1、安全技術(shù)煤炭自燃機(jī)理和防治措施1 煤的自燃機(jī)理1.1 概述 關(guān)于煤的自燃問題，長期以來，一般都認(rèn)為煤中黃鐵礦的存在是自燃的緣由，由于黃 鐵礦氧化成為三氧化二鐵及三氧化硫時能放出熱量，在有水分參與的狀況下，可以形成硫酸，它是很強的氧化劑，更加速煤的氧化，促進(jìn)煤的自燃。 需要指出，有的含有黃鐵礦的煤，雖然經(jīng)過長斯放置，并不肯定發(fā)生燃，而不含或少含黃鐵礦的煤也有自燃現(xiàn)象。因此，煤的自燃并非完全因含有黃鐵礦而引起。其主要緣由是由于汲取了空氣中的氧氣，使煤的組成物質(zhì)氧化產(chǎn)生熱量，再被水潮濕，就放出更多的潮濕熱，也會加速煤的自燃。此外，煤的自燃還與煤本身的性質(zhì)有關(guān)。如煤的品級;煤的顯微組分、水分、礦物質(zhì)、

2、節(jié)理和裂隙;煤層埋藏深度和煤層厚度;開采方法和通風(fēng)方式等。煤的自燃從本質(zhì)上來說是煤的氧化過程。 1.2 煤自燃的不同階段 (1)水吸附階段。與其他階段不同，這個階段只是個物理過程，煤與氧不會發(fā)生反應(yīng)，煤吸附水雖不是煤自燃的根本緣由，但他對煤自熱，特殊是低品級的煤自熱有重要影響。當(dāng)水被煤吸附時會放出大量熱，即潤濕熱。所以，多數(shù)狀況下該階段對煤的自燃都起著關(guān)鍵作用。 (2)化學(xué)吸附階段。煤自燃過程首先在這個階段發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。該階段的反應(yīng)溫度為環(huán)境溫度至70。這伸過程中煤吸附氧氣會產(chǎn)生過氧化物，因而叫做化學(xué)吸附階段?；瘜W(xué)吸附階段煤重略有增加，并產(chǎn)生氣體，其中的CO可作為標(biāo)準(zhǔn)氣體，通過監(jiān)測CO濃度可對

3、煤的自燃進(jìn)行早期預(yù)報，化學(xué)吸附階段需要少量水參與反應(yīng)。依據(jù)煤的品級和類型不同，化學(xué)吸附的放熱量在5.046.72J/g之間變化。若煤溫達(dá)到70時會分解，煤重隨之在幅度下降，甚至比原始煤重還要輕。煤中水汾的蒸發(fā)可帶走一些熱量，該過程產(chǎn)熱量晨16.875.6J/g間變化。若煤氧化進(jìn)行到這個階段，想使其不自燃是特別困難的。 (4)煤氧復(fù)合物生成階段。該階段生成一種穩(wěn)定的化合物，即煤氧復(fù)合物。其反應(yīng)溫度范圍為150230。產(chǎn)生的熱量25.2003.4J/g。這個階段煤重又有所增加，煤氧化進(jìn)行到這個階段必定發(fā)生自燃。 (5)燃燒初始階段。這是煤氧復(fù)合物生成階段到煤快速燃燒階段的過渡時期，煤溫達(dá)230時，

4、煤氧化可進(jìn)行到個階段。此時煤的反應(yīng)熱為42243.6J/g。這些熱量使煤快速上升促進(jìn)了煤的快速燃燒。 (6)快速燃燒階段。這是煤自熱的最終階段，它描述了煤的實際燃燒過程。依氧氣供應(yīng)充分與否，這個階段可能發(fā)生干餾、不完全燃燒或平安燃燒。假如燃燒充分，其反應(yīng)熱等于煤的發(fā)熱值。 2 煤的自熱影響因素2.1 煤質(zhì) 煤質(zhì)本身對煤自熱敏感性有顯著的影響。 (1)煤的品級。煤的品級表明白煤的變質(zhì)程度，常用揮發(fā)分含量和含煤量表示。品級低的純煤自熱熱敏感性高，而且，隨著煤的品能上升其自熱敏感性下降。因而，干燥褐煤最易自熱而無煙煤幾乎不自熱。但含有大最水分的褐煤較純褐煤不易自燃。 (2)煤的水分含量。煤中水分的含

