煤自燃是威胁煤矿安全开采的灾害之一，作为对煤自燃进行预警的关键参数，束管所采集的标志性气体的浓度变化情况是建立煤自燃预警指标系统的主要依据。监测到气体浓度异常后，能否及时有效地采取对应的治理措施也极为关键。基于此，徐州吉安矿业科技有限公司创新性地提出了“束管采样—监测预警—材料应用”的闭环治理思路，从而实现矿井煤自燃问题得到全方位、一体化解决的目标。
ZQC6/6井下束管气体采样装置是一种具有多区域循环采样、七种气体浓度检测及实时数据存储和传输功能的高效控制系统。装置采用一体化设计，缩小了设备的体积，并将气体检测部分转移到井下，大幅缩短了管路距离，避免了漏气污染造成的数据失准。
基于以往建立的煤自燃监测预警算法模型，研发煤自燃预警软件平台，用以识别、监测火灾发展的表征指标，对监测数据与信息进行综合处理，确定火灾危险区域，判断火灾的发展阶段或危险程度，进而在时间、空间和程度上给出准确的预警。
该系统通过录入监测数据（气体浓度、温度等），基于其变化曲线和云图分布，利用预先设定的临界值判断气体是否超限，并进行报警，根据报警等级实施相应的防治措施。
近年来，束管采样装置和监测预警系统配套使用的情况较为常见，目前已应用于30余座矿井，服务着近百个工作面，为这些工作面的气体浓度监测发挥着重要作用。
为充分利用目前有效的常规防灭火技术的优势，同时克服灌浆、惰气、凝胶材料、阻化剂、三相泡沫等防灭火技术的不足，徐州吉安矿业科技有限公司创新性地研发出了普瑞特Ⅰ型及普瑞特Ⅱ型防灭火材料，并提出了“普Ⅰ+普Ⅱ”的双效耦合治理模式。
其中，普瑞特Ⅰ型结合了以往泡沫和凝胶的优点（如图1），且弥补了二者各自的不足，使矿用防灭火材料能够“进得去、散得开、留得住”，凝胶颗粒以泡沫为载体，在治理空间的高、中、低位扩散堆积，可以大范围全方位高效覆盖，从而实现了对细微裂隙的有效封堵，同时具有长久的吸热降温、湿润冷却效果，可以有效防止火区复燃。
>>图1 普瑞特I型扩散性能
为解决传统有机高分子材料反应过程剧烈、放热量大，材料固化快、易堵管、扩散范围小等一系列问题，普瑞特Ⅱ型应运而生（如图2），其发泡后初期的泡沫乳化状态，具有良好的渗透性，且可以粘附在煤岩表面，形成密实的结合体，同时常温发泡固化的特点也使得该材料既不向周围放热，也不在高温火源下燃烧、助燃，能很好地发挥阻燃的作用。
>>图2 普瑞特Ⅱ型发泡测温实验
在煤矿开采的过程中，不免会遇到较为破碎的顶板需超前加固，而市面上已有的高分子加固材料普遍存在着使用后大量放热的问题，对于存在自燃风险的煤岩层，加固材料会随着推进与顶板一起垮落至采空区，从而导致遗煤发火。徐州吉安矿业科技有限公司采用创新性技术，研发出了尤卡尼低温煤岩体加固材料，首次实现了加固材料反应前后温升在5℃以内的技术突破，避免了导致采空区遗煤自燃的潜在因素，同时也能够满足加固材料所需的其他性能要求。
>>图3 尤卡尼反应前后温度对比
本配套的综合治理方案已应用于江苏某煤矿，在对该煤矿工作面进行持续监测预警的过程中，出现了气体浓度异常的现象，因而及时地对煤柱及采空区等漏风通道进行了上述材料的应用预防治理，事后计算此次预防治理措施为该煤矿避免了近千万的经济损失，具体方案如下。
首先，结合气体检测需求和工作面实际情况，在工作面溜子道沿走向采空区布置一个监测点（监测点数量可根据工作面实际情况的变化进行调整，一套监测单元不得超过6个监测点）。
其次，对工作面煤柱及闭墙围岩等漏风通道实施普瑞特Ⅰ型对其进行区域降温，辅以普瑞特Ⅱ型的充填封堵，利用泡沫凝胶降温封堵后，内、外部破碎煤岩裂隙区域温度均有所下降，且充填封堵效果良好，有效地抑制了煤炭的自燃，控制了遗煤氧化区域的扩大与蔓延。
在灾害出现前实施灭火降温和充填封堵措施有效抑制了煤炭的自燃，提高了工人工作环境的相对安全性，为煤矿安全生产提供了一套有效的方案。
徐州吉安矿业科技有限公司以中国矿业大学为依托，拥有一支以博士、硕士为代表的高学历、年轻化、充满活力的团队，专业领域覆盖采矿、安全、机械、化工、自动化等各个方向。截至目前，“双效耦合治理+低温超前加固”的综合治理模式已在全国20多个省近300多个煤矿和其他单位进行了推广应用，预防了数十例大型煤矿火灾，挽回了数以千计的矿用大型机械设备，使这些企业避免了巨额的经济损失及人员伤亡，保障了这些企业在发生煤自燃灾害后仍能够正常安全生产。
运用煤自燃在线预警软件对束管采样的工作面气体浓度进行监测，并根据气体浓度的变化实施对应的材料防灭火措施，是矿井煤自燃综合治理技术的巨大进步。煤自燃一体化综合治理方案应用煤矿行业至今，收到了良好的效果，解决了大量煤自燃的系统性问题。
