《矿井通风与安全》课程授课教案（讲稿）第十一章 火灾防治

课程名称：《矿井通风与安全》摘要第十一章　火灾防治第一节概述第二节外因火灾及其预防第三节煤炭自燃的理论基础第四节火灾预测和预报授课题目（章、节）第五节开采技术防火措施第六节灌浆与阻化剂防灭火第七节均压防灭火第八节情气防灭火行第九节矿井火灾时期通风第十节石矿井火灾处理与控制本讲目的要求及重点难点：【目的要求】了解矿井火灾的内因、外因，掌握煤炭自燃理论、煤炭自燃预测预报技术以及灌浆与阻化剂防灭火技术、均压防灭火技术和情气防灭火技术，能够根据火灾时期的风压特点记性风流控制。【重点】煤炭自燃理论，煤炭自燃预测预报，防灭火技术。【难】点】均压防灭火，火灾时期风流控制。内容【本讲课程的引入】矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的主要自然灾害之一

课程名称：《矿井通风与安全》 摘 要 授课题目（章、节） 第十一章 火灾防治 第一节 概述 第二节 外因火灾及其预防 第三节 煤炭自燃的理论基础 第四节 火灾预测和预报 第五节 开采技术防火措施 第六节 灌浆与阻化剂防灭火 第七节 均压防灭火 第八节 惰气防灭火 第九节 矿井火灾时期通风 第十节 矿井火灾处理与控制 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】了解矿井火灾的内因、外因，掌握煤炭自燃理论、煤炭自燃预测预报技术， 以及灌浆与阻化剂防灭火技术、均压防灭火技术和惰气防灭火技术，能够根据火灾时期的 风压特点记性风流控制。 【重 点】煤炭自燃理论，煤炭自燃预测预报，防灭火技术。 【难 点】均压防灭火，火灾时期风流控制。 内 容 【本讲课程的引入】 矿井火灾是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害 的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的主要自然灾害之一

矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的高温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆炸进一步扩大其灾难性。【本讲课程内容】第十一章火灾防治第一节概述二、火灾与矿井或煤田火灾的概念火灾：通常把违背人们意愿而发生的非控制性燃烧，称之为火灾。火灾往往造成巨大的经济损失和重多的人员伤亡，造成不良的社会影响。矿井火灾：在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资源和经济损失或者人员伤亡的燃烧事故，称之为矿井或煤田火灾。火灾是矿井或煤田较为常见的灾害之一。二、矿井火灾的类型及其特性分类出发点和依据不同，分类的方法也不同。目前常用的分类方法有：1、按引火原因分类1）内因（自燃）火灾：自燃物在一定的外部（适量的通风供氧）条件下，自身发生物理化学变化，产生并积聚热量，使其温度升高，达到自燃点而形成的火灾称之为内因火灾。在煤矿中自燃物主要是有自燃倾向性的煤炭。在整个矿井火灾事故中，内因火灾占的比例很大。2）外因火灾：可燃物在外界火源（明火或高温热源）的作用下，引起燃烧而形成的火灾叫外因火灾。2..消防分类从选用灭火剂的角度出发，消防上根据物质及其燃烧特性对火灾进行如下分类：A类火灾：煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质燃烧形成的火灾称为A类火灾。B类火灾：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体燃烧形成的火灾。C类火灾：指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等和可燃气体燃烧形成的火灾。D类火灾：象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。其特点是火源温度高。3、其它分类方法除上述两种常用分类方法外，还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾；按火源产生的位置，可分为井上火灾与和井下火灾等。三、防灭火研究的内容煤矿火灾防治是一项系统工程，其理论与技术的研究内容应围绕一个目标和三个问题。一个目标就是防止矿井火灾发生，对于已发生的火灾要防止其扩大并最大限度地减小火灾中的人员伤亡和经济损失。三个间题是：一火灾是如何发生的？其内容主要是研究矿井火灾的类型及其产生的原因、条件以及各类火灾发生过程和特点，这是防灭火的理论基础；三如何防止火灾发生？包括火源预测、火灾预防和预报技术；三火灾发生后如何进行及时而有效的控制和处理。第二节外因火灾及其预防

矿井火灾的发生和发展不仅会烧毁大量的煤炭资源和设备，而且产生大量的高 温烟流和有害气体，危及井下工作人员的生命安全，有时还诱发瓦斯、煤尘爆炸， 进一步扩大其灾难性。 【本讲课程内容】 第十一章 火灾防治 第一节 概 述 一、火灾与矿井或煤田火灾的概念 火灾：通常把违背人们意愿而发生的非控制性燃烧，称之为火灾。火灾往往造 成巨大的经济损失和重多的人员伤亡，造成不良的社会影响。 矿井火灾：在矿井或煤田范围内发生，威协安全生产、造成一定资源和经济损 失或者人员伤亡的燃烧事故，称之为矿井或煤田火灾。火灾是矿井或煤田较为常见 的灾害之一。 二、矿井火灾的类型及其特性 分类出发点和依据不同，分类的方法也不同。目前常用的分类方法有： １、按引火原因分类 １）内因（自燃）火灾：自燃物在一定的外部（适量的通风供氧）条件下，自 身发生物理化学变化，产生并积聚热量，使其温度升高，达到自燃点而形成的火灾 称之为内因火灾。在煤矿中自燃物主要是有自燃倾向性的煤炭。在整个矿井火灾事 故中，内因火灾占的比例很大。 ２）外因火灾：可燃物在外界火源（明火或高温热源）的作用下，引起燃烧而 形成的火灾叫外因火灾。 ２、消防分类 从选用灭火剂的角度出发，消防上根据物质及其燃烧特性对火灾进行如下分 类： Ａ类火灾：煤炭、木材、橡胶、棉、毛、麻等含碳的固体可燃物质燃烧形成的 火灾称为A类火灾。 Ｂ类火灾：指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液体燃烧形成的火 灾。 Ｃ类火灾：指煤气、天燃气、甲烷、乙炔、氢气等和可燃气体燃烧形成的火灾。 Ｄ类火灾：象钠、钾、镁等可燃金属燃烧形成的火灾。其特点是火源温度高。 ３、其它分类方法 除上述两种常用分类方法外，还有按火源特性，可分为原生火灾与再生火灾； 按火源产生的位置，可分为井上火灾与和井下火灾等。 三、防灭火研究的内容 煤矿火灾防治是一项系统工程，其理论与技术的研究内容应围绕一个目标和三 个问题。一个目标就是防止矿井火灾发生，对于已发生的火灾要防止其扩大并最大 限度地减小火灾中的人员伤亡和经济损失。三个问题是：一火灾是如何发生的？其 内容主要是研究矿井火灾的类型及其产生的原因、条件以及各类火灾发生过程和特 点，这是防灭火的理论基础；二如何防止火灾发生？包括火源预测、火灾预防和预 报技术；三火灾发生后如何进行及时而有效的控制和处理。 第二节 外因火灾及其预防

