为什么煤在地下会自燃呢

煤自燃对某些人来说听起来可能很新鲜，但却是一种非常普遍的现象。目前，世界上约3%的二氧化碳排放来自煤炭自燃，可望达到较高水平。有数字说，世界上任何时候都有成千上万的煤层自燃。作为中国这样的煤炭大国，煤层自燃也十分严重。据推测，我国煤炭年自燃量在2000万至2亿吨之间。

煤层自燃的原因有很多，包括自然原因和人为原因。比如有些煤的自燃点很低，甚至低到40度，这样当温度达到氧气水平时，煤层就会自燃。一些野火还可能导致浅层煤层自燃。自燃的持续时间可能很长。澳大利亚新南威尔士州有一座自燃煤矿。燃烧时间可能持续了6000年。它应该是已知自燃时间最长、仍在燃烧的煤层火灾。这个地方的火焰仍以每年1米的速度向南移动，深度约为地下30米。

我国已知的燃煤始于200多年前，近百年来发生了多次煤火。乌鲁木齐记录了一百多年的煤火历史。近代以来，随着煤矿开采量的增加，暴露在地表的煤层越来越多，人为因素引起的煤炭燃烧也越来越多。

比如，一些煤矿废弃后成为填埋场，容易被点燃，从而进一步点燃煤层。美国的许多煤层火灾就是原因。美国大部分煤层火灾发生在宾夕法尼亚州，这也是一个大问题。还有因矿难引起的火灾和爆炸，造成煤炭燃烧。由于缺乏管理，废弃煤矿燃烧也很普遍。还有一起火灾是由于盗窃期间的设施和方法问题引起的。燃煤引起了经济、环境、安全等诸多问题。

煤长时间露天存放会影响燃烧效果，要想保持煤的燃烧效果，不可长时间露天存放，并且应定期喷水，并避免阳光直射。

在历史上，煤被用作能源资源，主要是燃烧用于生产电力和/或热，并且也可用于工业用途，例如精炼金属，或生产化肥和许多化工产品。作为一种化石燃料，煤的形成是古代植物在腐败分解之前就被埋在地底，转化成泥炭，然后转化成褐煤，然后为次烟煤，之后烟煤，最后是无烟煤。

煤产生之碳氢化合物经过地壳运动空气的压力和温度条件下作用，产生的碳化化石矿物，亦即，煤炭就是植物化石。这涉及了很长时期的生物和地质过程。

扩展资料：

煤的分类：

根据其碳化程度不同分类，可以依次分为泥炭、褐煤（棕褐煤、黑赫煤）、烟煤（生煤）、无烟煤、亚煤(褐煤的一种，是日本的特有分类）。无烟煤碳化程度最高，泥炭碳化程度最低。

根据其岩石结构不同分类，可以分为烛煤、丝炭、暗煤、亮煤和镜煤。含有95%以上镜质体的为镜煤，煤表面光亮，结构坚实，含有镜质体和亮质体的为亮煤，含粗粒体的为暗煤，含丝质体的为丝炭，由许多小孢子形成的微粒体组成的为烛煤。

根据煤中含有的挥发性成分多少来分类，可以分为贫煤（无烟煤，含挥发分低于12%）、瘦煤（含挥发分为12-18%）、焦煤（含挥发分为18-26%）、肥煤（含挥发分为26-35%）、气煤（含挥发分为35-44%）和长焰煤（含挥发分超过42%）。

其中焦煤和肥煤最适合用于炼焦碳，挥发分过低不粘结，过高会膨胀都无法用于炼焦，但一般炼焦要将多种煤配合。

1989年10月，中华人民共和国国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准》（GB5751-86），依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf等6项分类指标，将煤分为14类。

即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。

按终端用途，一般生产的煤炭可分为两种：焦煤与电煤，均属于广义范围的烟煤与次烟煤。焦煤与电煤市场的经营彼此相对独立。

参考资料来源：百度百科－煤

宁夏的贺兰山区是我国著名的煤矿，煤矿的储量高达15亿吨，被国人亲切地称为中国煤库，但是让人遗憾的是这里的煤矿自燃也相当严重，已经燃烧掉了3.4亿吨。

其中有不少是低磷低硫，高发热量的优质煤矿，每年的经济损失高达10亿人民币，这个损失真是让人触目惊心，心疼不已。

尤其是在贺兰山石嘴山市的汝箕沟矿区，煤层的燃烧已经持续300多年，28平方公里的矿区内大大小小共出现了25个明火区，地下着火范围每年以10米以上的速度向周边煤层扩散。用现在的俏皮话说，这真的是在烧钱呢。

