顯的分帶，并隨煤種的不同表現(xiàn)出明顯的分帶，即褐煤、氣煤、長焰煤比較集中，而即褐煤、氣煤、長焰煤比較集中，而貧煤、無煙煤、焦煤、瘦煤則集中于貧煤、無煙煤、焦煤、瘦煤則集中于另一分帶內(nèi)；另一分帶內(nèi)；n C3H6的發(fā)生速率較小，且臨界溫度較的發(fā)生速率較小，且臨界溫度較高，晚于高，晚于C2H4出現(xiàn)；出現(xiàn)；n C2H4、C3H6均不宜

14、作為無煙煤自燃的均不宜作為無煙煤自燃的預(yù)測預(yù)報標(biāo)志氣體。預(yù)測預(yù)報標(biāo)志氣體。氣體分析氣體分析3.3 烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體臨界溫度臨界溫度n 高于高于CO的臨界溫度；的臨界溫度；n 煤氧化已進入加速氧化釋放氣體階段的溫度下限值，也就是說，只要在監(jiān)測區(qū)內(nèi)煤氧化已進入加速氧化釋放氣體階段的溫度下限值，也就是說，只要在監(jiān)測區(qū)內(nèi)檢測到烯烴氣體，則表明煤溫已達到或超過其臨界溫度。檢測到烯烴氣體，則表明煤溫已達到或超過其臨界溫度。n C2H4和和C3H6不是同一溫度下出現(xiàn)，因此可以根據(jù)它們出現(xiàn)與否判斷煤溫的大致范不是同一溫度下出現(xiàn)，因此可以根據(jù)它們出現(xiàn)與否判斷煤溫的大致范圍，但對變質(zhì)程度高

15、的煤，它們的臨界溫度相同或相差很小，則圍，但對變質(zhì)程度高的煤，它們的臨界溫度相同或相差很小，則C3H6就不會有太就不會有太大的實用性了。大的實用性了。煤種煤種褐煤褐煤長焰煤長焰煤氣煤氣煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦煤瘦煤貧煤貧煤無煙煤無煙煤C2H4 （）109119124127148150150148C3H6 （）124-134121-132121-142136-147156-160151-157150-168150-162氣體分析氣體分析3.3 烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烷比（烯烷比（C2H4/C2H6） n 隨著煤溫的升高，比值逐隨著煤溫的升高，比值逐漸增大，并達到第一次高漸增大，并

16、達到第一次高峰，之后隨煤溫的升高而峰，之后隨煤溫的升高而比值下降，隨著煤的氧化比值下降，隨著煤的氧化進入激烈氧化階段，比值進入激烈氧化階段，比值又出現(xiàn)第二次峰值。又出現(xiàn)第二次峰值。n 煤的氧化分解反應(yīng)是分段煤的氧化分解反應(yīng)是分段進行的。進行的。氣體分析氣體分析3.3 烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比的應(yīng)用烯烴及烯烷比的應(yīng)用n C2H4的出現(xiàn)表明煤已進入氧化釋放氣體階段，此時的煤溫應(yīng)在的出現(xiàn)表明煤已進入氧化釋放氣體階段，此時的煤溫應(yīng)在100以上，依以上，依煤種的不同而異；煤種的不同而異；n 對于褐煤、長焰煤、氣煤和肥煤，對于褐煤、長焰煤、氣煤和肥煤，C2H4出現(xiàn)的臨界溫度為出

17、現(xiàn)的臨界溫度為120左右，而焦煤、左右，而焦煤、瘦煤和貧煤瘦煤和貧煤C2H4出現(xiàn)的臨界溫度為出現(xiàn)的臨界溫度為150左右；左右；n 對于對于C2H4預(yù)測預(yù)報的上限，褐煤、長焰煤、氣煤和肥煤在預(yù)測預(yù)報的上限，褐煤、長焰煤、氣煤和肥煤在180以前比較合適，以前比較合適，焦煤、瘦煤和貧煤則在焦煤、瘦煤和貧煤則在210以前為宜；然而其預(yù)報下限，應(yīng)針對具體情況而定；以前為宜；然而其預(yù)報下限，應(yīng)針對具體情況而定；n C2H4不宜作為無煙煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報的標(biāo)志氣體，其臨界溫度值僅具有一定不宜作為無煙煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報的標(biāo)志氣體，其臨界溫度值僅具有一定的參考價值；的參考價值；氣體分析氣體分析3.3 烯烴及烯烷

18、比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比標(biāo)志氣體烯烴及烯烷比的應(yīng)用烯烴及烯烷比的應(yīng)用n C2H4作為標(biāo)志氣體（無煙煤除外）具有較好的使用價值，優(yōu)于作為標(biāo)志氣體（無煙煤除外）具有較好的使用價值，優(yōu)于CO標(biāo)志氣體，標(biāo)志氣體，但是單獨使用但是單獨使用C2H4也難以完全明確煤氧化溫度和氧化發(fā)展階段，因此用也難以完全明確煤氧化溫度和氧化發(fā)展階段，因此用C2H4作主要標(biāo)志氣體并配合其它標(biāo)志氣體使用將能更好地發(fā)揮作用；作主要標(biāo)志氣體并配合其它標(biāo)志氣體使用將能更好地發(fā)揮作用；n C2H4 /C2H6可用來預(yù)測煤氧化發(fā)展階段，但用于褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤的可用來預(yù)測煤氧化發(fā)展階段，但用于褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤的效果要優(yōu)于焦煤

