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外来水分对煤自燃过程影响及作用机制研究
外来水分对煤自燃过程的影响及作用机制研究
摘要：煤自燃是煤矿等煤炭储存、运输环节中的常见安全隐患，而外来水分对煤自燃过程具有重要影响。本文综述了外来水分对煤自燃的影响及其作用机制研究进展。研究表明，外来水分能够促进煤自燃的发生和发展，增加自燃起燃温度和煤的自燃倾向性。作用机制主要包括水分与煤的物理性质互作用、水分参与自燃反应以及水分释放水蒸气加速热解过程。针对这些作用机制，本文还介绍了一些防控水分对煤自燃的方法，如加强煤炭储存、运输设备的防潮措施，合理控制矿井通风及激发矿石自燃等。本文对外来水分对煤自燃过程的影响及其作用机制的研究具有重要意义。
关键词：煤自燃；外来水分；影响；作用机制
1.引言
煤自燃是指煤在储存、运输、采掘等过程中不受外界热源直接引燃而自行燃烧的现象。煤自燃不仅会造成矿井火灾等事故，还会产生有毒有害气体，对环境和人类健康造成危害。外来水分作为一种普遍存在于环境中的物质，对煤自燃过程会产生重要影响。因此，研究外来水分对煤自燃的影响及作用机制对预防和控制煤自燃具有重要的理论和实际意义。
2.外来水分对煤自燃的影响
外来水分对煤自燃的影响主要体现在以下几个方面：
2.1提高煤自燃的起燃温度
煤自燃的起燃温度是指煤在无明火情况下开始自行燃烧的最低温度。研究发现，外来水分会显著提高煤自燃的起燃温度。这是由于水分对煤自燃过程中的热量传导有一定的阻碍作用，使煤自燃的温度升高。
2.2增加煤的自燃倾向性
外来水分的存在会增加煤的自燃倾向性。水分能与煤中的氧、硫等活性物质发生氧化反应，生成氧化物等物质，进一步促进自燃反应的进行。而且水分还能作为催化剂，加速煤的热解和氧化过程。
2.3改变煤的物理性质
外来水分能影响煤的物理性质，即煤的热学、力学性质等。水分的存在会降低煤的热导率，减弱煤的导热能力，使自燃的传导过程得以延缓。此外，外来水分还会导致煤的脆化，使其易碎性增加，进一步加快自燃的发生和发展。
3.外来水分对煤自燃的作用机制
外来水分对煤自燃的作用机制主要包括以下几个方面：
3.1水分与煤的物理性质互作用
外来水分会与煤中的孔隙结构和表面进行吸附和扩散作用。水分分子能够进入到煤的孔隙中，降低煤的孔隙率，增加煤的密实度。此外，水分还能与煤中的有机组分发生作用，改变煤的化学组成和结构，进而影响自燃反应的进行。
3.2水分参与自燃反应
外来水分能通过热解和氧化反应等方式直接参与煤的自燃反应。水分能与煤中的氧反应生成水蒸气，从而提供给煤的热解过程需求的热量。此外，水分还能催化煤中的自燃反应，加速自燃的发生和发展。
3.3水分释放水蒸气加速热解过程
外来水分的加热和热解会释放水蒸气，加速煤的热解过程。煤炭在高温下热解产生大量的可燃气体，而水蒸气则是其中的一种。水蒸气的存在能提高可燃气体的浓度和活性，从而促进自燃反应的进行。
4.防控外来水分对煤自燃的方法
针对外来水分对煤自燃的影响和作用机制，可以采取以下一些方法进行防控：
4.1加强煤炭储存、运输设备的防潮措施
通过加强煤炭的露天堆放覆盖、储存仓库的密闭性、运输设备的防潮等措施，减少外来水分的侵入和积累，降低煤自燃的发生风险。
4.2合理控制矿井通风及激发矿石自燃
合理控制矿井通风，避免氧气的过量供应，防止煤自燃的发生。另外，利用监测设备对矿石自燃进行实时监测，及时采取措施进行处理，预防自燃事故的发生。
5.结论
外来水分对煤自燃过程具有重要影响，能够促进煤自燃的发生和发展。其作用机制主要包括水分与煤的物理性质互作用、水分参与自燃反应以及水分释放水蒸气加速热解过程。为了防控外来水分对煤自燃的影响，应加强煤炭储存、运输设备的防潮措施，合理控制矿井通风及激发矿石自燃等。