煤自燃的原因及倾向性预测

煤自燃的原因及倾向性

预测

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煤自燃的原因及倾向性预测

作者：贾淑洁

来源：《科技传播》2013年第10期

摘要一直以来，煤自燃都是煤炭开采中比较普遍现象。因此，许多相关人士都致力于研究煤自然原因，结合这些原因实施倾向性预测，确保露天开采的安全性。本文就是笔者依据多年经验，探析煤自然原因以及倾向性预测。

关键词倾向性预测；煤自燃；原因

中图分类号TD82 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0086-02

0 引言

2012年，山西某露天选煤厂发生煤自燃，给该企业造成严重的经济损失。事实上对于煤矿企业中的原煤场时常发生自燃现象，不仅仅给煤矿企业造成洗选困难，还会带来不必要损失。因此，探究煤自燃原因以及倾向性预测具有现实意义。

1煤自燃原因探析

事实上造成煤自然因素比较多，关系到煤堆特性、煤质特性及气象环境等影响。具体体现在如下几个方面。

1.1 煤化的程度

在低温状态下煤会发生氧化，主要取决煤炭种类。从分析发现煤质较高煤炭，长时间储存就会发生氧化而降低了煤质，一般是不会发生自燃现象；但是煤化程度较低煤炭，比如褐

煤，伴随中煤化程度减小而增加了氧化作用，极易发生自燃。事实上煤化的程度越高其含氧量就越低，低温环境下也就极难氧化。所以只要煤化程度加深了，煤自燃就会逐渐减低。

1.2 煤炭中含有大量硫铁矿

煤炭中所含硫铁矿就会从地下还原态逐渐成为地上氧化态，因为空气中存在氧与水分，就能够发生化学反应：

1）FeS2+3O2→FeSO4+SO2+热量；

2）FeS2+2H2O+7O2→FeSO4+ 2H2SO4+热量；

3）FeS2+3O2→2Fe2O3+8S+热量；4）S+O2→SO2+热量

在这些反应之中都会放出热量，产生出硫酸加快了黄铁矿进一步分解。在加快黄铁矿氧化同时也会产生出大量热量，这些热量不断聚集在煤炭上，最终达到着火点而自然。

1.3煤岩与煤质组分

煤自然的倾向性主要和分子结构具有密切关系，即是煤炭分子结构单元所含的活性基团数量与种类，以及分子空间结构。处于低温氧化时，分子结构中的芳香环构成的结构单元侧链就被氧化，包含了亚甲基、甲基、羟基与芳香醚氧键等，尤其是醚氧键氧化的速度最快，甲基或者亚甲基次之。残殖煤、腐泥煤与腐殖煤中，尤其是腐殖煤很容易进行风化与自燃，特别是褐煤最严重，伴随着煤化逐渐升高，也就提升了腐殖煤着火点，自燃和风华趋势降低。在实验之时因方法与样品存在差异，各种煤炭的自燃倾向性不同，研究发现：煤岩各个显微组分氧化活性的顺序是：镜质组 > 壳质组 > 丝质组，但是丝质组内表面

比较大，在低温环境下吸附氧能力比较强，所含FeS2发生氧化之时会散发出大量热量，故此有丝碳积累地方，就会造成温度升高，极大促进了煤炭自身氧化。

1.4环境温度因素

如果储存着大量煤炭极可能引发自然。事实上煤炭内部和表面温度存在一个逆向变化过程，也就是环境稳定和煤堆表面温度成正比关系，但是却和煤堆内部稳定成反比关系。白天环境温度升高时，煤炭体表面因吸热而不断升高温度，加之煤炭具有不良导热性，这些温度极难传递到内部，可煤体中水分却是良好导热介质，一旦受热升高了温度，一部分水分就会蒸发吸收内部的热量，导致发生放热降温，属于动态过程。水分一散失必然增大煤体的空隙度，更容易传递热量。此时外界环境降温之时，就降低了水分的蒸发量，煤体内部就进行缓慢氧化而升高温度，最终达到相对稳定状态。这种交替动态过程必然增加煤体内部的孔隙，加大了气体的流通和煤炭氧化反应，进而造成煤堆自燃自热。

2 煤自燃倾向性预测

从煤自燃原因来看，造成煤自燃因素比较多，就必须要针对这些因素进行倾向性预测，尽可能将煤自燃降到极限。

2.1早期识别与预报

平直觉进行感知：

其一开采浅部时，冬天在钻孔口或者坍陷区时常冒出一些水蒸气或者冰雪融化现象。这是井下有两股温度不一样的风交汇，因过饱和造成水蒸气凝聚而产生雾气，一旦发生这种现象就要具体情况具体分析；

其二如井下能够闻出汽油、煤油或者松节油味，一旦闻到了焦油气味说明自燃达到了一定程度；

其三煤炭自燃或者自热地点流出空气或者水，温度都比平常高了；

其四人感觉到不舒适感觉，比如闷热、头痛及精神贫乏等等，这些都是因空气之中有害气体浓度加重了。

2）其他测量方法

人感觉上总是带有极大主观性与弱敏感性，因此仅仅依靠人直觉并不能够完全识别煤炭自热的过程，还必须要采用其他可靠方法。

首先是对旷内空气成分进行测定，依据测定原理差别预测方法有煤炭氧化速度测定法与分析气体法。其次是测定围岩和空气中温度，其实测温法属于一种补充手段，测量空气温度使用普通的温度计或者电阻温度计即可，而测围岩温度就需要钻到一定深度测定。

2.2倾向性预测法

自燃倾向测试法

这种方法主要是以煤炭氧化性作为指导思想，严密考察煤炭吸附氧以及消耗量，进而评估煤炭自燃发火期，比较常见方法就是化学试剂法与吸氧法这两种预测方法。

化学试剂法主要是针对人因素而加剧了煤炭氧化速度，在煤炭着火点的温度数据基础上去推算出煤炭自燃发火期。这种方法有下面几种：

而吸氧法主要在某温度下每1g干煤，干煤吸氧量划分出煤炭自燃的发火期，主要有两种情况：

2）预测煤堆内部的温度

从一些研究中发现，媒体内的稳定θ随着时间t依照幂的指数规律进行变化，也就是有：θ=39.82477×1.003436t×e-0.009134d。该式子中的t表示时间，而h，d表示测点和热源之间的间距。通过这个式子就能够预测出媒体中不同点温度变化情况，对煤炭自燃倾向性预测具有真正实用价值。

3结论

总之，影响煤自燃因素比较复杂，相应煤炭企业必须要高度重视自燃原因，进而在原因基础上采取可行的倾向性预测方法，将煤自燃降到极限。

参考文献

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[3]陈文敏，刘淑云.煤质及化验知识问答[M].北京：化学工业出版社，2008.