矿井火灾是煤矿主要灾害之一,采空区自然发火是引发事故的主要因素。做好采空区内煤炭的自然发火预测预警有助于减少煤矿事故的发生。目前采空区自然发火的监测预报手段主要采用束管监测系统,通过分析样气的浓度进行推测判断。由于传统的基于气相色谱原理的束管监测系统将井下气体通过长距离束管采样到地面设备进行分析,存在实时性差、管道一旦漏气造成测量气体误差大、维护量大、气体分析设备操作复杂等缺点。为克服传统束管的缺点,井下型束管监测系统应运而生。但因采用气体分析方法及系统构架仍存在缺陷,应用效果并不理想。针对目前束管监测系统现状及存在的问题,本文对比分析了各种束管系统及气体监测技术的原理、特点及不足,提出了基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)气体检测技术研发的井下激光型束管监测系统。系统中的气体检测采用TDLAS技术。利用光源波长的选定、时分复用技术、原始信号的两次归一化、线性最小二乘拟合技术、交叉干扰补偿技术、温度补偿技术以及改进滑动平均等关键技术,实现了对多种气体的同时监测。该气体检测技术减小了气体的交叉干扰,提升了气体监测的灵敏度,为束管系统准确分析采样气体提供了保障。系统硬件采用更为安全、可靠、安装方便的本安型认证要求进行设计。系统设计井上和井下两部分。该构架设计保证了束管监测系统气体分析的时效性,同时采用井下水环真空泵大大降低了束管系统的成本,而且解决了目前束管系统多台泵冋时工作维护量大的问题。系统软件设计方面涵盖了目前束管系统井下现场操作、地面上位机操作需求,并具有直观的显示以及友好的人机界面,可轻松接入煤矿自动化管理、平台,极大方便了相关部门或者用户的监管。系统初步开发后进行了实验室测试验证,系统响应时间、测量精度、测量稳定性等方面达到了预期设计指标,为煤矿自然发火预测预警提供了一种较为理想的解决方案。