二、物质燃烧的充要条件物质燃烧是一种伴有放热、发光的快速氧化反应。发生燃烧必须具备的充要条件是：.1、必要条件1）有充足的可燃物；2）有助燃物存在。凡是能支持和帮助燃烧的物质都是助燃物。常见的助燃物是含一定氧浓度的空气。3）具有一定温度和能量的火源。2、充分条件1）燃烧的三个必要条件同时存在，相互作用；2）可燃物的温度达到燃点，生成热量大于散发热量。如果把燃烧比着一个由链体组成的圆环，则三要素是组成圆环的三个链体，如图11-2-1所示。如果组成圆环的三个链体缺少一个，或三个链体不相互连结，则将不能构成圆环，即缺少燃烧三要素之一，或三要素不相互作用，则不能形成火灾。火源可分为显火源和潜火源两种。所谓显火源即是以明火、高温的表面或灼热的物体的形式显露于空间，可燃物一日与其接触即可发生燃烧。如气焊和电焊产生的高温焊渣、燃着的香烟头等皆属于此类。所谓潜热源即是平时处于常温状态，在一定的外部条件下（人员操作失误、设备零件故障、安全装置失效等原因）有可能产生火花、放出热量和转化为高温热源。如具有短路危险的电缆接头、作高速相对运动的两固体接触面、不合格的炸药爆破等都属于潜热源。煤矿常见的外因火源主要有以下几种1）电能热源：电（缆）流短路或导体过热：电弧电火花：烘烤（灯泡取暖）：静电等。表10-2-1为我国部分电气火灾发火原因统计表。2）摩擦热：如胶带与滚筒摩擦、胶带与碎煤摩擦以及采掘机械截齿与砂岩摩擦等。表11-2-1电气火灾发火原因统计表次数发火原因占总数%变压器油24.253灯泡取暖6.38油浸起动电阻器12.12电力电容器12.12铠装电缆短路2.12139橡胶电缆短路83.9847合计1003）放明炮、糊炮、装药密度过大或过小、钻孔内有水、炸药受潮以及封孔炮泥长度不够或用可燃物（如煤粉、炸药包装纸等）代替炮泥等违反爆破操作规程的操作都有可能发生爆燃。放炮引起瓦斯燃烧或爆炸的例子在我国时有发生。4）液压联轴器喷油着火引燃周围可燃物，酿成多起火灾。5）明火（高温焊碴、吸烟），明火也是产生外因火灾的重要原因之一。明火主要产生于加热器、喷灯、焊接和切割作业，烟头也时有酿成火灾的可能。二、外因火灾的预防1、我国的消防方针《中华人民共和国消防条例》规定，消防工作实行“预防为主，消防结合”的方针。所谓预防为主，即是在消防工作中坚持重在预防的指导思想，在设计、生产和日常管理工作中应严格遵守有关防火的规定，把防火放在首位。消防结合，即是在预防的同时积极做好灭火的物质和技术准备。2、防火对策

一、物质燃烧的充要条件 物质燃烧是一种伴有放热、发光的快速氧化反应。发生燃烧必须具备的充要条 件是： 1、必要条件 1）有充足的可燃物；2）有助燃物存在。凡是能支持和帮助燃烧的物质都是助 燃物。常见的助燃物是含一定氧浓度的空气。3）具有一定温度和能量的火源。 2、充分条件 1）燃烧的三个必要条件同时存在，相互作用；2）可燃物的温度达到燃点，生 成热量大于散发热量。如果把燃烧比着一个由链体组成的圆环，则三要素是组成圆 环的三个链体，如图11-2-1所示。如果组成圆环的三个链体缺少一个，或三个链体 不相互连结，则将不能构成圆环，即缺少燃烧三要素之一，或三要素不相互作用， 则不能形成火灾。 火源可分为显火源和潜火源两种。所谓显火源即是以明火、高温的表面或灼热 的物体的形式显露于空间，可燃物一旦与其接触即可发生燃烧。如气焊和电焊产生 的高温焊碴、燃着的香烟头等皆属于此类。所谓潜热源即是平时处于常温状态，在 一定的外部条件下（人员操作失误、设备零件故障、安全装置失效等原因）有可能 产生火花、放出热量和转化为高温热源。如具有短路危险的电缆接头、作高速相对 运动的两固体接触面、不合格的炸药爆破等都属于潜热源。 煤矿常见的外因火源主要有以下几种： 1）电能热源：电（缆）流短路或导体过热；电弧电火花；烘烤（灯泡取暖）； 静电等。表10-2-1为我国部分电气火灾发火原因统计表。 2）摩擦热：如胶带与滚筒摩擦、胶带与碎煤摩擦以及采掘机械截齿与砂岩摩 擦等。 表11-2-1 电气火灾发火原因统计表 发火原因 次数 占总数% 变压器油 2 4.25 灯泡取暖 3 6.38 油浸起动电阻器 1 2.12 电力电容器 1 2.12 铠装电缆短路 1 2.12 橡胶电缆短路 39 83.98 合计 47 100 3）放明炮、糊炮、装药密度过大或过小、钻孔内有水、炸药受潮以及封孔炮 泥长度不够或用可燃物（如煤粉、炸药包装纸等）代替炮泥等违反爆破操作规程的 操作都有可能发生爆燃。放炮引起瓦斯燃烧或爆炸的例子在我国时有发生。 4）液压联轴器喷油着火引燃周围可燃物，酿成多起火灾。 5）明火（高温焊碴、吸烟），明火也是产生外因火灾的重要原因之一。明火主 要产生于加热器、喷灯、焊接和切割作业，烟头也时有酿成火灾的可能。 二、外因火灾的预防 1、我国的消防方针 《中华人民共和国消防条例》规定，消防工作实行“预防为主，消防结合”的方 针。所谓预防为主，即是在消防工作中坚持重在预防的指导思想，在设计、生产和 日常管理工作中应严格遵守有关防火的规定，把防火放在首位。消防结合，即是在 预防的同时积极做好灭火的物质和技术准备。 2、防火对策