19、、瘦煤、貧煤和無煙煤；效果要優(yōu)于焦煤、瘦煤、貧煤和無煙煤；n 對于褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤來說，對于褐煤、長焰煤、氣煤、肥煤來說，C2H4 /C2H6的第一峰值是煤進入激烈氧的第一峰值是煤進入激烈氧化階段的標(biāo)志?；A段的標(biāo)志。氣體分析氣體分析3.4 炔烴標(biāo)志氣體炔烴標(biāo)志氣體炔烴及其應(yīng)用炔烴及其應(yīng)用n 炔烴氣體僅指乙炔（炔烴氣體僅指乙炔（C2H2）；）；n 是所有自燃氧化氣體產(chǎn)物中最晚出現(xiàn)的氣體，出現(xiàn)的臨界溫度值較高；是所有自燃氧化氣體產(chǎn)物中最晚出現(xiàn)的氣體，出現(xiàn)的臨界溫度值較高；n 是煤氧化進入燃燒階段的產(chǎn)物；是煤氧化進入燃燒階段的產(chǎn)物；n 根據(jù)撫順礦務(wù)局的應(yīng)用經(jīng)驗，一旦在礦井井下檢測到根據(jù)撫順

20、礦務(wù)局的應(yīng)用經(jīng)驗，一旦在礦井井下檢測到C2H2，則表明在監(jiān)測區(qū)域，則表明在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)存在有已經(jīng)進入燃燒階段的明火或處于高溫狀態(tài)的陰燃點，此時采取滅火措內(nèi)存在有已經(jīng)進入燃燒階段的明火或處于高溫狀態(tài)的陰燃點，此時采取滅火措施一定要謹(jǐn)慎，避免直接將火源暴露于空氣中，以防引發(fā)瓦斯煤塵爆炸。施一定要謹(jǐn)慎，避免直接將火源暴露于空氣中，以防引發(fā)瓦斯煤塵爆炸。氣體分析氣體分析3.5 鏈烷比鏈烷比兩類：兩類： 長鏈的烷烴氣體與 的比值: C2H6/CH4，C3H8/CH4，C4H10/CH4 長鏈的烷烴氣體與 的比值: C3H8/C2H6，C4H10/C2H6氣體分析氣體分析3.5 鏈烷比鏈烷比鏈烷比的應(yīng)用鏈烷

21、比的應(yīng)用n 鏈烷比隨煤溫的升高會出現(xiàn)峰值（或突然增加段），此峰值溫度（或突增段溫鏈烷比隨煤溫的升高會出現(xiàn)峰值（或突然增加段），此峰值溫度（或突增段溫度）是煤氧化進入激烈氧化階段的前兆和標(biāo)志；度）是煤氧化進入激烈氧化階段的前兆和標(biāo)志；n C3H8/C2H6隨煤溫變化的關(guān)系比較明顯，也比較簡單，煤溫與其比值有較準(zhǔn)確隨煤溫變化的關(guān)系比較明顯，也比較簡單，煤溫與其比值有較準(zhǔn)確的對應(yīng)關(guān)系；的對應(yīng)關(guān)系；n C4H10/C2H6也有峰值溫度，只是峰值溫度較高，且有效的溫度范圍很窄；也有峰值溫度，只是峰值溫度較高，且有效的溫度范圍很窄；n 從氣體分析檢測的角度來看，隨著烷烴碳原子序列的增加，其檢測難度也越大，

22、從氣體分析檢測的角度來看，隨著烷烴碳原子序列的增加，其檢測難度也越大，因此因此C3H8/C2H6要優(yōu)于要優(yōu)于C4H10/C2H6，C4H10/C2H6只作為輔助指標(biāo)。只作為輔助指標(biāo)。氣體分析氣體分析3.5 鏈烷比鏈烷比鏈烷比應(yīng)用中應(yīng)注意的問題鏈烷比應(yīng)用中應(yīng)注意的問題n 鏈烷比的影響因素：鏈烷比的影響因素： 1）煤本身吸附的烷烴量（煤層氣含量），如高瓦斯礦、低瓦斯礦；）煤本身吸附的烷烴量（煤層氣含量），如高瓦斯礦、低瓦斯礦； 煤中吸附的大量的烷烴氣體改變了鏈烷比隨煤溫升高而變化的規(guī)律。煤中吸附的大量的烷烴氣體改變了鏈烷比隨煤溫升高而變化的規(guī)律。 2）吸附烷烴的釋放時間，如新揭露的采掘工作面、暴露

