露天矿煤炭自燃的原因及防治

露天矿煤炭自燃的原因及防治

发表时间：2009-12-04T14:10:43.763Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年10月下旬刊供稿作者：唐志刚[导读] 煤层自燃又称煤层自然发火，是指在没有外来热源的情况下，由于煤自身氧化积热，使煤的温度升高而发生的燃烧现象唐志刚 (中国神华哈尔乌素煤炭分公司哈尔乌素露天煤矿)

摘要：本文针对哈尔乌素露天煤矿坑下煤炭自燃实际情况，采取了注水降温法、强行采出法、土岩堆堵法等，并结合国内外先进经验应推广灌浆灭火法、阻化剂、新型凝胶灭火法，将煤炭自燃防患于未然。

关键词：煤炭自燃防治

0 引言

哈尔乌素露天矿于2008年1月正式成立，地表境界南北宽7.03km，东西长9.59km，面积67.45km2，露天矿境界内可采原煤储量为1710.97Mt，煤层平均厚度为28.8m。其煤质为中灰、低硫、特低磷、高挥发分、中高发热量、灰熔点高的优质动力煤，设计生产能力为年产原煤20.00Mt。露天矿坑内非工作帮下部煤炭于2009年3月份开始自燃发火，严重威胁矿山日常安全生产工作。

1 煤炭自燃的危害

1.1 自然给露天矿带来边坡稳定问题，增加了日常边坡管理的难度。露天矿的北端帮由于煤的自燃，破坏了原设计的边坡角度，容易发生北端帮台阶塌方、滑坡事故。

1.2 由于我矿属于深凹露天矿，煤炭自燃所产生的大量有毒、有害气体很难排出坑外，生产现场作业人员的身体健康受到一定伤害，污染了环境，影响了设备操作人员的视线。

1.3 初步统计从2009年3月份至7月份纯燃烧掉的煤炭近1000吨，直接经济损失达50万元。由于煤炭的自燃，给矿山带来了巨大的经济损失。

2 煤炭自燃的原因

煤层自燃又称煤层自然发火，是指在没有外来热源的情况下，由于煤自身氧化积热，使煤的温度升高而发生的燃烧现象。煤的氧化和自燃是基——链反应，即具有自燃倾向性的煤与空气接触，能吸附空气中的氧而在煤的表面生成不稳定的初级氧化物，使煤的化学活性增强，进而煤的氧化速度加快，氧化放热量加大，当热量不能及时散发时，煤温就会逐渐升高，当达到煤的着火点时(300-350℃)，便开始自燃。

煤炭自燃的必要充分条件是：①有自燃倾向性的煤被开采后呈破碎状态，堆积厚度一般要大于0.4m。②有较好的蓄热条件。③有适量的通风供氧。氧浓度＞15％时，煤炭氧化方可较快进行。④上述三个条件共存的时间大于煤的自燃发火期。上述四个条件缺一不可，前三个条件是煤炭自燃的必要条件，最后一个条件是充分条件。

3 哈尔乌素露天矿煤炭自燃的防治

为了防止煤炭自燃，须控制煤与氧接触，并降低反应温度，这是煤矿防灭火技术中最基本也是最重要的原则。

3.1 目前，哈尔乌素露天矿采用的灭火方法主要有注水降温法、强行采出法、土岩堆堵法和隔离法等。

3.1.1 注水降温法利用露天矿现有100吨、40吨水车洒水灭火。对坑下各处进行监护，发现着火，立即注水降温灭火。然后用推土机、前装机及汽车联合作业，将浇灭的发火煤运至安全地点，进行彻底处理。水浇灭火，从经济角度讲，水浇灭火是经济和有效的，但它存在反作用。表现为：①水浇灭火只能灭掉表面火，不能把火彻底灭掉。②水把煤层燃烧的灰分、煤粉等冲刷掉，致使新煤面又暴露在空气中，改善了煤的供氧条件，成为新的发火点。③由于水的作用，产生了大量的水煤气（CO、H2、H2O等混合物），难以在较短时间内散发掉，使表面被灭掉的火又燃烧起来，这就是一个火点总是灭不熄的最直接原因。④水冲刷后，严重地破坏了非工作帮台阶的完整，同时水注入边坡内，降低了边坡的稳定性。故此方法只适用于坑下零星火点的防灭火工作。

3.1.2 强行采出法对于自燃的煤台阶，用水浇注灭火是没有明显效果的，极易出现死灰复燃现象。一般采用电铲或前装机强行采出，排弃至安全排土区，用土岩进行覆盖。此方法由于电铲或前装机作业时灰尘、烟雾较大，故一般还辅以用注水消尘降温。该方法适用于小范围灭火，在非工作帮上要与填方夯实结合，才会收到好的效果，但非工作帮使用此方法，存在塌方、滑坡等重大安全隐患。

3.1.3 黄土堆堵法首先用水扑灭明火后，然后在上面覆盖黄土，这样使自燃煤与外界空气相隔离，起到灭火的作用。因为露天煤矿的敞露空间太大，并且爆破后煤层间隙大，无法实现完全密封，所以这种防治自燃方法没达到长期效果。

3.2 针对我矿实际情况，应借鉴国内外防治自燃技术中先进和有效的措施。

3.2.1 灌浆灭火法预防性灌浆是防止煤自燃发火的一项传统的、也是最为有效、稳定可靠的重要措施，在国内煤矿中得到普遍应用。灌浆是利用高压水轮或机械设备取土，将其与水按适当配比，制作成有一定浓度的泥浆，再借助于自然压差或泥浆泵，覆盖包裹有自燃倾向的煤层。预防性灌浆的作用一是隔断供氧通道，二是散热，达到破坏聚热环境的作用。此方法应用于露天煤矿，对预防煤炭自燃能收到明显效果。

3.2.2 阻化剂、新型凝胶灭火法国内外已经对煤炭自燃防治技术已经作了很多的研究，但是采用化学的方法开发阻燃防灭火材料却是比较新的研究领域。阻化剂、新型凝胶高分子材料可通过喷洒、压注的形式，输入到煤体中，阻化剂、新型凝胶扩散、渗透到煤层表面以及煤层缝隙中，高分子乳液具有良好的粘附煤体特性，并在煤体表面形成柔韧、致密的连续性的高分子微膜，这种高分子膜具有优异的空气阻隔性能，从而阻隔氧气与煤炭的接触，防止煤层自燃。但此种方法能否在露天煤矿中起到明显效果，还需要进一步的验证。

4 结论

露天矿煤炭自燃的防治工作是一项复杂而艰巨的任务，哈尔乌素露天煤矿由于面临扩能改造，需要更改原来采矿计划，非工作帮不能及时回填，所以我矿将一直存在煤炭自燃现象，要做好煤自燃的防治工作，应按以下几点要求进行：第一，优化露天煤矿剥采计划，尽量安排好露煤、穿煤、采煤期间，减少破碎原煤在空气中的长期暴露时间；第二，对露天矿内的边角残煤及浮煤，均应及时有效地处理；第三、加强安全生产管理，各个部门密切协作、共同努力，做到及时发现自燃情况，立即采取各种行之有效的方法及时处理，防患于未然。作者简介:唐志刚(1977.11-),男,内蒙古赤峰市人,助理工程师,现任哈尔乌素露天煤矿安全监察站主管工程师。