矿坑煤层自燃机理及防治措施研究.pdf

第卷增刊辽宁工程技术大学学报年月

文章编号一增刊一一

矿坑煤层自燃机理及防治措施研究

田涛’,张振文’,吴学民
辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新以〕平庄煤业集团公司内蒙赤峰

摘要通过对平庄煤业集团公司西露天煤矿的地质灾害调查,分析了煤层自燃的化学热力学机理和影响因素。通过对煤中硫的
赋存状态及含量、煤岩成分及变质程度、含煤地层构造的发育程度等的分析,阐述了煤层自燃的内部因素通过对通风、降雨、气温、

挖掘等的分析,论述了煤层自燃的外部影响条件。
关键词化学热力学机制影响因素预防与治理
中图号文献标识码

以
几,一,一而

,
罗饱,
以,乃,,
而
而

,,

,,

盯昭

引言

煤体自燃有三个必需条件可燃物的存在,缓慢,并且煤是热的不良导体,所以热量难以散
含氧量充足的气体供应,可燃物有积聚氧化热量发,环境温度逐渐升高,从而达到可燃物的引燃

。
的环境,达到引燃的温度煤层自燃火灾就是可温度,产生自燃。
燃物与空气长时间接触、氧化、聚热、燃烧的物
煤中硫化物含量与聚集状态
理化学过程。
可燃物煤本身就是优质可燃物。煤本身的经研究发现煤中的硫铁矿硫是煤氧化自燃的
。,
变质程度,成份及其物化性质,煤中硫的赋存状首燃物和主导因素煤中的硫一般以硫铁矿有
,。,
态及含量含煤地层构造的发育程度等,直接影响机硫化物单质硫等形式存在单质硫易燃但
,,
煤燃烧速度、强度和规模。其含量小占煤中全硫不足有机硫可燃
含氧量充足的气体供应采场内的通风良好,它是以一和一一一等形式较均匀地分布在煤

。
并月煤是一种多孔介质,煤体中存在密集的节理基分子的多环状结构中

,
和裂隙,空气可以自由流动,于是可燃物的氧化硫铁矿易燃我国硫铁硫占煤全硫的左
,,
反应将会顺利进行。右与煤共生或伴生在煤岩裂隙中其中以黄铁
,,,
积聚氧化热量的环境由于煤体中空气流动矿为主呈结核状块状层状或浸染状

收稿日期一一巧
作者简介田涛一,男,河北石家庄人,硕士。本文编校杨瑞华

©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net
辽宁工程技术大学学报第卷

,,
。盯
其赋集粒度和分布不均匀的燃点低,约为风二发热量么肘碳含量

,。。
摄氏度,耗氧量小,约为煤的,氧化放热量氢含量风有较好的自燃性
大。特别是体积大的呈结核状的,在采掘过
煤岩层构造
程中,破坏了其自身的氧化外膜,增加了比表面
,。,
,,,煤为有机岩微孔隙发育特别是低变质煤
积使它首先氧化自燃放热引燃其它可燃物
,。
,致密程度较低更容易接受氧化和自燃构造挤
相对富集的在氧化反应中起到了加快反应
,,
,。,压使煤产生构造变动产生节理和裂隙构成良
速度加剧反应强度的作用其赋存状态和含量
,
,好的给氧通道创造了某一深度煤层氧化自燃的
直接影响煤的发火期发火位置及燃烧的规模与
。,
,,、条件西露天矿开采侏罗系煤层三个主采煤层
强度同时也涉及煤自燃后有毒气体
。,
。为巨厚和中厚煤层为自燃和燃烧的持续创造
的释放量反应的热化学方程式如下此反应有
了条件。井田经历两期岩浆活动,第三纪的喷出
硫杆菌做催化剂
与侵入作用。使煤层的裂隙发育,且多为张性节

玫。

一,理为煤层自燃提供了较好的给氧通道和氧化自
此反应的烩变△万二此反应的嫡变
。
△、一,此反应的吉布斯函数变△△燃条件

一
△、二,所以,这个反应在标准状况下可以其他因素

。
自发进行矿坑煤煤层自燃影响因素除以上述外还有
,
由于煤岩的热传导性能差氧化反应的热量不,
采掘影响采掘放炮扩大了煤层与空
,,。
易扩散形成积累使煤层内部的温度不断升高,,
气的接触面积增大了原有的节理和裂隙又形
,
并在空隙中产生热气流促使硫化物的反应更加,,
成了新的节理和裂隙破坏了煤的完整性增大
,。
更,。
激烈加复杂了给氧空间有利于煤的氧化自燃
气温与空气流动外界高温提高了煤岩
层的环境温度,加速了燃点温度的实现。外界环
△二一,
此反应的焙变月此反应的嫡变,
境的空气流动速度直接影响煤层氧化环境的给
一,△△△
此反应的吉布斯函数变,。
氧速率自燃的强度
一,
可由这结果可以这反,
个判定个应在标大气降水煤层预热区遇大气降水使
。
况下也可以发这出量的,,,
准状自进行些反应放大高温的煤体疏松开裂破碎增大了比表面积
,。
热量促使其他反应的进行例如提高了煤体的吸氧能力。当湿度在一巧时,
煤的吸氧量最大,煤的燃点下降可达摄氏度
△三,
此反的月一反的,。,
应焙变此应嫡左右可加速自燃在有水和空气的条件下硫
△、,△△
变此反应的吉布斯函数变铁矿氧化放热将更加强烈,其燃烧是水氧不充足
么一,