23、時間較長的煤巷。）吸附烷烴的釋放時間，如新揭露的采掘工作面、暴露時間較長的煤巷。 煤暴露在空氣中的時間不同，鏈烷比表現(xiàn)出來的規(guī)律也不同。煤暴露在空氣中的時間不同，鏈烷比表現(xiàn)出來的規(guī)律也不同。n 對于采掘工作面這些新破碎、剝落的區(qū)域，采用鏈烷比作為標(biāo)志氣體指標(biāo)預(yù)報對于采掘工作面這些新破碎、剝落的區(qū)域，采用鏈烷比作為標(biāo)志氣體指標(biāo)預(yù)報煤自然發(fā)火有一定的難度；煤自然發(fā)火有一定的難度；n 對于發(fā)生在采空區(qū)的高溫點，由于殘余煤體得到了較強烈的破碎，同時又經(jīng)過對于發(fā)生在采空區(qū)的高溫點，由于殘余煤體得到了較強烈的破碎，同時又經(jīng)過了較長時間，其吸附烷烴基本上被釋放完，采用鏈烷比預(yù)報自燃火災(zāi)就能排除了較長時間，其

24、吸附烷烴基本上被釋放完，采用鏈烷比預(yù)報自燃火災(zāi)就能排除生產(chǎn)條件所造成的影響，取得較好的預(yù)測預(yù)報效果。生產(chǎn)條件所造成的影響，取得較好的預(yù)測預(yù)報效果。氣體分析氣體分析3.6 判斷自然發(fā)火熄滅程度的標(biāo)志氣體判斷自然發(fā)火熄滅程度的標(biāo)志氣體n C2H2（乙炔）：是激烈氧化的標(biāo)志，是明火、陰燃高溫點的報警指標(biāo)，因此，（乙炔）：是激烈氧化的標(biāo)志，是明火、陰燃高溫點的報警指標(biāo)，因此，乙烯可以作為自然發(fā)火熄滅程度的標(biāo)志氣體，只要火區(qū)內(nèi)能監(jiān)測到乙烯，可斷乙烯可以作為自然發(fā)火熄滅程度的標(biāo)志氣體，只要火區(qū)內(nèi)能監(jiān)測到乙烯，可斷定明火、陰燃高溫點依然存在。定明火、陰燃高溫點依然存在。n C2H4（乙烯）、（乙烯）、C3H

25、6（丙烯）：它們是加速氧化的標(biāo)志，它們也可以作為判斷（丙烯）：它們是加速氧化的標(biāo)志，它們也可以作為判斷自然發(fā)火熄滅程度的指標(biāo)，火區(qū)內(nèi)能監(jiān)測到烯烴氣體，說明火災(zāi)仍具有擴大、自然發(fā)火熄滅程度的指標(biāo)，火區(qū)內(nèi)能監(jiān)測到烯烴氣體，說明火災(zāi)仍具有擴大、發(fā)展的勢頭。發(fā)展的勢頭。u 對于火區(qū)對于火區(qū)煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程第二百四十八條第二百四十八條規(guī)定火區(qū)啟封具備的規(guī)定火區(qū)啟封具備的4個指標(biāo)：個指標(biāo)： (一) 火區(qū)內(nèi)的空氣溫度下降到30以下，或與火災(zāi)發(fā)生前該區(qū)的日常空氣溫度相同 (二) 火區(qū)內(nèi)空氣中的氧氣濃度降到5.0%以下(三) 火區(qū)內(nèi)空氣中不含有乙烯、乙炔，CO在封閉期間內(nèi)逐漸下降，并穩(wěn)定在0.001%以

26、下(四) 火區(qū)的出水溫度低于25，或與火災(zāi)發(fā)生前該區(qū)的日常出水溫度相同(五) 上述4項指標(biāo)持續(xù)穩(wěn)定的時間在個月以上。氣體分析氣體分析3.7 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體優(yōu)選煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體優(yōu)選u煤自然發(fā)火一般都要經(jīng)歷從緩慢氧化到加速氧化直至激烈氧化的階煤自然發(fā)火一般都要經(jīng)歷從緩慢氧化到加速氧化直至激烈氧化的階段，各礦隨著煤質(zhì)、煤層和采掘工藝的不同，所表現(xiàn)出來的規(guī)律也不盡相段，各礦隨著煤質(zhì)、煤層和采掘工藝的不同，所表現(xiàn)出來的規(guī)律也不盡相同；同；u針對自然發(fā)火的不同階段，所采取的防滅火措施應(yīng)該是不同的；針對自然發(fā)火的不同階段，所采取的防滅火措施應(yīng)該是不同的；u煤自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報應(yīng)該根據(jù)本礦的實際情況

