预防煤炭自燃的措施有哪些？
1 煤的自燃机理
1.1 概述
关于煤的自燃问题，长期以来，一般都认为煤中黄铁矿的存在是自燃的原因，由于黄铁矿氧化成为三氧化二铁及三氧化硫时能放出热量，在有水分参加的情况下，可以形成硫酸，它是很强的氧化剂，更加速煤的氧化，促进煤的自燃。
需要指出，有的含有黄铁矿的煤，虽然经过长斯放置，并不一定发生燃，而不含或少含黄铁矿的煤也有自燃现象。因此，煤的自燃并非完全因含有黄铁矿而引起。其主要原因是由于吸收了空气中的氧气，使煤的组成物质氧化产生热量，再被水湿润，就放出更多的湿润热，也会加速煤的自燃。此外，煤的自燃还与煤本身的性质有关。如煤的品级；煤的显微组分、水分、矿物质、节理和裂隙；煤层埋藏深度和煤层厚度；开采方法和通风方式等。煤的自燃从本质上来说是煤的氧化过程。
1.2 煤自燃的不同阶段
（1）水吸附阶段。与其他阶段不同，这个阶段只是个物理过程，煤与氧不会发生反应，煤吸附水虽不是煤自燃的根本原因，但他对煤自热，特别是低品级的煤自热有重要影响。当水被煤吸附时会放出大量热，即润湿热。所以，多数情况下该阶段对煤的自燃都起着关键作用。 {TodayHot}
（2）化学吸附阶段。煤自燃过程首先在这个阶段发生化学反应。该阶段的反应温度为环境温度至70℃。这伸过程中煤吸附氧气会产生过氧化物，因而叫做化学吸附阶段。化学吸附阶段煤重略有增加，并产生气体，其中的CO可作为标准气体，通过监测CO浓度可对煤的自燃进行早期预报，化学吸附阶段需要少量水参加反应。根据煤的品级和类型不同，化学吸附的放热量在5.04～6.72J/g之间变化。若煤温达到70℃时会分解，煤重随之在幅度下降，甚至比原始煤重还要轻。煤中水汾的蒸发可带走一些热量，该过程产热量晨16.8～75.6J/g间变化。若煤氧化进行到这个阶段，想使其不自燃是非常困难的。
（3）煤氧复合物生成阶段。该阶段生成一种稳定的化合物，即煤氧复合物。其反应温度范围为150～230℃。产生的热量25.2～003.4J/g。这个阶段煤重又有所增加，煤氧化进行到这个阶段必然发生自燃。
（4）燃烧初始阶段。这是煤氧复合物生成阶段到煤快速燃烧阶段的过渡时期，煤温达230℃时，煤氧化可进行到个阶段。此时煤的反应热为42～243.6J/g。这些热量使煤迅速上升促进了煤的快速燃烧。
（5）快速燃烧阶段。这是煤自热的最后阶段，它描述了煤的实际燃烧过程。依氧气供应充足与否，这个阶段可能发生干馏、不完全燃烧或安全燃烧。如果燃烧充分，其反应热等于煤的发热值。 {HotTag}
2 煤的自热影响因素
2.1 煤质
煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。
（1）煤的品级。煤的品级表明了煤的变质程度，常用挥发分含量和含煤量表示。品级低的纯煤自热热敏感性高，而且，随着煤的品能升高其自热敏感性下降。因而，干燥褐煤最易自热而无烟煤几乎不自热。但含有大最水分的褐煤较纯褐煤不易自燃。
（2）煤的水分含量。煤中水分的含量对煤的自燃性有很大影响。水分含量达饱和的煤，特别是在水分含量高的褐煤和次烟煤被开采和干燥前，煤体不再吸附水分，因而不能放出润湿热。煤氧化放出的热量通常使内在水分温度升高。另一方面，自热时的化学反应需要有少量的水分参加。低口级煤水分含量远远大于化学反应的需要量。因而，对低品级煤来说，水分实际上是煤自热的阻化剂。
（3）矿物质。煤中的矿物成分也叫灰分。它可与氧反应放热增加煤温，而且使煤分解以增加煤与空气接触的表面积，如黄铁矿，它可以吸收氧化反应放出的部分热量降低煤的氧化反应进程；煤的高灰分使单位质量的氧化热降低。
2.2 开采和贮运的环境因素
环境因素对煤自热的影响为：可使煤的水分含量发生变化；改变煤氧接触条件：使生产成的热量扩散。可分为：
（1）地质因素。断层和裂隙有利于空气和水分与煤接触。因而散热没有明显增加，却增加了煤发生氧化的机会和水的吸附。也就是说断层和裂隙增加了煤自燃的危险性。埋藏深的煤层地面漏风较少。采空区遗煤（特别对于厚煤层）因不能完全回采而增中了煤的自燃危险性。
