煤炭自然发火专题论文

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1、煤炭自然发火专题论文第一节煤炭自燃发火的条件及过程煤炭自燃是一种自然现象。早在数百万年之前就已发生，例如大同和陕北的侏罗纪煤层中有早前（距今大约200万年）自燃形成的火烧区，现今新疆的每天仍有煤层在自燃。我国是煤炭自然发火比较严重的国家，据2002年的统计，我国国有重点煤矿中有自然发火的矿井占51.3%,自然发火占矿井总火灾的90%以上。自然发火危险矿井几乎在所有矿区都存在,以口燃破坏的煤炭资源，每年造成的经济损失达数亿元，仅1999年全国共有87个大中型矿井，因自然发火封闭火区315处，不但造成了严重

2、的煤炭资源浪费，而且威胁着井下作业人员的人身安全。自20世纪60年代以来，煤炭自然的相关理论研究、实验和综合防治技术取得了显著成就，注入均压、注浆、阻化剂、凝胶、注氮等防灭火技术已成功地得到了应用，自燃火灾发生率明显下降。研究和掌握煤炭自然发火的条件、过程和规律，对防治自然发火有着重要的意义。矿井火灾事故，特别是自然发火事故，对煤矿安全生产的危害在某种意义上说并不亚于瓦斯、煤尘爆炸事故。煤炭自然发火与外因火灾相比，具有发生、发展缓慢并有规律的演变过程，可在它形成的初期发现。一.煤炭自燃的条件实践证明，煤

3、炭自燃必须具备以下四个条件(1)煤有自然倾向性并呈破碎堆积状态存在;(2)适量通风供氧；(3)良好的蓄热环境；上述四个条件却以不可。煤的自然倾向性取决于煤的物理化学性质，它表示煤与氧的相互作用的能力。煤破碎以后，大大增加了单位体积内的外在表面积，与氧气的接触面积增大，氧化能力增强；堆积的破碎煤炭（一般认为堆积厚度大于0.4m）氧化产生的热量不容易散失，使煤炭的温度逐渐升高，自燃进程加快。氧是煤自燃的重要因素，连续的供氧才能使氧化继续进行下去。当空气中氧含量低于10%时具有窒息性；当空气中氧含量低于15%

4、时，可以预防自然发火。正是这个原因。采空区内并不是每个地方都会形成自然发火的。良好的蓄热环境才能使氧化牛热不断积聚。空气流动速度的大小是氧化热量能否积聚的重要条件。在采空区内如果风流速度太大，热量则不能积聚，不一形成煤炭自燃。如果风流速度过低，则会供氧不足，氧化非常缓慢，也不能形成自燃。煤炭自然都是在风速比较适中的情况下发生的。维持煤的氧化过程不断发展的时间也是形成煤炭自燃的重要条件，这个时间大于煤的自燃发火期。大量事实说明，只要同时具备上述四个条件，煤炭自然发火即可发生。但实际中很难找出某两次煤炭口然

5、发火的发生条件是完全相同的。这样，对没煤炭自然发火的条件就很难做岀定量分析。煤炭自燃经常发生的地点有：有大量遗煤而未及吋封闭或封闭不严的采空区（特别是踩空区内的联络眼附近和停采线处）；巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱；巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。二、煤炭自燃的过程从17世纪开始，人们就开始探索煤炭自燃机理，这是各世界各主要产煤国共同关注的问题。不少学者对此作了不懈的努力和探索，并提出了许多假说。主要有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说、煤氧复合作用学说等。目前，煤氧复合作用学说已被较

6、多的人们所接受，该学说认为：煤在常温下即已吸收了空气中的氧而发生氧化作用，开始吋是在煤的表面生成不稳定的初级氧化物。先是氢气氢气氧化生成桂基（0H）,其次是碳氢氧化生成俊基（COOH）,然后再生成一氧化碳CO。在此过程中同时放出少量的热。随着热量的积聚，煤与氧之间的相互作用也加速。的那个氧原子浸入氧分子的深部后即生成较为复杂的碳氢化合物。先前生成的不稳定化合物即行分解，产生水蒸气、一氧化碳CO、二氧化碳CO2等。在这一过程中，随同生成大量的热（占氧化作用中全部热量的60%〜70%）。热量的积聚使煤的自燃

7、作用加速，当温度升高到煤的着火点时，便由自热作用进入口燃。煤的破碎增加了单位体积内煤的外在表面积，从而直接提高了氧化程度；随着渗透速度的提高，积聚在煤内的氧气浓度也开始较快增加，氧化产生的热量也随着成正比增加，并且比空气带出的热量大，加速了自燃进程；同时煤体的温度也影响煤的自燃过程，其影响过程遵循不同的规律，它可能因为散失的热量大于产生的热量而停止升温。按照煤氧复合作用学说，煤的口燃发展过程一般分为按个阶段，即潜伏阶段、自热阶段、自燃阶段。1、潜伏期口煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高为止的时间区间为

8、潜伏期。此阶段叫做潜伏阶段。该阶段是煤口燃的准备阶段（煤的低温氧化过程）。在潜伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小，无宏观效应。在潜伏期的长短取决于煤的分子结构、物化性质、煤的变质程度和外部条件。另外，煤的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等，对潜伏期的长短也有一定影响。不同的煤层潜伏期是不同的，如褐煤几乎没有潜伏期，而烟煤则需要一个相当长的准备阶段。经过潜伏期后的煤的燃点会降低，表而的颜色变暗。潜伏期的特征是：煤的表面生成不稳定的