27、優(yōu)選適合于本礦煤自然發(fā)火的預(yù)測預(yù)報應(yīng)該根據(jù)本礦的實際情況優(yōu)選適合于本礦（本煤層）的綜合標(biāo)志氣體指標(biāo)，對煤自然發(fā)火的不同階段進行預(yù)測預(yù)報，（本煤層）的綜合標(biāo)志氣體指標(biāo)，對煤自然發(fā)火的不同階段進行預(yù)測預(yù)報，以指導(dǎo)防滅火措施的制定和實施；以指導(dǎo)防滅火措施的制定和實施；u不應(yīng)該硬套其他礦井的預(yù)測指標(biāo)，更不應(yīng)該僅使用不應(yīng)該硬套其他礦井的預(yù)測指標(biāo)，更不應(yīng)該僅使用CO單一指標(biāo)。單一指標(biāo)。氣體分析氣體分析3.7 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體優(yōu)選煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體優(yōu)選優(yōu)選原則優(yōu)選原則 首先，在煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報中應(yīng)拋棄過去相當(dāng)長時間采用的單純使首先，在煤自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報中應(yīng)拋棄過去相當(dāng)長時間采用的單純使用用CO及其派

28、生指標(biāo)的觀念，應(yīng)當(dāng)在使用及其派生指標(biāo)的觀念，應(yīng)當(dāng)在使用CO的前提下，探討和尋求其它以的前提下，探討和尋求其它以乙烯為代表的烯烴氣體和以乙炔為代表的炔烴氣體共同作為綜合判斷指標(biāo)乙烯為代表的烯烴氣體和以乙炔為代表的炔烴氣體共同作為綜合判斷指標(biāo)的可能性，并增加這些標(biāo)志氣體的預(yù)測預(yù)報指標(biāo)作為綜合指標(biāo)對煤自然發(fā)的可能性，并增加這些標(biāo)志氣體的預(yù)測預(yù)報指標(biāo)作為綜合指標(biāo)對煤自然發(fā)火的不同階段及其發(fā)展態(tài)勢進行預(yù)測預(yù)報，這樣不但可以排除單一使用火的不同階段及其發(fā)展態(tài)勢進行預(yù)測預(yù)報，這樣不但可以排除單一使用CO時出現(xiàn)地質(zhì)因素和采掘因素的干擾和對它可信度的懷疑，還可以根據(jù)時出現(xiàn)地質(zhì)因素和采掘因素的干擾和對它可信度的懷

29、疑，還可以根據(jù)不同的氧化階段采取相應(yīng)的防治措施，做到有的放矢；不同的氧化階段采取相應(yīng)的防治措施，做到有的放矢；氣體分析氣體分析3.7 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體優(yōu)選煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體優(yōu)選優(yōu)選原則優(yōu)選原則 其次，煤的氧化氣體產(chǎn)物及其產(chǎn)生速率受煤自身的物理化學(xué)性質(zhì)、氧其次，煤的氧化氣體產(chǎn)物及其產(chǎn)生速率受煤自身的物理化學(xué)性質(zhì)、氧化環(huán)境條件等諸多因素的影響，其中變質(zhì)程度是一個主要因素?；h(huán)境條件等諸多因素的影響，其中變質(zhì)程度是一個主要因素。 隨著煤隨著煤種的不同，煤自然發(fā)火氧化發(fā)展階段的溫度范圍、氣體產(chǎn)物和特性都不同，種的不同，煤自然發(fā)火氧化發(fā)展階段的溫度范圍、氣體產(chǎn)物和特性都不同，因此各礦應(yīng)在實驗室自然

30、發(fā)火模擬試驗的基礎(chǔ)之上，分析和掌握不同溫度因此各礦應(yīng)在實驗室自然發(fā)火模擬試驗的基礎(chǔ)之上，分析和掌握不同溫度段的氣體產(chǎn)物特性，優(yōu)選適合于段的氣體產(chǎn)物特性，優(yōu)選適合于 本煤層的標(biāo)志氣體指標(biāo)，并通過大量和本煤層的標(biāo)志氣體指標(biāo)，并通過大量和長期的現(xiàn)場觀測統(tǒng)計，對已確立的標(biāo)志氣體綜合指標(biāo)進行修正和細化。長期的現(xiàn)場觀測統(tǒng)計，對已確立的標(biāo)志氣體綜合指標(biāo)進行修正和細化。氣體分析氣體分析3.8 日本太平洋礦日本太平洋礦CO集中監(jiān)測系統(tǒng)報警方式集中監(jiān)測系統(tǒng)報警方式項目項目記號記號報警種類報警種類監(jiān)測間隔監(jiān)測間隔報警判斷依據(jù)報警判斷依據(jù)礦井火災(zāi)礦井火災(zāi)A限位限位30s超過設(shè)定值超過設(shè)定值B限位限位30s同時超過設(shè)定

