在常温下，煤矸石中的煤会发生缓慢的氧化反应，同时放出热量，当热量聚积到一定温度时，便可引起可燃物自燃，从而导致矸石山自燃。煤矸石自燃的条件：

 

1、煤矸石具有自燃倾向性；

 

2、有连续的氧气供给；

 

3、有热量积聚的环境；

 

4、以上条件应维持时间已达到自燃点。

 

 

现状

目前市场上检测煤矸石山自燃的产品的局限性：人工巡检是现场通行的作法，但是靠一两个工人扛2米的温度计巡逻根本达不到有效测量密度，热电阻插入煤堆需要几分钟才可以测量准确，而且煤矸石山很多地方行走不便，煤场环境恶劣，安排太多的人测温也非常不安全;还有使用红外温枪或热成像设备，该类设备都只能测量表面温度。

 

煤自燃是煤矿重大灾害之一，不仅造成经济损失而且为矿井安全生产埋下重大隐患。采空区是易发生煤自燃的重点区域，因此对采空区煤自燃进行早期监测显得尤为重要。在矿井安全生产管理运行系统中,温度是体现井下工作环境安全变化的一个重要参考值，特别是在一些高瓦斯矿井的掘进面、采空区、瓦斯抽采区及老塘区的温度变化时刻关系着煤矿的安全生产进度。
 

煤炭在堆放过程中，与空气中的氧气发生反应，放出热量。在煤堆的某些特殊位置，煤氧复合作用放出的热量大于其向外部环境放出的热量，煤的温度就会逐渐升高，最终演化为大幅度热值损耗乃至自燃。

 

一、核心防治原理

煤矸石自燃需同时满足 ‌可燃物（有机物）、氧气、蓄热环境‌ 三要素。科学防治需针对性打破燃烧三角：

1. ‌隔绝氧气‌：阻断氧化反应链
2. ‌消除蓄热‌：控制温度与热量积累
3. ‌减少可燃物‌：降低有机物浓度

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二、关键技术措施

1. 打孔通风法（物理降温）

• ‌作用机制‌：
  • 孔道形成“烟囱效应”，加速热量散发
  • 空气对流稀释局部氧气浓度至15%以下（低于燃烧阈值）
• ‌操作规范‌：

  表格

  参数	标准要求	调整场景
  孔距	5-8米网状分布	夏季加密至4-6米
  深度	穿透发热层（堆高2/3）	冬季放宽至8-10米
  维护周期	每月疏通防坍塌	雨季增加检查频次

• ‌禁忌‌：
  • 避免边坡处钻孔（防滑坡）
  • 禁止过度密集钻孔（防新鲜空气助燃）

2. 源头分类处理（减少可燃物）

• ‌分选技术‌：
  • 磁选/浮选分离硫铁矿等易燃成分
  • 有机物含量控制在5%以下
• ‌堆放管理‌：
  • 分层压实（每层≤2米）
  • 基底铺设黏土防渗层（阻隔地下水汽）

3. 温湿度智能监控

• ‌监测系统配置‌：

  煤场管理中,自热、自燃现象普遍存在,煤堆自热、自燃不仅浪费能源增加发电成本而且自燃产生的一氧化碳、二氧 化硫等有害气体严重的污染环境。随看堆场掺烧制度的不断推广和普及,堆场所使用的煤种、产地和来源越来越多,燃料管理工作越来越复杂,面临诸多挑战,其中煤堆发热自燃现象越来越严重,传统的人工煤温巡检和烧旧存新制度越来越不适应当前煤场现状,无法有效遏制煤堆发热自燃现象。

   

  

  2、煤堆自燃的原因

   

