每年损失10多亿，贺兰山的煤炭燃烧了300年了，为啥不用水直接扑灭

1、无烟煤：550～700℃；

2、烟煤：400～550℃；

3、褐煤：300～400℃。

煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。

扩展资料：

煤成分

煤其主要成分为碳、氢、氧和少量的氮、硫或其它元素。硫是煤最主要杂质之一，其通常以硫化物之形式出现于煤的燃烧生成物中。于某些国家，例如美国已设立规范管制硫化物之排放量，因除去此类有害杂质花费不低，故政府均奖励生产低硫煤以减少污染。

煤被认为是远古植物遗骸埋在地层下经过泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤的转变所形成的，无烟煤还可以进一步转化为石墨。

参考资料来源：百度百科-煤

为了防止煤炭"自燃"，最有效的方法是尽量减少煤与空气的接触，例如把煤堆实，或在煤堆表面洒上一层覆盖粉。并定期检测煤堆的温度，一旦发现温度接近60℃，则及时做散热处理，例如把高温区域内的煤挖出来迅速散热等。注意，千万不能在高温区加水，这样反而会加速煤的氧化和自燃。

如前所述，煤矸石山自燃取决于供氧条件，而供氧通道是由煤矸石之间的孔隙和孔道形成的，由此向煤矸石山内部补给新鲜氧气。在煤矸石山内部，利于氧化反应生成热的积聚，所以燃烧首先在这里开始，且发展过程十分缓慢而隐蔽。在煤矸石山自燃的初期阶段，燃烧涉及的矸石数量很少，燃烧强度不大，释放热量很少，自燃区温度也不高，处于缓慢引燃状态，时间较长。因此，煤矸石山自燃的早期发现和自燃区的准确定位都很困难。

自燃煤矸石山的治理技术可分为防与治两个方面。在如何防止煤矸石山发生自燃方面，国外主要产煤国家如前苏联及美国积累了较多经验，国内煤矸石山灭火技术的研究及实践起步较晚。据报道，美国治理的成功率不到50%，而我国更低。到目前为止，还没有一种成功的经验和很成功的实例。多数是前期成功，后期失败，治理几年后又发生复燃的现象频频出现。

我国在煤矸石山灭火技术方面也进行了长期的探索，起初使用清水浇灌灭火法，现在证明其不但不能灭火，而且会引起更严重的问题。自燃较严重的矸石山，少量水进入后，形成蒸汽，与炽热煤矸石发生水煤气反映，产生氢气。氢气的爆炸危险性远大于一氧化碳，爆炸下限低，引燃火源要求低，发生爆炸事故可能性大。另外，水在矸石山内部无法控制其流向，不能保证所有火区都被水熄灭。由于水的作用增加了矸石山内部的孔隙率，通气性能大为提高。只要停止浇灌，残余的火区在充足氧供应条件下很快复燃并发展。所以，灭火实践的一个教训是不宜也不能采用清水浇灌法灭火。

国内外煤矸石山的灭火方法主要有火源挖除冷却法、注浆法、覆盖法、控制燃烧法、泡沫（凝胶）法、低温惰性气体法等。这些灭火方法都各有其优势和使用范围，也均存在一定的局限性。

一、挖除冷却法

自燃火区挖除冷却法是最简单的一种方法，国外许多煤矿曾经采用过，国内煤矿也曾经实验应用。煤矸石作为维持燃烧能力非常低的可燃物，只要破坏自燃火区的保温能力，就能够迅速向环境释放热量，本身失去反应放热和向环境散热平衡的条件，温度迅速降低，火区逐渐熄灭。这种方法最大的缺点是安全问题，美国曾经发生过数次伤亡事故，被揭开的矸石山有大量空气进入，容易造成内部可燃气体达到爆炸限，引起爆炸。高温状态下的煤矸石也促使操作条件十分恶劣，人和设备损害严重。其次是这种方法灭火的彻底性存在问题，灭火后还可能在当地复燃。这种方法实际上只适用矸石山自热初期阶段，而大多数矸石山缺乏对矸石山热状态的监测能力，该方法没有得到推广。

二、注浆法

注浆法是目前国内外广泛采用的灭火技术。注浆法通过降温与隔氧两方面的共同作用来达到灭火的目的。按照浆液注入的深度差异分为表层喷浆法和深部注浆法。表层喷浆法一般将浆液喷洒在煤矸石山表层或挖坑开沟，在坑、沟内灌入石灰浆。深部注浆法的工艺过程是：先将灭火材料制成一定浓度的浆液，再在煤矸石山着火区布置一系列钻孔，然后用注浆泵将灭火浆液注入煤矸石山内部。灭火浆液接触到高温煤矸石后，浆液中的水分急剧蒸发，带走大量热量，使煤矸石降温；浆液中的固体物质则包裹在煤矸石表面，或充填在煤矸石间的缝隙中，起到阻隔空气的作用；若注浆材料中含有石灰等碱性物质，还可吸收部分煤矸石燃烧释放出的SO2、SO3等气体，有助于减轻自燃煤矸石山的污染程度，而且石灰与SO2、SO3作用生成的亚硫酸钙与硫酸钙也有一定的隔氧作用；同时，煤矸石山内部环境从酸性变成碱性，抑制了硫杆菌类细菌的生长，这样可大大减小黄铁矿的氧化速率，减小煤矸石山发生自燃的可能性。