31、值和設(shè)定時間同時超過設(shè)定值和設(shè)定時間C20min溫升率溫升率4min5次連續(xù)次連續(xù)4min監(jiān)測結(jié)果的平均值與前監(jiān)測結(jié)果的平均值與前20min測值的比值超過設(shè)定值測值的比值超過設(shè)定值D64min溫升率溫升率8min8次連續(xù)次連續(xù)8min監(jiān)測結(jié)果的平均值與前監(jiān)測結(jié)果的平均值與前64min測值的比值超過設(shè)定值測值的比值超過設(shè)定值自然發(fā)火自然發(fā)火E3h溫升率溫升率30min6次連續(xù)次連續(xù)30min監(jiān)測結(jié)果的平均值與前監(jiān)測結(jié)果的平均值與前3h測值的比值超過設(shè)定值測值的比值超過設(shè)定值F8h溫升率溫升率30min8h內(nèi)，每內(nèi)，每30min監(jiān)測結(jié)果平均值的直線回歸結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果平均值的直線回歸結(jié)果與8h前測值

32、的比值超過前測值的比值超過設(shè)定值設(shè)定值G24h溫升率溫升率30min24h內(nèi)，每內(nèi)，每30min監(jiān)測結(jié)果平均值的直線回歸結(jié)果與監(jiān)測結(jié)果平均值的直線回歸結(jié)果與24h前測值的比值超前測值的比值超過設(shè)定值過設(shè)定值測定值，持續(xù)時間，變化率測定值，持續(xù)時間，變化率氣體分析氣體分析3.8 日本太平洋礦日本太平洋礦CO集中監(jiān)測系統(tǒng)報警方式集中監(jiān)測系統(tǒng)報警方式測定值，持續(xù)時間，變化率測定值，持續(xù)時間，變化率氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例實例實例1 撫順老虎臺礦撫順老虎臺礦 54001回風(fēng)高頂回風(fēng)高頂日期日期COppmCO2%CH4%C2H4ppmC2H6ppm

33、C2H2ppmC3H8ppmO2%N2%現(xiàn)場征兆現(xiàn)場征兆8.111960.451.250.2936.27376.240468.3216.282.2無視覺征兆8.122921.281.741.3660.84631.080290.8014.679.9煤焦油味，輕微煙霧8.122019.411.671.2434.64502.640276.1815.279.9放下頂部浮煤，處理后8.151.861.340.272.5249.39059.7919.579.5注水處理后，無任何征兆氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例實例實例2 撫順老虎臺礦撫順老虎臺礦 5306

34、老回風(fēng)道上、下順槽砂碹砂門老回風(fēng)道上、下順槽砂碹砂門日期日期COppmCO2%CH4%C2H4ppmC2H6ppmC2H2ppmC3H8ppmO2%N2%位位置置現(xiàn)場征兆現(xiàn)場征兆8.178241.915.32.6491.71167.20676.39.369.91#砂碹向外冒青煙，說明已進入加速氧化階段，火勢發(fā)展迅猛。打鉆注水處理。8.178288.112.11.5362.71600.50763.55.676.92#8.1819617.36.70.676.3556.70238.311.980.11#現(xiàn)象消失，火勢得到控制。隨后熄滅。8.18977.90.50.0711.848.2021.320.

35、178.52#氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例實例實例3 撫順老虎臺礦撫順老虎臺礦 50502集中運煤巷頂板集中運煤巷頂板日期日期COppmCO2%CH4%C2H4ppmC2H6ppmC2H2ppmC3H8ppmO2%N2%現(xiàn)場征兆現(xiàn)場征兆3.1572.40.70.311.746.7024.320.078.6無視覺征兆，氣體超3.1865.00.91.022.8103.4061.720.279.1C2H4時大時小，未采取措施。3.208.40.50.58.144.0026.320.078.03.2426.91.10.813.983.9052.55

36、19.476.93.251897.75.26.5149.9653.96.27275.715.470.8現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)明火。注砂3.271183.43.32.976.9222.50150.518.674.6明火滅，仍有復(fù)燃勢頭3.28371.95.14.590.3426.90204.514.776.4繼續(xù)處理3.29132.25.87.856.9432.50219.214.471.7繼續(xù)處理3.3037.64.77.044.5366.90399.715.672.9繼續(xù)處理3.31128.93.54.966.8770.30535.516.973.7繼續(xù)處理4.0100.30.1096.60020.279

37、.3火災(zāi)徹底熄滅。氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例實例實例4 撫順老虎臺礦撫順老虎臺礦 50502溜煤道砂門老火區(qū)溜煤道砂門老火區(qū)日期日期COppmCO2%CH4%C2H4ppmC2H6ppmC2H2ppmC3H8ppmO2%N2%現(xiàn)場征兆現(xiàn)場征兆5.247360.93.30.65379.2594.126.13328.915.980.4 5月24日,檢測到砂門子內(nèi)出現(xiàn)C2H4,C2H2氣體，從標(biāo)志氣體來看，可能已經(jīng)存在明火，但現(xiàn)場僅發(fā)現(xiàn)輕微煙霧，且氣體濃度變化較大，時大時小，推斷可能存在別的漏風(fēng)通道。經(jīng)查冒頂已與溜煤巷溝通漏風(fēng)。隨后采取注漿、注砂

38、等措施，由于未找到確切的火源位置，滅火效果不佳，且火區(qū)反復(fù)嚴(yán)重。后經(jīng)反復(fù)圈定火源，采取措施后熄滅。5.26196.30.50.0321.826.83.203.420.278.85.274135.11.30.1152.5113.33.0947.618.480.75.292022.80.80.0714.667.8030.718.879.85.301292.20.90.0850.558.22.3718.718.180.75.318915.424.10.26157.2258.26.10121.216.879.46.025708.94.00.64245.6883.43.59408.413.881.26.