矿井火灾的防治可以采取下列三个对策：3E对策1）技术（Engineering）对策技术对策是防止火灾发生的关键对策。它要求从工程设计开始，在生产和管理的各个环节中，针对火灾产生的条件，制定切实可行的技术措施。技术对策可分为：（1）灾前对策，灾前对策的主要目标是破坏燃烧的充要条件，防止起火：其次是防止已发生的火灾扩大。（A）防止起火，主要对策有：①确定发火危险区-潜在火源和可燃物共同存在的地方，加强明火与潜在高温热源的控制与管理，防止火源产生。②消除燃烧的物质基础。并下尽量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和设备，例如使用阻燃风筒、阻燃胶带，支架非未质化。③防止火源与可燃物接触和作用。在潜在高温热源与可燃物间留有一定的安全距离。安装可靠的保护设施，防止潜在热源转化为显热源。例如，变电所安装过电流保护装置，防止电缆短路。（B）防止火灾扩大：有潜在高温热源的前后10m范围内应使用不燃支架。②划分火源危险区，在危险区的两端设防火门：矿井有反风装置，采区有局部反风系统。③在有发火危险的地方，设置报警、消防装置和设施。④在发火危险区内设避难确室。（2）灾后对策：主要有：①报警。采集处于萌芽状态的火灾信息，发出报警。②控制。利用已有设施控制火势发展，使非灾区与灾区隔离。③灭火。迅速采取有效措施灭火。④避难。使灾区受威协的人员尽快选择安全路线逃离灾区，或撤至灾区内预设的避难确室等待救援。2）教育（Education）对策教育对策包括知识、技术和态度教育三个方面。3）管理（法制（Enforcement)）对策：制定各种规程、规范和标准，且强制性执行。这三种对策简称“三E”对策。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。如果片面的强调某一对策都不能收到满意的效果。三、预防外因火灾的技术措施如前所述，预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生，二是防止已发生的火灾事故扩太，以尽量减少火灾损失。（一）防止火灾产生1、防止失控的高温热源产生和存在。按《煤矿安全规程》及其执行说明要求严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。2、尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离。3、防止产生机电火灾。4、防止摩擦引燃（1）防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有可靠的防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；（2）防止摩擦引燃瓦斯。5、防止高温热源和火花与可燃物相互作用。（二）防止火灾蔓延的措施其措施有：1、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。2、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。3、每一矿井必须在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统。4、主要通风机必须具有反风系统或设备，反风设施，并保持其状态良好。第三节煤炭自燃的理论基础、煤炭自然机理

矿井火灾的防治可以采取下列三个对策：3E对策 1）技术（Engineering）对策 技术对策是防止火灾发生的关键对策。它要求从工程设计开始，在生产和管理 的各个环节中，针对火灾产生的条件，制定切实可行的技术措施。技术对策可分为： （1）灾前对策，灾前对策的主要目标是破坏燃烧的充要条件，防止起火；其 次是防止已发生的火灾扩大。 （A）防止起火，主要对策有：① 确定发火危险区-潜在火源和可燃物共同存 在的地方，加强明火与潜在高温热源的控制与管理，防止火源产生。② 消除燃烧 的物质基础。井下尽量不用或少用可燃材料，采用不燃或阻燃材料和设备，例如使 用阻燃风筒、阻燃胶带，支架非木质化。③ 防止火源与可燃物接触和作用。在潜 在高温热源与可燃物间留有一定的安全距离。④ 安装可靠的保护设施，防止潜在 热源转化为显热源。例如，变电所安装过电流保护装置，防止电缆短路。 （B）防止火灾扩大：①有潜在高温热源的前后10m范围内应使用不燃支架。 ②划分火源危险区，在危险区的两端设防火门；矿井有反风装置，采区有局部反风 系统。③在有发火危险的地方，设置报警、消防装置和设施。④在发火危险区内设 避难硐室。 （2）灾后对策：主要有：①报警。采集处于萌芽状态的火灾信息，发出报警。 ②控制。利用已有设施控制火势发展，使非灾区与灾区隔离。③灭火。迅速采取有 效措施灭火。④避难。使灾区受威协的人员尽快选择安全路线逃离灾区，或撤至灾 区内预设的避难硐室等待救援。 2）教育（Education）对策:教育对策包括知识、技术和态度教育三个方面。 3）管理（法制（Enforcement））对策:制定各种规程、规范和标准，且强制性 执行。 这三种对策简称“三Ｅ”对策。前两者是防火的基础，后者是防火的保证。如果 片面的强调某一对策都不能收到满意的效果。 三、预防外因火灾的技术措施 如前所述，预防火灾发生有两个方面：一是防止火源产生；二是防止已发生的 火灾事故扩大，以尽量减少火灾损失。 （一）防止火灾产生 1、防止失控的高温热源产生和存在。按《煤矿安全规程》及其执行说明要求 严格对高温热源、明火和潜在的火源进行管理。 2、尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在热源保持一定的安全距离。 3、防止产生机电火灾。 4、防止摩擦引燃（1）防止胶带摩擦起火。胶带输送机应具有可靠的防打滑、 防跑偏、超负荷保护和轴承温升控制等综合保护系统；（2）防止摩擦引燃瓦斯。 5、防止高温热源和火花与可燃物相互作用。 （二）防止火灾蔓延的措施 其措施有： 1、在适当的位置建造防火门，防止火灾事故扩大。 2、每个矿井地面和井下都必须设立消防材料库。 3、每一矿井必须在地面设置消防水池，在井下设置消防管路系统。 4、主要通风机必须具有反风系统或设备，反风设施，并保持其状态良好。 第三节 煤炭自燃的理论基础 一、煤炭自然机理