该方法的最大优点是可以使燃烧的煤矸石迅速降温，并有较好的隔氧效果。俄罗斯、美国、乌克兰、捷克等国家对这种灭火方法评价较高。各国注浆灭火的工艺相差不多。在顿巴斯矿业公司，采取的方法是将5%的稀石灰乳用喷射器注入煤矸石堆2.5～3m的深处。顿涅克工学院提出的方法是在注浆孔旁布置一抽气管，在注浆的同时用真空泵抽气，使煤矸石山内部的局部区域产生一个负压，有利于浆液的渗透。捷克学者提出，在煤矸石斜坡上布置钻孔应遵循以下原则：下水平钻孔的上端位置应高于上水平钻孔的下端位置，这样可减少空气渗入煤矸石山内部（图4-1）。

为了将浆液注入更深的煤矸石山内部，目前广泛采取的是煤科院杭州环保所提出的深部注浆灭火技术。深部注浆法通过钻孔将浆液注入煤矸石山内部，灭火效果较好。但深部注浆法的缺点是在火区钻孔比较困难。矸石山着火主要发生在斜坡部分，一些大型矸石山的斜坡长度往往超过百米。矸石山大面积燃烧发生后，要进入火区作业相当因难，有害气体浓度及环境温度都很高，还要防止上方的滚石伤人，作业人员有一定的危险性。

图4-1 煤矸石山斜坡钻孔布置图

三、覆盖包被法

覆盖包被法就是在煤矸石山表面覆盖黄土、粉煤灰等惰性物质，来隔绝空气防治自燃。这种方法比较经济，是国内外广泛采用的一种方法。也可以选用适当的不燃材料或阻燃材料将矸石堆燃烧的地方包裹起来，使之与空气隔离，因缺氧而熄灭。用作包裹覆盖的材料，有磨细的石灰石粉、污泥和黄土、粘土、水泥窑的废料等，这些材料价格比较便宜，可就地取材。对于已发生自燃的煤矸石山，若煤矸石的温度过高，在高温的影响下，原先已覆盖压实的表土层会慢慢变干并产生裂缝，最终导致封闭失效，必须注意养护。采用聚氨酯泡沫作包裹材料，包裹严密，不会出现裂隙，但事先必须对矸石堆喷水冷却，使煤矸石温度在着火点以下，但这种材料价格较高，在大面积灭火中难以推广。

目前覆盖包被法主要用于控制煤矸石山火势，其灭火关键是必须将覆土压实，同时覆土前矸石须经一定程度的冷却。阳煤集团及汾西的水峪煤矿、晋城的古书院煤矿、沈阳的彩屯煤矿等都曾采用此法进行大面积或局部的煤矸石山灭火。

四、控制燃烧法

该方法最早于1980年提出，并于1983年申请了专利。美国在西弗吉尼亚州一座煤矸石山上进行了控制燃烧法的工业性试验，其基本设想是让煤矸石山在受控条件下燃烧，燃烧产生的烟气经处理后排放，产生的热量则加以利用。煤矸石山的规模约为9000t，计划用9个月时间烧完，产生1.2×108kJ热量。试验前在煤矸石山底部水平方向上设置了长43m、直径0.09m的不锈钢燃烧管以及15m长的多孔集气管。在试验风机工作1600小时后，燃烧管因受高温及抽气负压的双重作用而毁坏，试验到此中止，估计燃烧矸石700t，产生热量8.6×106kJ（图4-2）。

这种方法存在的主要问题是，即使通过风机抽气强迫供氧，煤矸石山仍处于不完全燃烧状态。烟气中含有大量的SO2、CO和H2S等有毒有害气体，需要进行二次燃烧及其他处理方法加以净化。另外烟气温度高，腐蚀性大，设备尤其是管道的埋设与防腐处理成本高，难度大。

图4-2 控制燃烧法工艺流程图

五、泡沫法

泡沫法是向火区灌注泡沫灭火剂，用来隔绝氧气与吸收热量，降低煤矸石温度，以达到灭火的目的。与普通注浆法相比，泡沫作为水的一种输送形式，可以使水较长时间保持在煤矸石空隙中，而不会很快从煤矸石缝隙中流走。因此与注水法相比有更好的降温隔氧效果。