39、038512.56.80.79257.7732.73.34269.612.179.96.0500.40.020.32.701.9919.779.76.0600.30.0502.70020.379.4氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例實例實例5 平莊六家礦平莊六家礦WN一段一段6-3炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故 火災(zāi)事故發(fā)展簡要經(jīng)過：2001年6月15日，WN一段6-3炮采工作面開始安裝束管采樣系統(tǒng)進行采空區(qū)自燃“三帶”觀測試驗，此期間工作面停止灌漿、灑漿等防滅火措施，為了解決上隅角瓦斯超限的問題，將工作面供風(fēng)量由原來的2

40、20m3/min 增加到314m3/min。7月9日上午，WN一段6-3炮采工作面回風(fēng)流中CO超限，其濃度達0.028%，超前支護段CO濃度為0.036%，上隅角為0.08%0.1%，工作面由進風(fēng)側(cè)向上隅角，CO濃度逐漸上升。7月14日，工作面上隅角及回風(fēng)流中均檢測出一定濃度的C2H4（小于8ppm），7月17日C2H4濃度發(fā)展到1314ppm，7月19日猛增到40.5ppm，火災(zāi)表現(xiàn)出迅猛并難以控制的趨勢。盡管采取各種措施（主要是用沙袋封堵上風(fēng)側(cè)向采空區(qū)的漏風(fēng)）全力以赴控制和消滅火災(zāi)，但考慮到即將來臨的半個月的全礦停產(chǎn)放假，因此該工作面被迫封閉，并在密閉后20m的地方重新布置切眼，恢復(fù)通風(fēng)系

41、統(tǒng)。氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例平莊六家礦平莊六家礦WN一段一段6-3炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故時間時間采樣地點采樣地點O2%N2%COppmCO2ppmCH4ppmC2H4ppmC2H2ppmC2H6ppm7.14上隅角上隅角19.6579.07396297222505.61049.60回風(fēng)巷回風(fēng)巷19.7879.73403310421795.38050.25機頭機頭19.2379.59570467334057.79073.597.17上隅角上隅角19.8978.123474546297714.94091.06

42、回風(fēng)巷回風(fēng)巷19.8978.30161268716027.77048.85機頭機頭19.5078.4827161913290014.76上隅角以里上隅角以里19.6178.503043553208513.26077.36皮帶機給煤皮帶機給煤20.3379.23042100007.19上隅角上隅角16.2977.69249215621364740.5030.00回風(fēng)巷回風(fēng)巷20.1376.80374374830636.24053.00機頭機頭20.7676.78467661042005.00上隅角以里上隅角以里16.4777.6123231614313032400311.00氣體分析氣體分析3.

43、9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例平莊六家礦平莊六家礦WN一段一段6-3炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故采空區(qū)內(nèi)氣體監(jiān)測結(jié)果對比分析采空區(qū)內(nèi)氣體監(jiān)測結(jié)果對比分析推進度（m）C2H4 (ppm)1#2#3#4#5#1.700.004.6212.102.701.453.700.000.001.391.781.519.100.000.521.931.000.009.900.000.001.001.001.7410.600.000.003.370.860.7813.600.000.002.100.000.0014.906.682.380.000.747

44、3.0515.800.000.000.000.000.6416.20278.273.062.851.200.0017.200.000.001.321.461.5718.000.003.125.805.0131.83氣體分析氣體分析3.9 煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例煤自然發(fā)火的標(biāo)志氣體應(yīng)用實例平莊六家礦平莊六家礦WN一段一段6-3炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故炮采工作面采空區(qū)自然發(fā)火事故采空區(qū)內(nèi)氣體監(jiān)測結(jié)果對比分析采空區(qū)內(nèi)氣體監(jiān)測結(jié)果對比分析4. 測溫法測溫法4.1 測溫法分類測溫法分類測溫法是煤自然發(fā)火監(jiān)測最古老的方法，然而也是最直接的方法。測測溫法是煤自然發(fā)火監(jiān)測最古老的方法，然而也是最直接

