一、束管监测系统概述

二、核心检测项目与技术指标

1. 气体浓度监测

• • 检测原理：电化学传感器或顺磁氧分析技术。
  • 技术指标：检测范围0~25%，精度±0.1%。
  • 应用意义：氧气浓度下降预示氧化反应加剧，需结合其他气体指标综合判断。
• • 检测原理：红外光谱法或电化学传感器。
  • 技术指标：量程0~1000ppm，分辨率1ppm。
  • 关键作用：CO是煤低温氧化的标志性气体，浓度突增或持续上升（>24ppm）触发一级预警。
• • 检测原理：非分散红外（NDIR）技术。
  • 技术指标：检测范围0~5%，精度±0.02%。
  • 辅助分析：CO/CO₂比值变化可推断煤温阶段（如比值>0.2提示进入加速氧化期）。
• • 检测原理：催化燃烧传感器或激光光谱法。
  • 技术指标：量程0~100%，精度±1%FS。
  • 特殊考量：需排除瓦斯涌出对自燃气体指标的干扰。

2. 温度监测

• 检测方式：
  • 分布式光纤测温：沿巷道敷设光缆，空间分辨率1m，测温范围-40~120℃，精度±1℃。
  • 红外热成像：用于高温点快速定位，测温范围300~1200℃。
• 预警阈值：
  • 一级预警：局部温度>45℃且日增速>3℃。
  • 二级预警：温度>60℃或存在热辐射异常区。

3. 气压与流量监测

• 束管负压稳定性：维持-30~-50kPa负压，确保气样传输时效性。
• 气体流量：单路流量≥1.5L/min，流量偏差>15%需排查管路泄漏或堵塞。

4. 乙烯（C₂H₄）与烯烃比

• 检测方法：气相色谱法（FID检测器）。
• 判定标准：
  • C₂H₄出现标志煤温达110130℃（褐煤）或140160℃（烟煤）。
  • C₂H₄/C₂H₆比值>0.1提示自燃进入激烈氧化阶段。

5. 氢气（H₂）浓度

• 检测意义：H₂在煤低温氧化阶段释放，灵敏度高于CO（检出限0.1ppm）。
• 联用分析：H₂/CO比值突变可区分正常生产排放与自燃隐患。

6. 同位素分析（δ¹³C）

• 高级应用：通过CO₂中碳同位素分馏值判定火源位置，精度达0.1‰。

三、数据分析与预警模型

四、检测周期与质量控制

• 日常检测：关键点位每小时采样1次，全分析周期≤15分钟。
• 标定要求：气体传感器每周标定，色谱仪每月校准（使用NIST标准气体）。
• 干扰排除：采用分子筛过滤水汽，化学吸附剂去除H₂S等干扰气体。

五、技术前沿与发展趋势

1. 激光光谱技术：TDLAS可实时检测多种气体（CO/CH₄/C₂H₂），响应时间<10秒。
2. 微型色谱仪：井下原位分析，解决束管传输延迟问题。
3. 数字孪生平台：结合三维地质模型实现火源动态可视化定位。

结语