一百多年来，先后提出阐述煤炭自燃机理学说有多种，其中主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说、自由基作用学说、基团作用学说、电化学作用学说。氢原作用学说以及煤氧化合学说等。1951年苏联学者维谢洛夫斯基（BeceJIOBCKHi.B.C）等人提出，煤的自燃是氧化过程自身加速发展的结果。这种氧化反应的特点是分子的基链反应。二、煤的氧化特性从煤氧化合学说观点出发，认为评价煤的自燃倾向性，即化学活动性的最合适的指标应该是煤的吸氧速度。揭示了煤炭氧化规律如下：1、所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。它取决手煤的分子结构和物理化学性质。2、煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，即dm/dt=UC11-3-1式中dm一单位重量煤在dt时间内吸氧量，ml/kg；U一吸氧速度常数，ml/（kg.h)：C一空气中的氧浓度，%。3、在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减，即U-Uit-H11-3-2式中Ui一在t=1小时内的吸氧速度常数，ml/（kg.h)；H一在对数坐标中直线方程倾角的正切，它表示吸氧速度随时间衰减的速度：4、吸氧速度常数U与煤自身温度之间符合幂函数关系U=U,e2.3B(t-to)11-30-3式中U一温度为t℃时的吸氧速度常数，ml/（kg.h）；Uo一温度为to℃C时的吸氧速度常数，ml/（kg.h）：B一比例常数，1/℃：其物理意义是吸氧速度随温度增加的速度。5、煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原有活性的可能。6、吸氧速度常数U与粒度之间成复杂关系。没有接触过氧的新鲜煤粒度越小，其表面积越大，吸氧速度也越大，但随时间衰减得也越快。三、自然发火与自然发火期1、.自然发火的定义在理论上，自然发火是指有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触，发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象叫自然发火。在《矿井防灭火规范》中规定出现下列现象之一，即为自然发火。（1）煤因自燃出现明火、火炭或烟雾等现象：（2）由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至70℃以上：（3）由于煤炭自热而分解出CO、C2H4（乙烯）或其它指标气体，在空气中的浓度超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。2、煤层自然发火期从（火源处的）煤层被开采破碎、接触空气之日起，至出现上述定义的自燃现象或温度上升到自燃点为止，所经历的时间叫煤层的自然发火期，以月或天为单位。煤层的自然发火期取决于煤的内部结构和物理化学性质、被开采破坏后的堆积状态参数（分散度）、裂隙或空隙度、通风供氧、蓄热和散热等外部环境等因素

一百多年来，先后提出阐述煤炭自燃机理学说有多种，其中主要的有黄铁矿作 用学说、细菌作用学说、酚基作用学说、自由基作用学说、基团作用学说、电化学 作用学说、氢原作用学说以及煤氧化合学说等。１９５１年苏联学者维谢洛夫斯基 （Веселовский.В.С）等人提出，煤的自燃是氧化过程自身加速发展的结果。这种 氧化反应的特点是分子的基链反应。 二、煤的氧化特性 从煤氧化合学说观点出发，认为评价煤的自燃倾向性，即化学活动性的最合适 的指标应该是煤的吸氧速度。揭示了煤炭氧化规律如下： 1、所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。它取决于煤的分子结构和 物理化学性质。 2、煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比，即 dm/dτ＝UC 11-3-1 式中 dm—单位重量煤在ｄτ时间内吸氧量，ml/kg； U—吸氧速度常数，ml/（kg.h）； C—空气中的氧浓度，%。 3、在温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减，即 U＝U1τ -H 11-3-2 式中 U1—在τ=1小时内的吸氧速度常数，ml/（kg.h）； H—在对数坐标中直线方程倾角的正切，它表示吸氧速度随时间衰减 的速度； 4、吸氧速度常数U与煤自身温度之间符合幂函数关系 Ｕ＝Ｕ ｅ２ ３Ｂ（ｔ－ｔ ） 0 0 . 11-30-3 式中 U—温度为t℃时的吸氧速度常数，ml/（kg.h）； U0—温度为t0℃时的吸氧速度常数，ml/（kg.h）； B—比例常数，1/℃；其物理意义是吸氧速度随温度增加的速度。 5、煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原有活性的 可能。 6、吸氧速度常数Ｕ与粒度之间成复杂关系。没有接触过氧的新鲜煤粒度越小， 其表面积越大，吸氧速度也越大，但随时间衰减得也越快。 三、自然发火与自然发火期 1、自然发火的定义 在理论上，自然发火是指有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接 触，发生氧化，产生热量使其温度升高，出现发火和冒烟的现象叫自然发火。在《矿 井防灭火规范》中规定出现下列现象之一，即为自然发火。（1）煤因自燃出现明火、 火炭或烟雾等现象；（2）由于煤炭自热而使煤体、围岩或空气温度升高至70℃以上； （3）由于煤炭自热而分解出CO、C2H4（乙烯）或其它指标气体，在空气中的浓度 超过预报指标，并呈逐渐上升趋势。 2、煤层自然发火期 从（火源处的）煤层被开采破碎、接触空气之日起，至出现上述定义的自燃现 象或温度上升到自燃点为止，所经历的时间叫煤层的自然发火期，以月或天为单位。 煤层的自然发火期取决于煤的内部结构和物理化学性质、被开采破坏后的堆积状态 参数（分散度）、裂隙或空隙度、通风供氧、蓄热和散热等外部环境等因素

