煤火灾害动态感知与隐患辨识预判云平台。 张行勇摄

王伟峰介绍研发的煤火灾害监测预警装置。 张行勇摄

研究人员介绍可视管道气体与粉尘爆炸传播综合实验系统。张行勇摄

煤火灾害遍布世界各地，每年造成巨大的煤炭资源损失和环境污染，严重威胁着自然环境和人类健康，已成为全球性灾难，也是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一。目前我国仍以烟煤和褐煤为主要能源及动力燃料，90%以上的煤层自燃倾向性为易自燃（I类）或自燃（II类），煤自燃灾害十分严重，每年发生煤自燃火灾事故4000多起，封闭采煤工作面100多个，并多次引起瓦斯燃烧和爆炸事故，造成重大的人员伤亡和经济损失。

“这些都是由于采空区煤层自燃，且火源位置不明、监测和防灭火手段失效或滞后所造成的重大灾难事故。”西安科技大学安全科学与工程学院王伟峰高级工程师介绍说。

“矿井采空区漏风规律复杂，漏风通道多，呼吸现象循环出现，每个密闭墙都有漏风的可能，也就有发生煤自燃火灾的可能。”王伟峰进一步向记者介绍煤自燃隐蔽火源监测、探测和预警存在的五个难点。即：一是煤岩体导热性差，传统测温方法，难以准确判定自燃程度；二是标志性气体飘移性好，难以精准定位高温区域；三是采空区煤自燃危险区域分布范围广，人工巡检的工作量大、盲区多、时效性差、漏报率高；四是标志性气体与煤自燃温度对应关系不明确，难以定量划分煤自燃危险等级；五是煤自燃监测信息种类多、数据量大、内在关联性差，缺乏有效的多源信息融合识别预判方法，数据挖掘和分级预警难度大。

上述难点导致了矿井煤火灾害防控措施滞后，传统防灭火措施缺乏高效性和长效性，不利于煤火灾害的精准监测与主动防控。

因此，结合煤火灾害精准监测预警存在的技术难题及现场需求，研发煤火灾害动态感知与隐患辨识预判系统是矿井安全生产的迫切需要和现实需求。

以邓军教授为团队带头人的西安科技大学煤火灾害防治研究团队围绕上述五大难点，以煤火灾害精准监测预警与科学防控为总体目标，历经十余年，创建了煤自燃基团突变理论及精细划分方法，建立了煤火灾害预警指标体系，构建了煤自燃分级预警指标体系和危险程度判定准则，研发出煤自燃特征信息无线监测预警系统、采空区温度场分布式光纤监测预警系统、煤自燃指标气体激光光谱动态检测系统，制定了煤火灾害分级预警准则，建立了煤火灾害危险程度预测模型，研发了煤火灾害动态感知与隐患辨识预判云平台，并开发了煤火预警专家APP。

在此基础上，他们研发出集温湿度、一氧化碳、氧气、甲烷、二氧化碳、乙烯、乙炔、压差、绝压等传感器于一体的矿用本安型多参数无线传感器和矿用本安型无线监测装置主机，该传感器具有NB-IoT、LORA、RJ45、RS485、光纤等多网兼容的功能，煤矿井下传感器监测数据，在地面随时随地可通过内网、外网和跨平台访问主机，并可实现多测点气体—温湿度—压差历史数据、发展态势及报警数据查询等功能。

据介绍，该系统可实现实时监测煤火灾害指标气体、温度、湿度、差压、绝压及Graham’s Ration指数等信息，能够动态判定采空区压能分布规律、漏风规律、呼吸状态及危险程度，实现了煤火灾害隐患和事故的分级预警、超前预测及被动治理到主动防控的根本转变，提升了煤火灾害预警的数字化、网络化和智能化水平。

“上述科技成果转化产品通过现场应用，可实时掌控采煤工作面采空区的漏风状态，动态监测采空区的‘呼吸’状况，智能分析密闭采空区的漏风规律。” 王伟峰说，“采用煤自燃多参量信息融合识别的方法，确定了煤自燃特征温度与各指标气体浓度的定量关系及其内在关联关系，通过软件平台实现了对煤自燃危险区域的网络化动态监测和隐患识别。”

矿井通防技术人员通过软件平台，可随时掌握煤自燃隐患危险等级及未来发展态势，为煤自燃火灾危险性精准预测及超前防控提供决策支持。