煤炭自燃是常見的煤礦災害之一，在特定環境下，一旦某一區域的煤體氧化放出的熱量不能及時被漏風產生的對流換熱和表面導熱作用帶走，溫度就會不斷升高導致火災，甚至引發爆炸。煤炭自燃是由于煤體表面各種活性結構與氧發生物理吸附、化學吸附和化學反應，當放出的熱量大于散發的熱量時，煤溫上升而導致的。煤體與氧氣從開始接觸到發生化學反應的各個階段伴隨著反應氣態產物增加、氧含量減少，且有放熱和吸熱效應發生。熱量的產生導致煤與空隙內氣體內能改變及煤體內部產生溫差，從而造成熱對流、熱傳導以及熱量的積聚。煤體內部氣體成分、含量和內能的變化改變氣體的運移過程，氣體運移過程的改變影響空氣滲流，從而導致氧含量發生改變，又進一步影響到熱傳導、熱對流、熱積聚、煤氧復合等一系列過程。不同的松散煤體各物性因對流和孔壁的輻射、空隙率、空隙分布和形狀、空隙尺寸、空隙內的氣體傳導、煤種等多種因素有關。針對這一現狀，項目運用絕熱氧化實驗裝置、自然發火實驗爐及熱分析儀等技術，探討影響煤自然發火的多種因素，并且為防滅火工作的開展提供一定的理論支撐。 1）灰分對煤自燃影響的實驗研究。通過絕熱氧化實驗研究不同灰分含量對煤自燃特性的影響，分析灰分的作用機理，并討論R70、CPT、B-M指標受灰分影響的變化情況。 2）絕熱氧化實驗下煤自燃臨界點研究。為探究煤自燃過程的反應特征與建立煤自燃臨界溫度點的判定模型，對6種煤樣進行了絕熱氧化升溫實驗，采用煤樣活化能指標在不同時間段的變化情況來表征煤低溫氧化內在特征 3）煤自燃全過程高溫區域及指標氣體時空變化規律的實驗研究。利用煤自然發火實驗爐模擬了煤樣從常溫至著火點的自燃全過程，全面詳細地分析煤自然發火各階段煤體溫度及高溫點移動機理，并且闡述指標氣體的時空變化情況。 4）初始溫度對煤自然發火期的影響研究。改變起始溫度值，進行計算得到不同起始溫度下的自然發火期，建立了起始溫度與自然發火期關系模型。 2100433B

煤自燃火災嚴重威脅著煤炭生產和儲運的安全，給煤炭產業帶來極大的安全隱患。為有效的防治煤炭自然，研究煤炭自燃特征，確定煤最短自然發火期計算模型，并提出煤炭自然發火期的測定方法具有重要意義.本研究依據煤絕熱實驗計算活化能，并依此計算基于活化能的自然發火期計算模型，在此基礎上依據傳熱學、傳質學和滲流力學理論，建立多因素影響下的煤炭最短發火期解算模型和測定方法。最后根據現場試驗驗證、修正模型和方法。

煤層自燃發火期是指在開采過程中暴露的煤炭，從接觸空氣到發生自燃的一段時間。一般以月為單位。它是自燃發火危險程度在時間上的量度，發火期愈短的煤層自燃發火危險程度愈大。

煤層自燃發火期在1年以內的認為是自燃發火嚴重的危險煤層，該礦井為自燃發火嚴重危險的礦井。 2100433B

《煤層自然發火預測預報及防治技術》在分析煤層自然發火基本概念和理論的基礎上，研究了煤層自燃傾向性的鑒定方法、煤層自然發火危險程度的綜合評價、煤層自然發火預測預報指標氣體分析方法；建立了煤層自然發火預測預報系統、開發了煤自然發火預測預報模糊系統；最后介紹了煤層自然發火的防治技術。《煤層自然發火預測預報及防治技術》主要供礦山企業的工程技術人員及管理干部使用，也可作為科研院所科研人員、礦業類專業大學本科生及研究生參考用書。