四、煤炭自燃条件煤炭自燃的必要充分条件是：1、有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于0.4m。2、有较好的蓄热条件。3、有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应自动加速的前提。实验表明，氧浓度>15%时，煤炭氧化方可较快进行。4、上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必要条件，最后一个条件是充分条件。五、影响煤炭自然发火的因素影响煤层自然发火的因素主要有：1、煤的自燃性能煤的自燃性能主要受下列因素影响：1）煤的分子结构，研究表明，煤的氧化能力主要取决于含氧官能团多少和分子结构的疏密程度。随煤化程度增高，煤中含氧官能团减少，孔隙度减小，分子结构变得紧密。2）煤化程度，煤化程度是影响煤炭自燃倾向性的决定性因素。就整体而言，煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低，即自燃倾向性从褐煤、长焰煤、烟煤、焦煤至无烟煤逐渐减小：局部而言，煤层的自燃倾向性与煤化程度之间表现出复杂的关系，即同一煤化程度的煤在不同的地区和不同的矿井，其自燃倾向性可能有较大的差异。3）煤岩成分，煤岩成分对煤的自燃倾向性表现出一定的影响，但不是决定性的因素。各种单一的煤岩成分具有不同的氧化活性，其氧化能力按镜煤≥亮煤暗煤>丝煤的顺序递减。4）煤中的瓦斯含量，煤中瓦斯存在和放散影响吸氧和氧化过程进行，它类似用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响。5）水分，煤的外在和内在水份以及空气中的水蒸汽对褐煤和烟煤在低温氧化阶段起一定的影响，既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。6）煤中硫和其它矿物质，煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的氧化过程。统计资料表明，含硫大于3%的煤层均为自然发火的煤层，其中包括无烟煤。2、开采技术开采技术对自然发火的影响主要表现在以下几个方面。1）矿井开拓方式和采区巷道布置，既决定保护煤柱的数量及其大小，又决定所留煤柱受压与碎裂程度，既决定可燃物的分布和集中情况，又决定向这些可燃物供风的时间。2）回采方法和回采工艺，但其决定的因素是回采率和工作面推进速度。3、影响采空区自燃的因素

四、煤炭自燃条件 煤炭自燃的必要充分条件是： 1、有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于0.４m。 2、有较好的蓄热条件。 3、有适量的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应 自动加速的前提。实验表明，氧浓度＞15%时，煤炭氧化方可较快进行。 4、上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可， 前三个条件是煤炭自燃的必要条件，最后一个条件是充分条件。 五、影响煤炭自然发火的因素 影响煤层自然发火的因素主要有： 1、煤的自燃性能 煤的自燃性能主要受下列因素影响： 1）煤的分子结构，研究表明，煤的氧化能力主要取决于含氧官能团多少和分 子结构的疏密程度。随煤化程度增高，煤中含氧官能团减少，孔隙度减小，分子结 构变得紧密。 ２）煤化程度，煤化程度是影响煤炭自燃倾向性的决定性因素。就整体而言， 煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低，即自燃倾向性从褐煤、长焰煤、烟煤、焦 煤至无烟煤逐渐减小；局部而言，煤层的自燃倾向性与煤化程度之间表现出复杂的 关系，即同一煤化程度的煤在不同的地区和不同的矿井，其自燃倾向性可能有较大 的差异。 3）煤岩成分，煤岩成分对煤的自燃倾向性表现出一定的影响，但不是决定性 的因素。各种单一的煤岩成分具有不同的氧化活性，其氧化能力按镜煤＞亮煤＞暗 煤＞丝煤的顺序递减。 4）煤中的瓦斯含量，煤中瓦斯存在和放散影响吸氧和氧化过程进行，它类似 用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响。 5）水分，煤的外在和内在水份以及空气中的水蒸汽对褐煤和烟煤在低温氧化 阶段起一定的影响，既有加速氧化的一面，也有阻滞氧化的因素。 6）煤中硫和其它矿物质，煤中含有的硫和其它催化剂，则会加速煤的氧化过 程。统计资料表明，含硫大于３%的煤层均为自然发火的煤层，其中包括无烟煤。 2、开采技术 开采技术对自然发火的影响主要表现在以下几个方面。 1）矿井开拓方式和采区巷道布置，既决定保护煤柱的数量及其大小，又决定 所留煤柱受压与碎裂程度，既决定可燃物的分布和集中情况，又决定向这些可燃物 供风的时间。 2）回采方法和回采工艺，但其决定的因素是回采率和工作面推进速度。 3、影响采空区自燃的因素