45、的方法。測溫法預(yù)報煤自然發(fā)火的方法可分為兩類：溫法預(yù)報煤自然發(fā)火的方法可分為兩類：一類是直接用檢測到的溫度值進行預(yù)報或報警：一類是直接用檢測到的溫度值進行預(yù)報或報警：當(dāng)測點溫度達到或超過某一特定值時，即發(fā)出火災(zāi)預(yù)報或警報。這種方法即直接，又比較直觀，但難以測到自然發(fā)火達到這一特定溫度之前的變化特性和之后的變化趨勢，更難以判斷火災(zāi)所處的進程和態(tài)勢。 一類是通過監(jiān)測點溫度的變化特性（升溫速率等）進行預(yù)報：一類是通過監(jiān)測點溫度的變化特性（升溫速率等）進行預(yù)報：采用測點溫度變化進行預(yù)測預(yù)報時，不但可以直觀地得到測點的溫度，而且能根據(jù)之前溫度變化的特性，預(yù)測預(yù)報之后的變化趨勢。 4. 測溫法測溫法4.2

46、 測溫法常用傳感器測溫法常用傳感器溫度監(jiān)測用的傳感器主要有：溫度監(jiān)測用的傳感器主要有：熱電偶、測溫電阻、半導(dǎo)體測溫元件、集成溫度傳感器、熱敏元件、熱電偶、測溫電阻、半導(dǎo)體測溫元件、集成溫度傳感器、熱敏元件、光纖、紅外線、激光及雷達波等，其中熱電偶、測溫電阻、半導(dǎo)體元件和光纖、紅外線、激光及雷達波等，其中熱電偶、測溫電阻、半導(dǎo)體元件和熱敏材料等由于其價格低廉、測試簡單、操作方便而得到較廣泛地應(yīng)用。熱敏材料等由于其價格低廉、測試簡單、操作方便而得到較廣泛地應(yīng)用。近年來，便攜式激光測溫儀表也得到較廣泛的普及，而紅外熱成像、近年來，便攜式激光測溫儀表也得到較廣泛的普及，而紅外熱成像、雷達探測等因受穿透

47、距離、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響而使應(yīng)用受到一定限制。雷達探測等因受穿透距離、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響而使應(yīng)用受到一定限制。測溫法缺點：探頭設(shè)置多，安裝工作量大，難于管理測溫法缺點：探頭設(shè)置多，安裝工作量大，難于管理4. 測溫法測溫法4.3 熱敏電纜熱敏電纜熱敏電纜是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，熱敏材熱敏電纜是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)溫度升高超過某一值時（如料處于絕緣狀態(tài)，當(dāng)溫度升高超過某一值時（如70）,兩根導(dǎo)線間的絕緣狀態(tài)受兩根導(dǎo)線間的絕緣狀態(tài)受到破壞，據(jù)此發(fā)出火災(zāi)的預(yù)報或報警信號。到破壞，據(jù)此發(fā)出火災(zāi)的預(yù)報或報警信號。在我國熱

48、敏電纜已廣泛地應(yīng)用于糧食、消防等部門。在我國熱敏電纜已廣泛地應(yīng)用于糧食、消防等部門。J優(yōu)點：可進行無間斷點的連續(xù)沿程監(jiān)測；通過計算可實現(xiàn)短點定位；優(yōu)點：可進行無間斷點的連續(xù)沿程監(jiān)測；通過計算可實現(xiàn)短點定位；L缺點：缺點：1) 通常為定溫感測，即當(dāng)溫度達到或超過某一定值時，才能發(fā)出預(yù)報或報警，而在此溫度之前或報警動作之后的溫度即變化情況卻無法得知;2) 熱敏電纜感測溫度的方式往往是以空氣為介質(zhì)通過熱輻射的方式感測，而熱敏電纜外層絕緣護套往往使感受熱輻射的能力大大削弱，使其反映遲鈍，而且熱敏材料導(dǎo)通后是不可恢復(fù)的，需要及時更換局部或全部熱敏電纜;3) 熱敏電纜的連接和接頭處理也比較麻煩，這也在一定

49、程度上限制了它的推廣與應(yīng)用。4. 測溫法測溫法4.3 熱敏電纜熱敏電纜美國礦業(yè)局有關(guān)熱敏電纜的試驗美國礦業(yè)局有關(guān)熱敏電纜的試驗 在美國礦業(yè)局實驗煤礦的平巷明火實驗中，在其火源下方在美國礦業(yè)局實驗煤礦的平巷明火實驗中，在其火源下方3m處的頂板處的頂板上布置了一支上布置了一支K型熱電偶，并從平巷進口沿頂板布設(shè)了一條熱敏電纜，一型熱電偶，并從平巷進口沿頂板布設(shè)了一條熱敏電纜，一直延伸到火源點之后直延伸到火源點之后30.5m處，此熱敏電纜的動作溫度為處，此熱敏電纜的動作溫度為68。 在火災(zāi)發(fā)展速度不同的三次明火實驗中，在火災(zāi)發(fā)展速度不同的三次明火實驗中，K型熱電偶測到大氣溫度升幅型熱電偶測到大氣溫度升

