试论煤矿井下自然发火产生的条件(1).doc

试论煤矿井下自然发火产生的条件 [摘要]煤矿井下自然发火过程比较复杂，包含物理和化学反应，煤自燃的发生是多种因素共同影响的结果，具有偶然性，也具有必然性。因此，为了保证煤矿井下安全，必须全面了解煤矿井下自然发火产生的各种条件，掌握煤矿井下煤自然发火的规律。本文对煤矿井下易自然发火因素进行多方面的综合性分析。 [关键词]煤矿；自然发火；产生条件 煤矿井下自然发火是煤矿易发问题之一，煤矿井下自然发火主要指煤自燃，煤自燃过程比较复杂，包含物理和化学反应，煤自燃的发生是多种因素共同影响的结果，具有偶然性，也具有必然性。因此，为了保证煤矿井下安全，必须全面了解煤矿井下自然发火产生的各种条件，掌握煤矿井下煤自然发火的规律，对煤矿井下易自然发火因素进行多方面的综合性分析，理论联系实际，为煤矿日常防灭火工作提供技术支持，确保煤矿井下安全生产。 一、准确掌握煤矿井下自然发火产生的条件的重要意义 煤自燃是煤氧化过程自动加速的最后阶段，是多种因素共同作用的结果。煤自燃是煤矿开采过程中面临的主要自然灾害之一。煤自燃的必然性为煤自燃的防治提供了科学依据，但是其偶然性又为煤自燃的防治增加了难度。准确掌握煤矿井下煤自燃的发生规律，了解煤矿井下自然发火的条件及易发火地点，对于指导煤自燃灾害的有效防治具有十分重要的意义，因此，必须对煤自然发火条件以及对煤矿井下易自然发火地点进行科学的分析。 二、煤矿井下自然发火产生的条件 煤矿井下自然发火（煤自燃），必须同时具备下列四个条件 1、煤具有自燃倾向性且呈破碎状态堆积至一定厚度。 首先，只有具有一定自燃倾向性的煤才有可能发生煤自燃，自燃倾向性很小的煤与氧气的结合能力差，氧化放热量较小，氧化过程进展缓慢，一般很难发生自燃。其次，煤呈破碎状态堆积，完整的煤层和大块堆积的遗煤由于无法和氧气充分接触并发生氧化反应，且热量散失严重，同样很难发生煤炭自燃现象。只有当自燃倾向性较大的煤受压破碎且堆积至一定厚度时，煤才可能自然发火，堆积较薄的浮煤因产热量少和蓄热条件差而较难发生自燃现象。 对于煤的破碎程度，国内外一般认为浮煤粒度在1mm左右时最易自燃；在浮煤堆积厚度方面，前苏联学者曾提出浮煤自燃的临界堆积厚度为0.4m。实际上，浮煤自燃临界厚度是一个不确定值，它因煤自燃特性、煤体温度和漏风强度的不同而异，应根据煤矿现场的实际情况予以确定。 2、有连续的通风供氧条件。 氧气的存在是煤发生自燃的主要因素和必要条件，只有含氧量较高的风流持续稳定的流经破碎的煤体时，煤的氧化自燃过程才能够不断地发展下去，才有可能最终发生煤自燃现象。 流经煤体风流的含氧量对煤自燃的发展过程有重要的影响，一般分为以下几种情况 （1）风流中的氧气浓度小于5时，因氧气不足，煤炭自燃现象不会发生。 （2）风流中的氧气浓度大于5而小于15时，若满足一定的热量蓄积环境，煤将可能由缓慢氧化逐步发展到自燃。 （3）风流中的氧气浓度大于15时，由于漏风严重，煤氧化产生的热量往往较难蓄积，因此也较难发生煤自燃。而且，只有在通风供氧条件连续且稳定的情况下，煤氧化自燃的过程才能够持续进行并最终可能造成煤自燃灾害，短时间非连续的通风供氧条件不会引起煤自燃。 3、热量易于积聚。 煤在氧化过程中若没有很好的热量积聚环境，煤体就不会产生明显的温升而发生自燃。 煤氧化产生的热量能否积聚主要取决于风流速度，若风速过小，供氧量不足，煤不易氧化自燃；若风速过大，热量不易积聚，煤氧化升温过程难以持续稳定地发展下去，同样不易发生自燃。在通风或漏风条件下，使煤氧化放出的热量难以积聚而不致氧化升温的风速称为“临界风速”，其值目前尚无定论，一般认为风速为0.1～0.24m/min时，煤最容易发生自燃。相关学者还从漏风量角度对煤的氧化蓄热环境进行了分析，认为漏风量持续为0.4～0.8m/min时易导致自然发火。 4、持续一定的时间。 煤自燃是煤氧化放热过程持续一定时间之后的结果。低温阶段煤氧化过程进展缓慢，放出的热量也相对较少，且其中的绝大部分热量通过对流和热传导而散失掉，只有很少一部分热量保留在煤体中为煤氧化的进一步深化提供热量，并促使煤体温度缓慢地升高。煤自燃的实质是煤发生了化学反应，这只有在煤达到一定温度之后才可能发生，破碎煤体从低温氧化发展到自燃的过程需要较长的时间，这一时间称为煤的自然发火期。 煤自燃是一个复杂的物理化学反应过程，其发生受多种因素的共同影响，具有必然性与偶然性。对于煤矿井下来说，采空区、停采线、开切眼、进风巷道、回风巷道、构造带和通风设施等地点附近，由于较易达到煤自燃发生的四个条件，自然发火频率相对较大。在煤矿日常防灭火工作中，应特别注意这些地点的有效监控，在煤自燃发展初期即对其实施针对性的措施，从而提高煤矿防灭火工作的效率，确保煤矿井下安全生产。 [参考文献] [1]王一浩，刘思成，吴中新，刘天敏，煤炭自燃早期预测预报与火源探测技术[M]，北京，煤炭工业出版,2002. 刘云迪，胡社荣,蒋大成,煤层自燃灾害现状与防治对策[J]，中国地质灾害与防治学报,2001,（10），69-71. 周洋洋，徐精彩，煤自燃危险区域判定理论[M]，北京，煤炭工业出版社,2001. 王显政，马红光，刘大海，煤矿安全新技术[M]，北京，煤炭工业出版社,2002. 马田野，付永水,李建新，义马矿区煤层自然发火防治技术[M]，北京，煤炭工业出版社,2006. 宋志忠，赵中华，刘艳丽，中国矿业大学煤自燃研究报告特厚极易自燃煤层综放开采灭火抑爆新技术研究[J]，中国科教创新导刊,2009，（14），54-56.