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煤炭自燃发火

/spontaneous combustion of coal/
条目作者周福宝

周福宝

最后更新 2023-02-25
浏览 183
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暴露于空气中的煤炭自身氧化积热达到着火温度而自然燃烧的现象。又称煤炭自燃。

英文名称
spontaneous combustion of coal
又称
煤炭自燃
所属学科
安全科学与工程

煤炭自燃发火是煤矿自然灾害之一,不仅会烧毁大量煤炭资源,而且为防止其范围的扩大和予以扑灭,对火灾范围进行封闭后,又会冻结大量资源,给生产的正常接续造成困难,且封闭所形成的火区还会给煤矿的日常管理带来困难,既增加了管理成本,又给矿井安全带来隐患;同时,煤炭自燃时还会产生大量的有毒有害气体,这些气体泄漏在井巷中即会造成人员伤亡;自燃时所放出的大量热量会恶化井下作业环境;形成明火火灾后,还会在井巷中形成火风压,造成某些井巷的风量及风向的紊乱;另外,对于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井,煤炭自燃发火还会引起瓦斯、煤尘爆炸。

煤炭自燃发火要经历缓慢的发展过程,且在发展过程中呈现出明显的征兆,因而可根据煤炭自燃征兆采取一定的技术措施进行预测、发出预报,并进行预防。为了防治煤炭自燃发火,各产煤国均制定了相应的法规。中国《煤矿安全规程》制定了具体的防治煤炭自然发火的措施。

煤炭自燃发火必须同时具备有可燃性的碎煤、有充分的氧气和适宜的蓄热升温的环境三个条件。煤的可燃性大小常用自燃倾向性表示。煤炭的自燃倾向性是煤炭的一种自然属性,它取决于煤在常温下的氧化能力,是煤炭自燃发火的基本条件。煤炭自燃发火的危险程度取决于煤炭自然倾向性、煤炭赋存条件、通风条件等因素,可用综合评价法确定煤炭自然发火的危险程度。

煤炭自燃发火分为潜伏期、自热期和燃烧期三个阶段。

这一阶段是煤与空气相接触的初期,与氧气相互作用的过程较弱,本身没有明显的温升现象,周围环境也显现不出温升征兆。通常这一阶段持续的时间较长,且随煤种不同而有所不同。处于潜伏期的煤炭与氧相互作用的活性已被激化。

这一阶段的温升明显,且上升速度逐渐加快;煤的吸氧能力自动加速,热量进一步积聚。煤炭开始明显升温的特征值一般在60~80℃,随煤种不同而异;这一温度值称为临界温度,这一阶段煤的热效应明显,并开始出现煤的干馏,生成芳香族的碳氢化合物、氢和一氧化碳等可燃气体。使用常规的检测仪表即能测量出来,甚至能被人的感官所察觉。

这一阶段的煤的氧化速度急剧加快,升温明显,且温度在临界温度以上,空气和围岩的温度也明显上升,巷道会出现烟雾及特殊的火灾气味,而引发自燃火灾。

分为内在因素和外在因素两个方面。内在因素包括煤炭的化学成分和煤化程度、煤岩成分、水分、孔隙率、碎度和脆度。外在因素主要有煤层赋存状态和地质构造、采掘与通风条件等。

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