使用浇水的方式将煤炭的自然浇灭，这是一种极端错误而且又不经济的行为。

地下矿井以及岩石的缝隙里有许多有毒气体，比如一氧化碳，硫化氢等等，在这些只能在化学课上听到的。

有毒气体里有不少还是可以燃烧的，而且在贺兰山煤矿里不少煤矿石，都是随着温度的升高，产生一氧化碳等可燃性气体的速度就越快。

地下煤火的温度极高，如果我们用水浇的话，非但不可能浇灭明火，反而会形成大量的水蒸气，而学过化学的我们都知道，碳和水蒸气在高温下会发生反应，从而产生氢气以及一氧化碳。

整个反应的过程会使得气体的体积急剧膨胀，而矿井和煤层缝隙中的空间并不大，而且整个环境相对闭塞。

所以一时来，整个空间内的气压就会变大。而且在明火的条件下，氢气一氧化碳还有他们的好朋友氧气，这三个气体混在一起，会发生剧烈的化学反应，在地下通道内引起爆炸，导致塌方等恶劣事故的发生。

所以由此可见，我们绝对不能用浇水的方式来帮贺兰山的煤矿熄火， 这种方法非但不能制止煤炭自燃，反而是火上浇油。

我们国家的主流做法就是采用重型机械对燃烧区域进行网格化钻孔施工。

在燃烧的煤层和地面之间打开一条通道，然后向煤层中灌入海量的泥浆，这些泥浆可以说是派大用场的，首先我们在这些泥浆上再加上一层黄土，彻底将煤层和空气隔绝。

这些泥浆是流动态的，它能够完美的填充那些煤层之间的缝隙，没有空气这个媒介自然烧不起来。同样他还有一个冷却的作用。

别看这个方案比较简单一点，但是实施起来难度很大，成本也很高，而且地下煤火很容易反弹。

所以如何控制好地下煤火，真的是一道世界级难题，目前并没有太好的解决方案。

[天外飞仙] 易自燃煤层火灾原因分析与综合防治技术实践

时间：2008年8月4日

摘 要：通过对义马煤田易自燃煤层发火机理及原因的分析，探索和开发研究煤层火灾防治技术，形成一套易自燃煤层综合防治体系，为保障矿井安全、实现高产高效提供可靠保证。

关键词：易自燃煤层；发火原因；防治技术

1 煤层基本概况

义马煤田的开采煤层为中生界侏罗系下侏罗统煤层，煤层地质构造比较简单，赋存条件较好，煤层倾角6°～14°，煤层较厚。煤种为长焰煤，不粘结，中等硬度，极易风化成粉末。下侏罗统含煤共5层，各煤层均有自然发火倾向，发火期1个月，最短只有8 d，煤层自然发火问题比较严重。煤层瓦斯涌出量较小，煤尘具有爆炸危险，爆炸指数为44．7％～51．8％。

2 煤炭自燃机理和条件

根据我国煤炭自燃倾向性分类，义马煤田的煤层属容易自燃煤层(工类)。自然发火的决定因素是发火地点存在低温氧化的浮煤、碎煤，同时向它供有足够的氧气以及煤炭氧化时有蓄热准备条件。自然发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触，产生氧化反应所致。氧化是煤炭自燃的主要原因。煤炭在井下大气的常温和常压条件下，遇空气中的氧气，便产生表面吸附作用，使煤炭进入低温氧化阶段，此阶段中发热量很少，能出现一些不稳定氧化物的最后产物——C02、CO、水蒸汽；如果热量不及时扩散，逐渐积蓄，大于煤体向周围介质散失的热量，煤炭温度继续上升，称为自热，待煤炭温度上升到某一极限值(一般为70—80℃)时，煤体温度上升急剧加速，达到临界着火点时，便发生煤炭的自然发火。

3 煤炭自然发火的规律及其成因分析

针对义马煤田的生产技术因素，我们通过对煤层自然发火几率分析可以看出，发火的原因是多方面的：巷道布置不合理、煤柱受压破碎、浮煤护顶较多、地质因素、漏风、冒顶及通风设施管理不善、生产管理不善等。煤炭自然发火的规律及其成因分析如下。

3．1 两道两线处煤炭易自燃(指采煤工作面上、下巷，开采线，停采线)