1）采空区三带划分对于后U通风系统（一源一汇）的采空区，按漏风大小和遗煤发生自燃的可能性采空区可分为三带：散热带I（宽度为L）、自燃带Ⅱ（宽度为L）和室息（不自燃）带Ⅲ（如图10-3-1）。靠近工作面的采空区内冒落岩石处于自由堆积状态，空隙度大，漏风大，氧化生热小而散发热量多，故不能发生自燃，叫散热带。其宽度大约520m。自燃带IⅡI中岩石的空隙度较小，因而漏风小，蓄热条件较好，如果该带的条件保持时间超过其自然发火期，就可能自燃。故此带称为自燃带。其宽度取决于顶板岩性、工作面推进速度、漏风通风压差，一般宽度为20~70m。自燃带向采空区内部延深，便是第ⅢI带。由于该带距工作面较远，漏风甚小或消失，氧浓度低，不具备自燃条件。故此带处于惰化状态，已经发生自大在燃的遗煤也能室息，故叫室息（不自燃）带。L11L2I图11-3-1采空区散热、自燃、室息三带分布示意图确定划分三带的指标有三种：①采空区漏风风速V（Vz0.9mls为散热带：0.9>V≥0.02m/s为自燃带：V1℃/d为自燃带）。由于缺少深入的理论研究和试验结果，此指标目前尚难以应用。2）采空区遗煤自燃的条件及其影响因素，设自燃带的最大宽度为LI+L2，工作面的推进速度为V，自然发火期为ts，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为t（月），当：Ts≤(LI+L2)/V11-3-4时，说明自燃带内有△L-Li+L2-Vts宽度存在时间超过自然发火期，有自燃危险。由此可见，采空区遗煤自燃与否主要取决于工作面的推进速度和自燃带最大宽度Li+Lz（m）。4、漏风在煤炭氧化过程的热平衡关系中，漏风起两方面的作用：一是向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展：二是带走氧化生成的热量，降低煤温，抑制氧化过程发展。采空区及煤柱的漏风强度在0.1～0.24m/（min.m2）时容易自然发火。有的作者认为不会导致自燃的极限风速低于0.02～0.05m/（min.m2）：封闭采空区密闭墙漏风压差在300Pa、漏风强度在0.02～1.2m3/（min.m2）时容易自然发火的[136]。把风速控制在易燃风速区之外，是从通风的角度预防自然发火的原则。5、地质因素地质因素主要有：1）倾角。2）煤层厚度。表11-3-1为倾角和厚度对自燃影响的部分统计资料。3）地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。4）开采深度。煤层赋存太深或太浅都会增加自然发火的危险性。表11-3-1，煤层倾角和厚度对自燃影响倾角发火次数比例，%煤层厚度发火次数比例，%

1）采空区三带划分 对于后”U”通风系统（一源一汇）的采空区，按漏风大小 和遗煤发生自燃的可能性采空区可分为三带：散热带Ⅰ（宽度为L1）、自燃带Ⅱ（宽 度为L2）和窒息（不自燃）带Ⅲ（如图10-3-1）。靠近工作面的采空区内冒落岩石 处于自由堆积状态，空隙度大，漏风大，氧化生热小而散发热量多，故不能发生自 燃，叫散热带。其宽度大约5～20m。自燃带Ⅱ中岩石的空隙度较小，因而漏风小， 蓄热条件较好，如果该带的条件保持时间超过其自然发火期，就可能自燃。故此带 称为自燃带。其宽度取决于顶板岩性、工作面推进速度、漏风通风压差，一般宽度 为20~70m。自燃带向采空区内部延深，便是第Ⅲ带。由于该带距工作面较远，漏 风甚小或消失，氧浓度低，不具备自燃条件。故此带处于惰化状态，已经发生自大 在燃的遗煤也能窒息，故叫窒息（不自燃）带。 图11-3-1 采空区散热、自燃、窒息三带分布示意图 确定划分三带的指标有三种： ①采空区漏风风速V（V>0.9m/s为散热带；0.9≥V≥0.02m/s为自燃带；∨＜ 0.02m/s为自窒息带。）； ②采空区氧浓度（C）分布（认为C＜8%为窒息带，C≥8%为自燃带）； ③采空区遗煤温升速度（dt>1℃/d为自燃带）。由于缺少深入的理论研究和试 验结果，此指标目前尚难以应用。 2）采空区遗煤自燃的条件及其影响因素，设自燃带的最大宽度为L1+L2，工作 面的推进速度为V，自然发火期为τS，在自燃带内煤暴露于空气的最长时间为τ（月）， 当： τS≤（L1+L2）/V 11 -3-4 时，说明自燃带内有△L=L1+L2-VτS宽度存在时间超过自然发火期，有自燃危 险。由此可见，采空区遗煤自燃与否主要取决于工作面的推进速度和自燃带最大宽 度L1+L2（ｍ）。 4、漏风 在煤炭氧化过程的热平衡关系中，漏风起两方面的作用：一是向煤提供氧化所 必须的氧气，促进氧化发展；二是带走氧化生成的热量，降低煤温，抑制氧化过程 发展。采空区及煤柱的漏风强度在0.1～0.24m3 /（min.m2）时容易自然发火。有的 作者认为不会导致自燃的极限风速低于0.02～0.05m3 /（min.m2）；封闭采空区密闭 墙漏风压差在300Pa、漏风强度在0.02～1.2m3 /（min.m2）时容易自然发火的[136]。 把风速控制在易燃风速区之外，是从通风的角度预防自然发火的原则。 5、地质因素 地质因素主要有：1）倾角。2）煤层厚度。表11-3-1为倾角和厚度对自燃影响 的部分统计资料。3）地质构造。在有地质构造的地区，自燃危险性加剧。4）开采 深度。煤层赋存太深或太浅都会增加自然发火的危险性。 表11-3-1 煤层倾角和厚度对自燃影响 倾角 发火次数 比例，% 煤层厚度 发火次数 比例，%

