煤炭自燃是常见的煤矿灾害之一，在特定环境下，一旦某一区域的煤体氧化放出的热量不能及时被漏风产生的对流换热和表面导热作用带走，温度就会不断升高导致火灾，甚至引发爆炸。煤炭自燃是由于煤体表面各种活性结构与氧发生物理吸附、化学吸附和化学反应，当放出的热量大于散发的热量时，煤温上升而导致的。煤体与氧气从开始接触到发生化学反应的各个阶段伴随着反应气态产物增加、氧含量减少，且有放热和吸热效应发生。热量的产生导致煤与空隙内气体内能改变及煤体内部产生温差，从而造成热对流、热传导以及热量的积聚。煤体内部气体成分、含量和内能的变化改变气体的运移过程，气体运移过程的改变影响空气渗流，从而导致氧含量发生改变，又进一步影响到热传导、热对流、热积聚、煤氧复合等一系列过程。不同的松散煤体各物性因对流和孔壁的辐射、空隙率、空隙分布和形状、空隙尺寸、空隙内的气体传导、煤种等多种因素有关。针对这一现状，项目运用绝热氧化实验装置、自然发火实验炉及热分析仪等技术，探讨影响煤自然发火的多种因素，并且为防灭火工作的开展提供一定的理论支撑。 1）灰分对煤自燃影响的实验研究。通过绝热氧化实验研究不同灰分含量对煤自燃特性的影响，分析灰分的作用机理，并讨论R70、CPT、B-M指标受灰分影响的变化情况。 2）绝热氧化实验下煤自燃临界点研究。为探究煤自燃过程的反应特征与建立煤自燃临界温度点的判定模型，对6种煤样进行了绝热氧化升温实验，采用煤样活化能指标在不同时间段的变化情况来表征煤低温氧化内在特征 3）煤自燃全过程高温区域及指标气体时空变化规律的实验研究。利用煤自然发火实验炉模拟了煤样从常温至着火点的自燃全过程，全面详细地分析煤自然发火各阶段煤体温度及高温点移动机理，并且阐述指标气体的时空变化情况。 4）初始温度对煤自然发火期的影响研究。改变起始温度值，进行计算得到不同起始温度下的自然发火期，建立了起始温度与自然发火期关系模型。 2100433B

煤自燃火灾严重威胁着煤炭生产和储运的安全，给煤炭产业带来极大的安全隐患。为有效的防治煤炭自然，研究煤炭自燃特征，确定煤最短自然发火期计算模型，并提出煤炭自然发火期的测定方法具有重要意义.本研究依据煤绝热实验计算活化能，并依此计算基于活化能的自然发火期计算模型，在此基础上依据传热学、传质学和渗流力学理论，建立多因素影响下的煤炭最短发火期解算模型和测定方法。最后根据现场试验验证、修正模型和方法。

煤层自燃发火期是指在开采过程中暴露的煤炭，从接触空气到发生自燃的一段时间。一般以月为单位。它是自燃发火危险程度在时间上的量度，发火期愈短的煤层自燃发火危险程度愈大。

煤层自燃发火期在1年以内的认为是自燃发火严重的危险煤层，该矿井为自燃发火严重危险的矿井。 2100433B

《煤层自然发火预测预报及防治技术》在分析煤层自然发火基本概念和理论的基础上，研究了煤层自燃倾向性的鉴定方法、煤层自然发火危险程度的综合评价、煤层自然发火预测预报指标气体分析方法；建立了煤层自然发火预测预报系统、开发了煤自然发火预测预报模糊系统；最后介绍了煤层自然发火的防治技术。《煤层自然发火预测预报及防治技术》主要供矿山企业的工程技术人员及管理干部使用，也可作为科研院所科研人员、矿业类专业大学本科生及研究生参考用书。