（2）开采因素。开采因素对煤自燃的影响主要有2个方面，即通风和煤破碎，没有通风或通风充分的地方，煤自燃的可能性较低。而通风不充分地方煤自燃的可能性较大。裂隙漏风是不充分漏分，它创造了煤进一步氧化的条件，而散热条件并未被改善。所以，任何漏风对煤炭自燃来说都是很危险的。
（3）贮运因素。在贮存和运输过程中，影响煤自燃的因素要为通风不充分和干燥的低品级煤因雨淋和喷洒水产生润湿热。
3 煤炭自燃的综合防治措施
3.1煤层自燃的预测预报
（1）鉴于煤在低温氧化阶段产生CO，因此，CO是早期揭露火灾的敏感指标。在矿井的采煤工作面回风道、综掘煤巷等有自然发火的地点设置CO传感器，若发现CO浓度超限，便可采用便携式CO检测仪追踪监测确定高温点。
（2）采用红外探测法判断高温点的位置，红外探测法其基本原理是，根据红外辐射场的理论，建立火源与火源温度场的对应关系，从而推断出火源点的位置。
（3）用钻孔测温辅助监测。对顶煤破碎或有自燃危险的地点，埋设测温探头，定期监测温度变化情况。
（4）加强漏风检测。定期采用示踪气体法，检查顺槽漏风量。对漏风集中的区域加强观测。
3.2 预防措施
（1）均压通风控制漏风供氧。均压通风是控制煤层开采中采空区等漏风的有效措施。首先，要在保证冲淡CH4，风速，气温和人均风量的要求下，全面施行区域性均压通风，其调压措施包括单项调压和多项措施联合调压，具体实施中的形成的工作面均压逐步扩大到邻近工作面采空区的区域性均压。
（2）喷浆堵漏钻孔灌浆。对煤层开采中的可疑地点或已出现隐患地点进行全封闭喷浆和打浅密集钻孔注浆，是防止自然发火的2个有效措施。
（3）注凝胶防灭火。采用注凝胶技术处理高温点或自然发火是煤层开采中防灭火的重点措施，其方法是将凝胶注入高温点或火点的周围煤体中，其作用是既可以封堵漏风通道，又可以吸热降温。
矿井火灾又叫矿内火灾或井下火灾。是指发生在煤矿井下巷道、工作面、硐室、采空区等地点的火灾。能够波及和威胁井下安全的地面火灾，也叫矿井火灾。矿井发生的火灾(包括危及井下的地面火灾)，常招致人员伤亡,设备损失,矿井停产,资源破坏,甚至引起瓦斯、 煤尘或硫化矿尘爆炸。矿井火灾按引起的热源不同分内因火灾和外因火灾两类。
内因火灾又称自燃火灾，煤矿自燃火灾常发生在断层附近、采煤工作面进风巷、回风巷和停采线附近。遗留的煤柱、破裂的煤壁、煤巷的高冒顶处、假顶工作面、密闭墙内、溜煤眼、联络巷及浮煤堆积的地方是自然发火高发地区。
预防自燃火灾，需要留心自然发火的预兆：煤层的温度，附近氧气浓度，巷道湿度，巷道出现煤油、汽油等气味等。同时通过观察“煤壁出汗”、气味感觉、湿度感觉、疲劳感觉等异常状况提高警惕，查明原因，防止自然发火。也可以借助仪器设备监测，晶合研发的矿区空气质量在线监测系统、水质监测系统等可以通过传感器预先发现异常，同时自动报警。
外因火灾是由外在热源引起的，如井口建筑物内违章使用明火或电焊作业，往往容易形成外因火灾。
防治外因火灾，一是防止失控的高温热源，二是采用不燃性支护材料，同时防止大量可燃物积存。及时发现火灾初起征兆，及时扑灭。
正确使用安全设施，矿井必须制定井上、下防火措施，并符合国家有关防火的各项规定要求。
加强井下明火管理。井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊等工作。如果在井下主要进风巷和井口房等地工作，需要制定安全措施，经矿长批准，专人监督。
矿井必须在井上下设置消防材料库。井下保障材料库、机电设备硐室、检修硐室、材料库、巷道中应备有灭火器，其数量、规格和存放地点必须明确规定。
1 煤堆自燃的影响因素
1.1 化学成份的影响
煤中含有硫份，硫在一定温度下化学性质发生变化，生成氧化硫，氧化硫遇水生成稀硫酸，其反应过程为放热过程，提高了煤堆中的温度。
1.2 氧气的影响
