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：V<0.02m/s为自室息带。）：②采空区氧浓度（C）分布（认为C<8%为室息带，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