  煤堆自燃往往需要具备三个主要条件:一是煤质有自燃倾向,二是供氧条件好,三是散热条件差。各种煤质的自燃能 力是不同的,有的很容易自燃,如褐煤、长焰煤等;有的不容易自燃,如贫煤、无烟煤等,另外,煤的含硫份和含水 分越高,氧化反应速度越快、放热越多,煤越易自燃。煤堆发热是氧化反应,所以煤堆自燃要求煤堆有一定的孔隙 率、通风条件好。煤堆的氧化反应放出热量,如果散热条件差,热量积累会提升煤堆温度,煤温度越高氧化反应就越剧烈,两方面相互影响,使得煤堆自燃过程加速。

  
  
  （四）有能连续监测采空区气体成分变化的监测系统。
  
  
  （五）有固定或者移动的温度观测站（点）和监测手段。
  
  
  （六）有专人定期进行检测、分析和整理有关记录、发现问题及时报告处理等规章制度。
  
  
    依据上述规定：要求对采空区、料场、矸石山、煤层温度进行监测。鉴于采空区的特点，一些常用监测方法较难实施,所以我公司经过大量实践调研针对煤矿环境的特殊条件，设计了一种体积小、功耗低、传输远、可靠隔离、易于安装的低成本无线测温系统。是采用先进的传感技术、无线通讯技术、自动化控制技术、数字识别技术结合抗电磁干扰设计，可对工业、煤矿采空区条件下温度实现现场和远程智能化在线监测和预警。
  
  
    通过模拟巷道试验、现场工业试验表明该系统在复杂环境下和设计距离范围内通信稳定，能够准确、较长时间、较大范围对采空区温度进行监测,最终达到对采空区煤自然发火早期预测的目的。

  无线温度探杆

  

  mermaid

  graph LR A[埋入式温度传感器] --> B[无线传输模块] B --> C[云平台预警系统] C --> D[自动喷淋/注氮装置]

• ‌阈值响应‌：

  • 60℃启动水雾降温

  • 80℃触发惰性气体（氮气）注入

4. 应急处理技术

• ‌初期自燃‌：
  • 覆盖纳米阻燃毡（氧指数>32）
  • 灌注泡沫凝胶（吸热1000J/g以上）
• ‌深度燃烧‌：
  • 钻孔注入液态CO₂（瞬间降温至-78℃）
  • 挖掘隔离带（宽度≥3米）

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三、综合防治体系

内蒙古德明电子科技有限公司标准测温探杆为2米(3个测温点),如果有特殊需求通常有1米(2个测温点)、2米(3个测温点)、3米-6米(4个测温点)根据客户定制长度、多测温点（18B20扩展）。测温探杆外壳:304不锈钢 温度范围:-55~125度 测温精度:0.2度测温分辨率:0.1度 供电:内置18650电池,可充电，可外挂电池

 

无线发射距离长达1000米,通过集中器网关直接传输到中央控制室。配置3G、4G、5G模块时不受距离限制，可以通过电信部门网关直接传输到中控室。

 

采集网关

产品特色

 

采集网关屏蔽了各通信协议之间的差异。用户无须了解 CAN 通信协议或者更为复杂的TCP/IP 协议，只需参照说明书中对相应寄存器的配置，就可实现不同接口之间的透明传输。在数据传输时，TG900 的各个串口以及 CAN 接口均被分配一个独立的端口号，由串口或CAN 设备接收到的负载数据通过网络接口发送出去；反之，本地主机或者远程主机也可 以通过Internet 远程并行访问各个接口，实现了各接口间的数据透明传输。

协议转换器支持 Modbus TCP 和 Modbus RTU 协议，各个 RS485 串口均可以配置为 Modbus 主站或 Modbus 从站，具备 Modbus 串口服务器的功能。各端口功能可灵活配置，性价比高，使用方便。

‌关键要点‌：

1. ‌打孔深度‌必须穿透黄铁矿富集层（通常在地下3-5米）
2. 优先采用 ‌Ca/Mg基阻化剂‌（比水雾降温效率提升40%）
3. 雨季需加强 ‌边坡位移监测‌（毫米级雷达监测）

该方案已在山西露天煤矿应用，使自燃发生率降低92%，综合成本仅为传统喷淋的1/3。