在各种光、热、雨水等自然力的作用下，煤炭表面与大气中的氧气接触后发生氧化分解与碎裂，并放出热量，同时形成新的表面，新表面又再次氧化，如此反复循环，导致煤堆温度不断上升，逐渐达到自燃的温度。
1.3 水份影响
煤堆中一定量的水份促使煤中的各种反应的进行，如硫份的酸化，产生的热量又加快了氧化反应过程，加剧了煤的自燃。
1.4 气温气压的影响
经验表明，煤堆的自燃经常发生在秋后大气温度下降时，此季节大气密度比煤堆的空气密度大，因此，渗入煤堆的空气量增大，导致自燃加剧。一般来说，大气温度降低，密度变大，渗入煤堆内的新鲜空气量增加，煤堆的自燃加快，反之亦然。
2 防止煤堆自燃的措施
防止煤堆自燃现象的主要途径是隔绝空气、水份与煤碳的接触，防止温度或水份过度积聚，并采取测温、喷水等预防措施。
2.1 堆煤的方位
由于我国地理位于北半球，阳光照在顶空时偏南，因此，煤堆的方向以南北方向取长为好，以减少阳光的直接照射。地理条件好的电厂，煤场应布置在小山丘的北侧。
2.2 堆煤的场地
煤堆的场地以水泥地面最为理想，地面不宜铺垫空隙度较大的炉渣等物，以防空气由此进入煤堆而增加自燃的危险。场地四周应设有排水沟与煤泥沉淀池，以便排除积水及回收煤泥。煤堆的地势最好比四周稍高一些，以保证排水的通畅，减少水量积聚。
2.3 堆煤的方式
尽量在较低的温度下贮存煤炭，避开中午烈日下进行堆煤，以减少热量的携带。块煤、粉煤混在一起的煤堆，由于煤堆里面即有相当多的空气可以把煤氧化，空气又不能畅通，所以氧化时产生的热量就容易积聚在煤堆里而使温度迅速升高，因此，块煤和粉煤以分开贮存为宜。粉煤单独贮存时可以用推土机一层一层地压紧，尽量减少煤堆里的空气，这样也就不易引起自燃。
2.4 堆煤的形状
煤堆形状以屋脊式为佳，以减少阳光照射及雨水渗入。堆煤角度控制在40～45。，顶部平齐。煤堆的高度一般不超过6 m，煤堆过高，一旦发生自燃，很难进行倒堆或喷水处理。
2.5 堆放的时间
煤堆的存放时间应根据煤质牌号而定，一般无烟煤和贫煤的存放时间可稍长一些，但以不超过4个月为宜。长焰煤、不粘煤、弱粘煤和褐煤的堆存时间以不超过一个月为宜。
2.6 煤堆的维护
煤堆部分采煤后，应避免煤堆顶部出现凹陷的面积过大，以减少雨水的聚积及阳光的照射。长期未用的煤堆，有条件的话，煤堆上可铺放一层粘土，在夏季也可在煤堆上喷洒一层石灰水以减少煤堆的吸热。
一、受煤炭本身所含黄铁矿（又称硫化铁矿）的影响。煤炭中往往夹杂着黄铁矿和其他硫化物，它们与氧结合能够迅速发生化学反应，放出热量，促进煤炭的氧化过程，同时还会使煤炭膨胀、分裂，扩大煤炭的氧化范围。
二、水分和湿度的影响，含水分多的煤炭，因空隙被水分填塞，给热量积聚提供了条件，所以当空气干燥、温度小时，其中的水分容易蒸发，煤炭便不易自燃，空气温度大时，煤炭中的水分，这样便容易造成煤炭的自燃。
三、粒度大小和煤化程度的影响，粒度大的煤炭如块煤，与空气接触面小，易通风散热。自燃可能性就小；粒度小的煤粉，与空气接触面大，易氧化，又不易散热，自燃的可能性就大；煤化程度深的煤炭，含碳量高，挥发物和含水量低，结构紧密，不易氧化和自燃；煤化程度浅的，含碳量低，挥发物和含水量高，结构松散，就易氧化和自燃。煤炭自燃前有许多征兆，常见的有：煤堆冒汽和“出汗”。
四、煤炭堆上在清晨时可以看到有潮湿点；闻到煤油、汽油或松节油的气味或恶臭气味，人员产生头痛等轻度中毒征兆，特别是当煤堆附近热气逼人时，那煤炭内部已可能开始自燃了。为了防止煤堆自燃，可采取下列措施：加强通风。
1、由于高温导致煤炭着火，首先用灭火器灭火，然后用水进行局部及表面降温。
2、由于煤炭放置时间过长，煤炭内部化学反应（主要是挥发份）导致煤炭自燃，则必须将起火的部分用挖掘机挖出，用水灭火并局部降温，未起火的不要浇水。
3、人为导致起火，需请消防人员处理。
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。