缓倾斜5516中厚以下5616倾斜1213413538厚煤层急倾斜17654特厚煤层16146六，煤的自燃过程及其特点煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜伏（或准备）、自热、自燃和熄灭四个阶段，如图11-3-2所示。图中虚线为风化进程线。潜伏期与自热期之和为煤的自然发火期。1、潜伏（自燃准备）期自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期。在潜伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小，无宏观效应；经过潜伏期后煤的燃点降低，表面的颜色变暗。潜伏期长短取决于煤的分子结构、物化性质。煤的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等对潜伏期的长短也有一定影响，改善这些条件可以延长潜伏期。国座监盘T.典化1,=70时间白福#R自老明图11-3-2烟煤自燃过程温度与时间关系2、自热阶段温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。其特点是：（1）氧化放热较大煤温及其环境（风、水、煤壁）温度升高：（2）产生C.O、CO和碳氢（CmHn）类气体产物，并散发出煤油味和其它芳香气味；（3）有水蒸水汽生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗现象。（4）微观构发生变化。在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。风化后煤的物理化学性质发生变化，失去活性，不会再发生自燃。3、燃烧阶段煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧（风），则发生燃烧，出现明火。这时会生成大量的高温烟雾，其中含有CO、CO2以及碳氢类化合物。若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，CO多于CO2，温度也较明火燃烧要低。4、灭及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭火。第四节火灾预测和预报我国目前预测自然（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

缓倾斜 55 16 中厚以下 56 16 倾斜 121 34 厚煤层 135 38 急倾斜 176 54 特厚煤层 161 46 六、煤的自燃过程及其特点 煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜伏（或准备）、自热、 自燃和熄灭四个阶段，如图11-3-2所示。图中虚线为风化进程线。潜伏期与自热期 之和为煤的自然发火期。 1、潜伏（自燃准备）期 自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期。在潜 伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小，无宏观效应；经过潜伏期后煤 的燃点降低，表面的颜色变暗。 潜伏期长短取决于煤的分子结构、物化性质。煤 的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等对潜伏期的长短也有一定影响，改善这 些条件可以延长潜伏期。 图11-3-2 烟煤自燃过程温度与时间关系 2、自热阶段 温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。自热过程是煤氧化反应 自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。其特点是：（1）氧化放 热较大煤温及其环境（风、水、煤壁）温度升高；（2）产生ＣＯ、CO2和碳氢（CmHn） 类气体产物，并散发出煤油味和其它芳香气味；（3）有水蒸水汽生成，火源附近出 现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗”现象。（4）微观构发 生变化。在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓 度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。风化后煤 的物理化学性质发生变化，失去活性，不会再发生自燃。 3、燃烧阶段 煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧（风），则发生燃烧，出现明火。这时 会生成大量的高温烟雾，其中含有CO、CO2以及碳氢类化合物。若煤温达到自燃点， 但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。煤炭干馏或阴燃与明火燃 烧稍有不同，CO多于CO2，温度也较明火燃烧要低。 4、熄灭 及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭火。 第四节 火灾预测和预报 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11-4-1分类（方案）确定自燃倾向性等级。表11-4-1煤的自燃倾向性分类（方案）230℃常压条件下煤吸氧量（cm2/g自燃备注自燃干丝）等级倾向性褐煤、烟煤类高硫煤、无烟煤类全硫（sf，%）/容易自燃≥0.8≥1.00>2.00>2.001自燃0.41~0.79≤1.00III不易自燃<2.00≤0.40≥0.80二、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。此法适用于生产矿并。（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）。四、火灾的预报所谓火灾预报，就是根据火灾发生和发展的规律，应用成熟的经验和先进的科学技术手段，采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推断后给出火情报告。及时而准确地进行火灾早期预报，可以弥补预防之不足。矿井火灾预报的方法，按其原理可分为：1、利用人体生理感觉预报自然发火依靠人体生理感觉预报矿井火灾的主要方法有：1）嗔觉，可燃物受高温或火源作用，会分解生成一些正常时大气中所没有的、异常气味的火灾气体。2）视觉，人体视觉发现可燃物起火时产生的烟雾，煤在氧化过程中产生的水蒸汽，及其在附近煤岩体表面凝结成水珠（俗称为“挂汗”），进行报警。3）感（触）觉，煤炭自燃或自热、可燃物燃烧会使环境温度升高，并可能使附近空气中的氧浓度降低，CO2等有害气体增加，所以当人们接近火源时，会有头

谱仪吸氧鉴定法”，鉴定结果按表11-4-1分类（方案）确定自燃倾向性等级。 表11-4-１ 煤的自燃倾向性分类（方案） （2 ） 自燃 自燃 30℃常压条件下煤吸氧量（cm3／g. 干煤） 备注 等级 倾向性 褐煤、烟煤类 高硫煤、无烟煤类 全硫（sf，%） Ⅰ 容易自燃 ≥0.8 ≥1.00 >2.00 Ⅱ 自燃 0.41～0.79 ≤1.00 >2.00 Ⅲ 不易自燃 ≤0.40 ≥0.80 <2.00 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）。 四、火灾的预报 所谓火灾预报，就是根据火灾发生和发展的规律，应用成熟的经验和先进的科 学技术手段，采集处于萌芽状态的火灾信息，进行逻辑推断后给出火情报告。及时 而准确地进行火灾早期预报，可以弥补预防之不足。矿井火灾预报的方法，按其原 理可分为： 1、利用人体生理感觉预报自然发火 依靠人体生理感觉预报矿井火灾的主要方法有： 1）嗅觉，可燃物受高温或火源作用，会分解生成一些正常时大气中所没有的、 异常气味的火灾气体。 2）视觉，人体视觉发现可燃物起火时产生的烟雾，煤在氧化过程中产生的水 蒸汽，及其在附近煤岩体表面凝结成水珠（俗称为“挂汗”），进行报警。 3）感（触）觉，煤炭自燃或自热、可燃物燃烧会使环境温度升高，并可能使 附近空气中的氧浓度降低，CO2等有害气体增加，所以当人们接近火源时，会有头