50、幅僅為僅為712，熱敏電纜由于未達到其動作溫度而沒有發(fā)出報警。，熱敏電纜由于未達到其動作溫度而沒有發(fā)出報警。4. 測溫法測溫法4.5 測溫電纜測溫電纜 PN結(jié)：結(jié)：半導(dǎo)體半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器成本較低、信結(jié)溫度傳感器成本較低、信號較強，線性較好。號較強，線性較好。 PN結(jié)的伏安特性對溫度很敏感，當(dāng)結(jié)的伏安特性對溫度很敏感，當(dāng)溫度每升高溫度每升高1時，時，PN結(jié)的正向壓降結(jié)的正向壓降減少約減少約2mv。 半導(dǎo)體半導(dǎo)體PN結(jié)除了成本低、信號較強、結(jié)除了成本低、信號較強、線性較好等特性外，象所有線性較好等特性外，象所有PN結(jié)一樣，結(jié)一樣，具有單向?qū)ㄐ?。具有單向?qū)ㄐ浴?集成溫度傳感器集成溫度傳感器

51、4. 測溫法測溫法4.5 測溫電纜測溫電纜測溫電纜PN結(jié)的組合接法示意圖 1 8 15 22 29 36 43 50 56PN結(jié)對溫度敏感特性，單向?qū)щ娞匦裕航M合接法、分時供電5. 氣味檢測法氣味檢測法5.1 人對氣味識別原理人對氣味識別原理鼻嗅覺粘膜有味氣體吸收接收膜電位變化刺激嗅神經(jīng)刺激發(fā)生區(qū)域接收膜有味氣體u 嗅覺細胞嗅覺細胞感受器；感受器；u 刺激刺激電位變化；電位變化；u 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)、記傳導(dǎo)、記憶、學(xué)習(xí)、比較；憶、學(xué)習(xí)、比較；u 做出識別結(jié)果。做出識別結(jié)果。5. 氣味檢測法氣味檢測法5.2 氣味檢測法原理氣味檢測法原理u 氣味傳感器氣味傳感器感受器；感受器；u 頻率變化頻率

52、變化電位變化；電位變化；u 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)、傳導(dǎo)、記憶、學(xué)習(xí)、比較；記憶、學(xué)習(xí)、比較；u 與教師值比較；與教師值比較；u 做出識別結(jié)果。做出識別結(jié)果。晶振裝置(傳感器)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)WO11VI1輸入層輸出層隱含層VIi神經(jīng)元(結(jié)點)WH11WH1jVHjWO1jVO1VOj1 2 3 4 51 2 3 4 112AJ 151AJ 183AK 353AN 453AA煤炭 橡膠 坑木 機油a.輸入數(shù)據(jù)模型b.教師數(shù)據(jù)模型輸入數(shù)據(jù)模型和煤樣的教師數(shù)據(jù)模型5. 氣味檢測法氣味檢測法5.3 氣味傳感器氣味傳感器人造覆蓋脂類雙層膜人造雙層膜晶振裝置(傳感器)蛋白質(zhì)氣味傳感器氣味傳感器特特

53、 性性151AJ對所有氣味物質(zhì)均有響應(yīng)183AK受濕度變化的影響最小353AA對幾乎所有氣味的靈敏度都低，但對氨的靈敏度極高453AA對難聞氣味有較高的敏感性112AJ對芳香氣味有較高的敏感性，為CA-LA的改進型CA-LA對油的氣味有較好的敏感性，但不再生產(chǎn)DA-LA對所有氣味均有較好的敏感性，但受濕度變化的影響大，不再生產(chǎn)5. 氣味檢測法氣味檢測法5.4 煤、橡膠、木頭和機油單一物質(zhì)氣味的識別煤、橡膠、木頭和機油單一物質(zhì)氣味的識別 5. 氣味檢測法氣味檢測法5.4 煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別 5. 氣味檢測法氣味檢測法5.4 煤、橡膠、木頭

54、和機油混合物質(zhì)氣味的識別煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別 5. 氣味檢測法氣味檢測法5.4 煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別 5. 氣味檢測法氣味檢測法5.4 煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別煤、橡膠、木頭和機油混合物質(zhì)氣味的識別 5. 氣味檢測法氣味檢測法5.5 氣味檢測法應(yīng)用前景氣味檢測法應(yīng)用前景 優(yōu)點：優(yōu)點：u能及早識別煤初期氧化時氣味釋放的微弱變化，比能及早識別煤初期氧化時氣味釋放的微弱變化，比CO提前提前20-30；u能識別火源物質(zhì)及其混合物比例，判斷外因火災(zāi)、內(nèi)因火災(zāi)，推斷火能識別火源物質(zhì)及其混合物比例，判斷外因火災(zāi)、內(nèi)因火災(zāi)，推斷火源地點。源地點。存在問題：存在問題：u傳感器制造工藝復(fù)雜，壽命短（傳感器制造工藝復(fù)雜，壽命短（1年左右），國內(nèi)不能生產(chǎn)；年左右），國內(nèi)不能生產(chǎn)；u影響因素多：如采煤機開、停，放煤、落煤、膠帶輸送機的開停、放影響因素多：如采煤機