《煤层自然发火预测预报及防治技术》由冶金工业出版社出版。

1 绪论

1.1 煤炭自然发火基本概念和理论概述

1.1.1 煤炭自然发火机理

1.1.2 煤的氧化自燃过程

1.1.3 煤的自然发火期

1.1.4 影响煤炭自然发火的因素

1.2 国内外研究现状

1.2.1 煤自燃倾向性研究现状

1.2.2 煤炭自然发火预测预报研究现状

2 煤层自燃倾向性鉴定及分类

2.1 煤样的采取与制备

2.2 实验系统和实验方法

2.3 开滦矿区各矿煤层自燃倾向性鉴定及分类

2.3.1 荆各庄矿煤层自燃倾向性分析

2.3.2 赵各庄矿煤层自燃倾向性分析

2.3.3 吕家坨矿煤层自燃倾向性分析

2.3.4 范各庄矿煤层自燃倾向性分析

2.3.5 钱家营矿煤层自燃倾向性分析

2.3.6 唐山矿煤层自燃倾向性分析

2.3.7 马家沟矿煤层自燃倾向性分析

2.3.8 东欢坨矿煤层自燃倾向性分析

2.3.9 林南仓矿煤层自燃倾向性分析

3 煤层自然发火危险程度的综合评价

3.1 煤层自然发火危险性评估指标的基础

3.2 煤层自然发火危险性的综合评估分类

3.2.1 潜伏期法

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 修正过的Bystron和Urbanski方法

3.2.6 模糊聚类分类法

3.2.7 神经网络法

3.2.8 目前煤层自然发火危险性评估的现状

3.3 煤层自然发火危险程度指标体系的建立

3.3.1 煤的自燃倾向性指标体系的建立

3.3.2 煤层地质赋存条件评价指标体系的建立

3.3.3 开采技术因素评价指标体系的建立

3.3.4 通风因素评价指标体系的建立

3.3.5 预防措施评价指标体系的建立

3.4 模糊聚类分析

3.4.1 数据的处理

3.4.2 逐步聚类分析法的基本思想

3.4.3 标定（建立模糊相似关系）

3.4.4 聚类

3.4.5 样本的聚类检验分析

4 煤层自然发火预测预报指标气体

4.1 煤氧化升温实验

4.1.1 实验系统

4.1.2 实验条件

4.1.3 气相色谱仪的工作原理

4.1.4 实验方法

4.2 开滦矿区各矿煤层自然发火预测预报指标气体

4.2.1 实验数据分析

4.2.2 指标气体的优选与应用

5 煤自然发火预测预报系统的建立

5.1 各指标气体可信度的灰色关联分析法

5.1.1 灰色关联分析

5.1.2 指标气体与煤温的灰色关联分析

5.2 预测预报系统的建立

5.2.1 预测指标数学模型的建立

5.2.2 预测系统的开发

6 煤自然发火预测预报模糊系统的研发

6.1 煤层自然发火模糊预测预报系统总体方案

6.1.1 煤层自然发火模糊预测预报系统硬件方案

6.1.2 煤层自然发火模糊预测预报系统软件方案

6.2 煤层自然发火预测预报模糊系统的检测环节

6.2.1 煤层自然发火预测预报系统检测环节的结构

6.2.2 煤层自然发火预测预报系统的气体检测

6.2.3 煤层自然发火预测预报系统的温度检测

6.3 煤层自然发火预测预报模糊系统的数据通讯环节

6.3.1 煤层自然发火预测预报模糊系统数据通讯环节的局域网络构成

6.3.2 煤层自然发火预测预报模糊系统数据通讯环节的网络设置

6.3.3 煤层自然发火预测预报模糊系统数据通讯环节的FTP通讯设置

6.3.4 煤层自然发火预测预报模糊系统数据通讯环节的实时数据传输设置

6.3.5 模糊控制计算机实时数据采集

6.4 煤层自然发火预测预报模糊系统的控制环节

6.4.1 煤层自然发火预测预报模糊系统控制环节的硬件

6.4.2 煤层自然发火预测预报模糊系统控制环节的原理和软件

7 煤层自然发火防治技术

7.1 开采技术措施

7.2 通风措施防治自然发火

7.3 介质法防灭自然发火

7.3.1 灌浆防灭火

7.3.2 凝胶防灭火

7.3.3 注氮防灭火

7.3.4 泡沫防灭火

参考文献2100433B