《煤層自然發火預測預報及防治技術》由冶金工業出版社出版。

1 緒論

1.1 煤炭自然發火基本概念和理論概述

1.1.1 煤炭自然發火機理

1.1.2 煤的氧化自燃過程

1.1.3 煤的自然發火期

1.1.4 影響煤炭自然發火的因素

1.2 國內外研究現狀

1.2.1 煤自燃傾向性研究現狀

1.2.2 煤炭自然發火預測預報研究現狀

2 煤層自燃傾向性鑒定及分類

2.1 煤樣的采取與制備

2.2 實驗系統和實驗方法

2.3 開灤礦區各礦煤層自燃傾向性鑒定及分類

2.3.1 荊各莊礦煤層自燃傾向性分析

2.3.2 趙各莊礦煤層自燃傾向性分析

2.3.3 呂家坨礦煤層自燃傾向性分析

2.3.4 范各莊礦煤層自燃傾向性分析

2.3.5 錢家營礦煤層自燃傾向性分析

2.3.6 唐山礦煤層自燃傾向性分析

2.3.7 馬家溝礦煤層自燃傾向性分析

2.3.8 東歡坨礦煤層自燃傾向性分析

2.3.9 林南倉礦煤層自燃傾向性分析

3 煤層自然發火危險程度的綜合評價

3.1 煤層自然發火危險性評估指標的基礎

3.2 煤層自然發火危險性的綜合評估分類

3.2.1 潛伏期法

3.2.2 Feng、Chakravorty和Cochrane方法

3.2.3 Olpinski方法

3.2.4 Bystron和Urbanski方法

3.2.5 修正過的Bystron和Urbanski方法

3.2.6 模糊聚類分類法

3.2.7 神經網絡法

3.2.8 目前煤層自然發火危險性評估的現狀

3.3 煤層自然發火危險程度指標體系的建立

3.3.1 煤的自燃傾向性指標體系的建立

3.3.2 煤層地質賦存條件評價指標體系的建立

3.3.3 開采技術因素評價指標體系的建立

3.3.4 通風因素評價指標體系的建立

3.3.5 預防措施評價指標體系的建立

3.4 模糊聚類分析

3.4.1 數據的處理

3.4.2 逐步聚類分析法的基本思想

3.4.3 標定（建立模糊相似關系）

3.4.4 聚類

3.4.5 樣本的聚類檢驗分析

4 煤層自然發火預測預報指標氣體

4.1 煤氧化升溫實驗

4.1.1 實驗系統

4.1.2 實驗條件

4.1.3 氣相色譜儀的工作原理

4.1.4 實驗方法

4.2 開灤礦區各礦煤層自然發火預測預報指標氣體

4.2.1 實驗數據分析

4.2.2 指標氣體的優選與應用

5 煤自然發火預測預報系統的建立

5.1 各指標氣體可信度的灰色關聯分析法

5.1.1 灰色關聯分析

5.1.2 指標氣體與煤溫的灰色關聯分析

5.2 預測預報系統的建立

5.2.1 預測指標數學模型的建立

5.2.2 預測系統的開發

6 煤自然發火預測預報模糊系統的研發

6.1 煤層自然發火模糊預測預報系統總體方案

6.1.1 煤層自然發火模糊預測預報系統硬件方案

6.1.2 煤層自然發火模糊預測預報系統軟件方案

6.2 煤層自然發火預測預報模糊系統的檢測環節

6.2.1 煤層自然發火預測預報系統檢測環節的結構

6.2.2 煤層自然發火預測預報系統的氣體檢測

6.2.3 煤層自然發火預測預報系統的溫度檢測

6.3 煤層自然發火預測預報模糊系統的數據通訊環節

6.3.1 煤層自然發火預測預報模糊系統數據通訊環節的局域網絡構成

6.3.2 煤層自然發火預測預報模糊系統數據通訊環節的網絡設置

6.3.3 煤層自然發火預測預報模糊系統數據通訊環節的FTP通訊設置

6.3.4 煤層自然發火預測預報模糊系統數據通訊環節的實時數據傳輸設置

6.3.5 模糊控制計算機實時數據采集

6.4 煤層自然發火預測預報模糊系統的控制環節

6.4.1 煤層自然發火預測預報模糊系統控制環節的硬件

6.4.2 煤層自然發火預測預報模糊系統控制環節的原理和軟件

7 煤層自然發火防治技術

7.1 開采技術措施

7.2 通風措施防治自然發火

7.3 介質法防滅自然發火

7.3.1 灌漿防滅火

7.3.2 凝膠防滅火

7.3.3 注氮防滅火

7.3.4 泡沫防滅火

參考文獻2100433B