5、量對煤的自燃性有很大影響。水分含量達(dá)飽和的煤，特殊是在水分含量高的褐煤和次煙煤被開采和干燥前，煤體不再吸附水分，因而不能放出潤濕熱。煤氧化放出的熱量通常使內(nèi)在水分溫度上升。另一方面，自熱時的化學(xué)反應(yīng)需要有少量的水分參與。低口級煤水分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)反應(yīng)的需要量。因而，對低品級煤來說，水分實際上是煤自熱的阻化劑。 (3)礦物質(zhì)。煤中的礦物成分也叫灰分。它可與氧反應(yīng)放熱增加煤溫，而且使煤分解以增加煤與空氣接觸的表面積，如黃鐵礦，它可以汲取氧化反應(yīng)放出的部分熱量降低煤的氧化反應(yīng)進(jìn)程;煤的高灰分使單位質(zhì)量的氧化熱降低。 2.2 開采和貯運的環(huán)境因素 環(huán)境因素對煤自熱的影響為：可使煤的水分含量發(fā)生變化;

6、轉(zhuǎn)變煤氧接觸條件：使生產(chǎn)成的熱量集中。可分為： (1)地質(zhì)因素。斷層和裂隙有利于空氣和水分與煤接觸。因而散熱沒有明顯增加，卻增加了煤發(fā)生氧化的機(jī)會和水的吸附。也就是說斷層和裂隙增加了煤自燃的危急性。埋藏深的煤層地面漏風(fēng)較少。采空區(qū)遺煤(特殊對于厚煤層)因不能完全回采而增中了煤的自燃危急性。 (2)開采因素。開采因素對煤自燃的影響主要有2個方面，即通風(fēng)和煤破裂，沒有通風(fēng)或通風(fēng)充分的地方，煤自燃的可能性較低。而通風(fēng)不充分地方煤自燃的可能性較大。裂隙漏風(fēng)是不充分漏分，它制造了煤進(jìn)一步氧化的條件，而散熱條件并未被改善。所以，任何漏風(fēng)對煤炭自燃來說都是很危急的。 (3)貯運因素。在貯存和運輸過程中，影響

7、煤自燃的因素要為通風(fēng)不充分和干燥的低品級煤因雨淋和噴灑水產(chǎn)生潤濕熱。 3 煤炭自燃的綜合防治措施3.1煤層自燃的猜測預(yù)報 (1)鑒于煤在低溫氧化階段產(chǎn)生CO，因此，CO是早期揭露火災(zāi)的敏感指標(biāo)。在礦井的采煤工作面回風(fēng)道、綜掘煤巷等有自然發(fā)火的地點設(shè)置CO傳感器，若發(fā)覺CO濃度超限，便可采納便攜式CO檢測儀追蹤監(jiān)測確定高溫點。 (2)采納紅外探測法推斷高溫點的位置，紅外探測法其基本原理是，依據(jù)紅外輻射場的理論，建立火源與火源溫度場的對應(yīng)關(guān)系，從而推斷出火源點的位置。 (3)用鉆孔測溫幫助監(jiān)測。對頂煤破裂或有自燃危急的地點，埋設(shè)測溫探頭，定期監(jiān)測溫度變化狀況。 (4)加強漏風(fēng)檢測。定期采納示蹤氣體法，檢查順槽漏風(fēng)量。對漏風(fēng)集中的區(qū)域加強觀測。(風(fēng)險管理世界-.RiskMW.com) 3.2 預(yù)防措施 (1)均壓通風(fēng)掌握漏風(fēng)供氧。均壓通風(fēng)是掌握煤層開采中采空區(qū)等漏風(fēng)的有效措施。首先，要在保證沖淡CH4，風(fēng)速，氣溫柔人均風(fēng)量的要求下，全面施行區(qū)域性均壓通風(fēng)，其調(diào)壓措施包括單項調(diào)壓和多項措施聯(lián)合調(diào)壓，詳細(xì)實施中的形成的工作面均壓逐步擴(kuò)大到鄰近工作面采空區(qū)的區(qū)域性均壓。 (2)噴漿堵漏鉆孔灌漿。對煤層開采中的可疑地點或已消失隱患地點進(jìn)行全封閉噴漿和打