矿井火灾是煤矿正常开采过程中的主要灾害形式之一,由于CO气体在煤自燃初期产生较早、产量较大而作为煤自燃预测的主要指标气体,但近些年来,在国内部分矿井,出现高浓度的CO气体并没有伴随煤自燃的现象,一些人认为这部分CO气体是煤成气的一种,即煤层中含有原生CO气体,目前,此观点还没有被有效证实,对于含有原生CO的煤层,CO能否作为煤自燃的指标性气体还需进行深入的研究。本文所研究的西川煤矿也出现过类似现象,研究西川煤矿CO成因类型,探讨新的煤自燃预测方法,对于煤矿安全高效生产有重要意义。本文通过探索低浓度CO和CO₂同位素的检测方法,研究了西川煤样在不同气氛(干空和惰性气体)中产物同位素值随温度升高的变化规律。CO同位素测试结果表明,不同反应气氛条件下产物CO的δ¹⁸O(氧同位素值)都随温度的升高而逐渐变小,表明煤低温反应并不属于单一反应序列;而且氩气气氛中产物CO的δ¹⁸O比空气气氛中的重近9‰,证明了不同反应气氛条件下产物CO的氧原子来源不同。CO₂同位素测试结果表明,不同反应气氛条件下产物CO₂的δ¹⁸O随着温度的升高变化规律较为复杂,在75℃以前变化不明显,75℃以后δ¹⁸O有降低—升高—再降低的特征,拐点温度分别为130℃、160℃,尤其是130℃过后,δ¹⁸O突然增大,证明此时CO₂的氧原子主要来源于煤中,即达到了煤体的干裂温度。通过对西川煤矿1109回风顺槽、1111和1109工作面上隅角和气体中CO的δ¹⁸O进行测试(平均为36‰),对比发现现场测试结果与空气气氛中煤氧反应的δ¹⁸O差别较大,证明西川矿井的部分CO的氧元素来源于煤中。通过对西川煤矿的地质构造及沉积特征进一步分析认为,西川煤矿原生CO是在变质过程中官能团脱落形成的。西川煤矿4-2煤层顶底板皆为泥岩或泥质粉砂岩,而且煤层中氧元素含量较高,这为原生CO的形成和赋存提供了有利条件。结合西川煤矿实际情况,进一步探讨了预测西川煤自燃的相关方法。认为若在西川煤矿正常开采期间检测到C₂H₄气体出现,应该引起重视,并连续检测C₂H₄气体的浓度变化规律,同时开始检测烯烷比、R3值和CO₂中同位素值,若出现C₂H₄气体浓度不断增加,烯烷比超过0.1%,R3值大于10%,CO₂中氧同位素值小于-5‰、碳同位素值为小于-19‰,则可以肯定此时煤自燃温度已经达到70℃以上,此时应立刻停止正常生产,采取注氮、采空区注浆等方法阻止煤自燃的发生。