《煤礦安全規程》(2016)“防滅火”部分增加了“開采容易自燃和自燃煤層時,必須開展自然發火監測工作,建立自然發火監測系統,確定煤層自然發火標志氣體及臨界值,健全自然發火預測預報及管理制度”的內容(第二百六十一條)。以連續自動或人工采樣方式監測取自采空區、密閉區、巷道高冒區等危險區域內的氣體濃度或溫度,可及時反映相關區域自然發火進程,為礦井防滅火工作提供科學依據。
由于自然發火而產生或因自然發火而變化的,能夠在一定程度上表征自然發火狀態和發展趨勢的火災氣體為標志氣體,如CO、烷烴氣體、烯烴氣體、炔烴氣體等。AQ/T1019標準中指出CO、C2H4、C2H2反應了自然發火緩慢氧化、加速氧化和激烈氧化的三個階段,一定程度上反應了煤層自燃發展的不同階段。
目前關于“臨界值”出現兩種理解方式,一種理解為部分院校代表的煤炭自燃臨界點,自然發火標志氣體的濃度,理解為此時對應的CO的濃度。通過標志氣體實驗、現場采空區自燃三帶寬度測試,結合經驗數學模型進行分析計算出回風隅角的CO臨界濃度。但通過標準實驗方法,旨在分析不同階段氣體產生規律及對應的產出對應氣體的溫度區間,對應另一種理解為中國礦業大學、中煤科工集團沈陽研究院有限公司等為代表的最早檢測出標志氣體的煤體溫度值,并且已起草《礦井煤自燃標志氣體及臨界值技術規范》,主要考察煤自燃過程中標志氣體臨界值,包括臨界溫度,及臨界溫度對應的標志氣體。CO體積分數開始增加時的煤體溫度,初現C2H4時的煤體溫度,初現C2H2時的煤體溫度。
前者反應采空區自然發火對應的回風流中CO濃度變化,需結合實驗、觀測并以經驗公式為主進行計算;后者反應采空區自然發火不同階段標志氣體初現對應采空區溫度已經達到臨界溫度值,需通過一定的手段觀測采空區溫度變化。自然發火作為礦井主要災害之一,礦井將標志氣體的優選、初現標志氣體的煤體溫度以及臨界溫度時對應的回風流中濃度變化等綜合考慮,能夠更加完善自然發火預測預報及管理制度。