泡沫主要由水、发泡剂组成。发泡剂的发泡倍数高，可以很快充满煤矸石间空隙，但这样的泡沫很易破裂。发泡倍数低的泡沫虽然持久力较强，可不一定能充填满空隙。一般应选择中等发泡倍数的发泡剂，并加入增稠剂或凝胶类物质以提高泡沫的稳定性。

美国用这种方法在小型工业性试验中取得了成功，但煤矸石山是露天堆放，在风吹雨淋下，如何保持煤矸石缝隙间泡沫的长期稳定性，仍是一个难题。西安矿院在小型煤堆上尝试了凝胶法灭火，与浇水法相比，凝胶可以更长时间密封喷洒区，效果明显，但在高温作用下凝胶发生脱水现象，影响灭火效果。

六、低温惰性气体法

低温惰性气体法是向火区注入液氮、液态二氧化碳等惰性气体，利用其气化时巨大的吸热作用，使煤矸石山快速降温，同时残存在煤矸石山空隙中的惰性气体也可起到隔绝氧气的作用。低温惰性气体注入煤矸石山后，在液态变成气态的过程中吸收大量热量，同时体积急剧膨胀，形成一个冷压力波，然后迅速从注入源扩散，从而低密度热烟气被排挤上升至地表，同时起到隔绝新鲜空气进入矸山的作用，达到灭火降温双重目的，使火区在一段相当长时间内保持低温，使煤矸石山内部着火点冷却至临界温度以下。实践表明，该方法单用液氮或固体二氧化碳不如二者混合使用效果好，因为混合物输送容易，相对成本较低。通过现场试验，采用低温惰性气体法灭火，成本和传统注浆灭火方法相当，但注浆法的灭火浆液受重力的影响，主要是向下方渗透，而这种冷态气体的扩散不受重力影响，作用范围更大，效果更均匀。

在一定条件下低温惰性气体法可以与注浆法结合使用效果可能更好。我国平煤集团公司四矿采用的灭火方法是利用CO2灭火降温，再与灌浆法相结合进行综合治理，取得了较好的效果。首先利用煤矿井下灭火专用的KY-360型CO2发生器制造CO2气体，在矸石山自燃点利用自制的专用打眼设备进行人工打眼，将CO2气体注入，最后采取灌浆法处理，使着火源隔绝空气，巩固灭火成果。

美国用此法进行了小型试验，在温度约为100℃的煤堆（l5.3m3）中以0.38 m3/h的速率注入了5t的液氮，在注浆点附近数分钟后温度即降到了-68℃，煤堆的最低温度降到了-170℃，一个月后才恢复到-20℃。这种方法的降温效果无疑是非常好的，但冷却煤矸石需大量的惰性气体，气源及灭火成本是这种方法的主要问题。目前美国许多矿区正进行大规模的工业性试验。

七、煤矸石山自燃阻化剂的阻化

为了防治矸石山的自燃和改善矿区环境质量，揭示和研究矸石山煤矸石自燃阻化剂的阻化作用机理，寻求高效的煤矸石山自燃阻化剂，近年来研究发现带有吸附基团的高聚物和表面活性剂组成的聚合物乳液对煤矸石自燃具有较好的阻化作用。该研究成果对矸石山煤矸石自燃治理具有一定的指导意义。由高聚物和表面活性剂组成的聚合物乳液，由于带有吸附基团的高聚物形成多点吸附阻止氧气与煤矸石表面接触，而表面活性剂由于其具有亲水和亲油两种基团，所以其亲油基团与煤矸石接触、亲水基团则伸向空气，使得煤矸石获得亲水性，其乳液在煤矸石表面形成一层水膜，阻止了空气与煤矸石的接触，起到阻化的作用；带有NH4+基团的高聚物阻化剂具有在高温下释放NH3气的作用，所释放的NH3气可以阻止矸石山煤矸石与空气中的氧气接触，有利于防止自燃的作用。带有吸附基团的高聚物和表面活性剂组成的高聚物乳液自燃阻化剂可防止煤矸石的氧化放热，从而达到预防煤矸石山自燃的目的，但这种方法的成本较高。

综合上述分析，归纳曾经使用和现有自燃煤矸石山灭火方法，以及其应用前景和适用条件列于表4-1。

表4-1 自燃煤矸石山灭火方法及发展前景

续表

物体燃烧的温度各不相同，开始燃烧的温度叫做“燃点”。

纸的燃点是45度，木头的燃点是4～47度左右，火柴中使用的红磷，燃点很低，只有26度左右。

燃点是指在规定的试验条件下，应用外部热源使物质表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度。

煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎，在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质，

由于地壳的变动不断地埋入地下，长期与空气隔绝，并在高温高压下，经过一系列复杂的物理化学变化等因素，形成的黑色可燃沉积岩，这就是煤炭的形成过程。