痛、闷热、精神疲乏等不适之感。2、气体成分分析法用仪器分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它气体产物，预报火灾。1）指标气体及其临界指标能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的气体叫指标气体。指标气体必须具备如下条件：①灵敏性，即正常大气中不含有，或虽含有但数量很少且比较稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓度就会发生较明显的变化。②规律性，即生成量或变化趋势与自热温度之间呈现一定的规律和对应关系。③可测性，可利用现有的仪器进行检测。目前，如表10一4-3所示。2）常用的指标气体（1）一氧化碳（CO)，一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。在正常时若大气中含有CO，则采用CO作为指标气体时，要确定预报的临界值。确定临界值时一般要考虑下列因素：①各采样地点在正常时风流中CO的本底浓度：②临界值时所对应的煤温适当，即留有充分的时间寻找和处理自热源。表11-4-3主要产煤国家预报煤炭自然发火的指标气体国别国别指标气体指标气体中国CO、C2H4、Ico(=△CO /AO2)日本CO，C2H4/CH4，Ico，C2H4，烟，等原苏联英国CO，C2H4/C2H2，烟等C2H4，烟，等CO,Ico,原西德美国CO，co,烟等CO,cotC2H4，烟，等应该指出的是，应用CO作为指标气体预报自然发火时，要同时满足以下两点：①CO的浓度或绝对值要大于临界值：②CO的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势。（2）Grham系数IcoJ.JGraham提出了用流经火源或自热源风流中的CO浓度增加量与氧浓度减少量之比作为自然发火的早期预报指标。其计算式如下：100CO100COIco =△0,0.265N,-02式中：CO，O2，N2-分别为回风侧采样点气样中的一氧化碳，氧气和氮气的体积浓度，%。如果进风侧气样中氧氮之比不是0.265，则应计算出进风侧氧氮浓度之比值代替0.265。根据Grham指数预报矿井火灾时，不同的矿井有不同的临界指标。抚顺老虎台矿（气煤）总结多年的经验，从7万多个气样中筛选出431个有发火隐患的气样，得出煤在自燃的发生、发展过程中不同阶段的Grham指数为：预警值：Ico=0～0.45：临界值：Ico=0.46～4；报警值Ico=4.1～9。3）乙烯，实验发现，煤温升高到80℃120℃后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃类气体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。一般矿井的大气中是不含有乙烯的，因此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。同时根据乙烯和丙烯出现的时间还可推测出煤的自热温度。（4）其它指标气体，国外有的煤矿采用烯炔比（乙烯和乙炔（C2H）之比）和链烷比（C2H6/CH4）来预测煤的自热与自燃。五、采样点设置

痛、闷热、精神疲乏等不适之感。 2、气体成分分析法 用仪器分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它气体 产物，预报火灾。 1）指标气体及其临界指标 能反映煤炭自热或可燃物燃烧初期阶段特征的、并可用来作为火灾早期预报的 气体叫指标气体。指标气体必须具备如下条件：①灵敏性，即正常大气中不含有， 或虽含有但数量很少且比较稳定，一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，则该种气体浓 度就会发生较明显的变化。②规律性，即生成量或变化趋势与自热温度之间呈现一 定的规律和对应关系。③可测性，可利用现有的仪器进行检测。目前，如表10—４ -３所示。 2）常用的指标气体 （1）一氧化碳（CO），一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升 高按指数规律增加，是预报煤炭自燃火灾的较灵敏的指标之一。在正常时若大气中 含有CO，则采用CO作为指标气体时，要确定预报的临界值。确定临界值时一般要 考虑下列因素：①各采样地点在正常时风流中CO的本底浓度；②临界值时所对应 的煤温适当，即留有充分的时间寻找和处理自热源。 表11-4-3 主要产煤国家预报煤炭自然发火的指标气体 国别 指标气体 国别 指标气体 中国 CO、C2H4、ICO（=ΔCO／ΔO2） 日本 CO，C2H4／CH4，ICO，C2H4，烟，等 原苏联 CO， C2H4／C2H2，烟等 英国 CO，ICO， C2H4，烟，等 原西德 CO，ICO，烟等 美国 CO，ICO， C2H4，烟，等 应该指出的是，应用CO作为指标气体预报自然发火时，要同时满足以下两点： ①CO 的浓度或绝对值要大于临界值；②CO 的浓度或绝对值要有稳定增加的 趋势。 （２）Grham系数ＩCO J.J Graham提出了用流经火源或自热源风流中的CO 浓度增加量与氧浓度减少量之比作为自然发火的早期预报指标。其计算式如下： I CO CO N O CO = = − 100 100 △O2 0 265 2 2 . 式中：CO，O2，N2-分别为回风侧采样点气样中的一氧化碳，氧气和氮气的体 积浓度，%。如果进风侧气样中氧氮之比不是0.265，则应计算出进风侧氧氮浓度之 比值代替0.265。 根据Grham指数预报矿井火灾时，不同的矿井有不同的临界指标。抚顺老虎台 矿（气煤）总结多年的经验，从7万多个气样中筛选出431个有发火隐患的气样，得 出煤在自燃的发生、发展过程中不同阶段的Grham指数为：预警值：ICO=0～0.45； 临界值：ICO=0.46～4；报警值ICO=4.1～9。 3）乙烯，实验发现，煤温升高到80℃～120℃后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃 类气体产物，而这些气体的生成量与煤温成指数关系。一般矿井的大气中是不含有 乙烯的，因此，只要井下空气中检测出乙烯，则说明已有煤炭在自燃了。同时根据 乙烯和丙烯出现的时间还可推测出煤的自热温度。 （４）其它指标气体，国外有的煤矿采用烯炔比（乙烯和乙炔（C2H2）之比） 和链烷比（C2H6/CH4）来预测煤的自热与自燃。 五、采样点设置