(1)上、下进回风巷煤炭易发火。①巷道变坡处煤炭易发火。由于地质因素，巷道掘进期间，巷道变坡处易发生冒顶，或者棚梁上浮煤堆积，风流经过变坡点处形成漏风供氧，使棚梁上的松散煤体升温，热量积聚而导致发火。②与相邻巷道交叉处煤炭易发火。由于工程设计原因，工作面上、下巷道与相邻巷道垂直上、下交叉，交叉巷道布置在一层煤中，交叉间距小，致使2条巷道间产生漏风，引起煤炭自燃。③护巷煤柱易发火。留设煤柱保护区段巷道时，在采动压力的作用下，煤柱被压裂、破碎、坍塌，再加上工作面端头回柱后，冒落不彻底，留下漏风通道，容易引起煤炭自燃。④分层巷道假顶内煤炭易发火。分层巷道采用内错式或重叠式布置时，除第一分层外，各分层都是在假顶下掘进。因而在第二分层及其以下的分层巷道掘进和采煤期间，都会向上一分层采空区漏风，使上分层采空区中的遗煤自燃。⑤综放工作面上、下巷顶煤易发火。由于综放工作面开掘巷道，沿煤层底板掘进，造成巷道顶煤开裂冒落，形成巷道为主通风系统，冒落处为弱通风系统。

(2)停采线处易发火。在开采下部分层时，上部分层的停采线遗煤容易自然发火。同时在工作面开采过程中，还可能引起本分层或上部分层的相邻采空区停采线浮煤自燃。停采线是压差最大的漏风通道，若两端都由密闭墙封闭不严，停采线处煤炭易于自然发火，特别是在厚煤层分层开采时，表现更为突出。

(3)开采线(切眼)处易发火。①分层开采切眼处。开切眼积存浮煤的情况与停采线大致相同。因此，如果相邻的工作面进、回风巷向采空区的开切眼漏风，则该处易发生煤炭自燃。②综放开采开切眼处。由于综放开切眼托顶煤较厚且开切眼宽度大，支护不当或安装支架抽棚梁时，易造成冒顶现象，加之综放支架重，安装速度慢，时间长，往往造成支架刚安装完毕，就发生煤炭自燃发火。

3．2 采煤面采空区遗煤，上下隅角处易发火

(1)由于地质条件变化或设备等原因，造成工作面推进速度慢，当工作面推进度低于采空区遗煤氧化升温带宽度时，氧化升温带内煤炭氧化蓄热，煤体存留时间可能超过自然发火期而出现自燃。

(2)采煤工作面上下隅角在回柱时，上巷上帮、下巷下帮塌落不实，易形成三角区漏风通道；上下隅角处于漏风源点、汇点；上下隅角易堆浮煤；综放工作面上下端头放煤不彻底，丢下大量遗煤，为煤炭自然发火提供了物质条件。

3．3 巷道冒顶处、断层附近煤炭易发火

巷道冒顶处，正常风流冲刷不到冒顶深部，煤炭氧化热量易于积存，易自然发火；断层附近易于造成冒顶，加之处理不及时，巷道支护“软关门”，易发生自然发火。

4 易自燃煤层火灾综合防治技术

4．1 预防性灌浆预防煤层自燃技术

灌浆防灭火是义马矿区最基本的防治措施，主要有采后密闭灌浆、随采随灌、巷顶插管注浆等形式。当工作面回采结束后，在工作面胶带巷、运输巷口修建永久密闭，利用密闭前铺设到停采线的灌浆管实施封闭注浆，间歇充填，灌浆量以黄泥接实巷顶为准。

对于分层开采并有下分层的采煤工作面，必须对采空区随采随灌黄泥浆，每天至少一班向采空区灌浆，以湿润包裹采空区遗煤，防止遗煤氧化积热，灌浆实行少量多次的方法，每次注浆量以工作面出浆水为止。

对于工作面上下巷道顶部留有煤皮或冒顶空洞的地方，多采取巷顶插管注浆措施。对冒顶空洞，采用人工直接下人注浆管；无冒顶地段采用钻机打钻孔下入注浆钢管，注浆管一般采用40mm的无缝钢管(前端为多孔花管)，下管长度一般不低于3m，钻孔角度45°，孔间距4m.

4．2 低风量稳定风流供风防治技术

对于正常回采期间，合理控制工作面风量，采取低风量供风。采用“U”型通风的工作面，降低供风量是压缩采空区氧化带宽度，防止采空区遗煤自燃的手段之一。根据工作面瓦斯绝对涌出量，在满足人员呼吸、有害气体浓度、温度不超限的情况下，采用低风量供风；同时加强工作面通风设施管理，保证风流、风量稳定，避免风量忽大忽小，使采空区遗煤连续氧化，蓄热升温，而引起煤炭自燃。

4．3 压注化学凝胶及胶体泥浆防治技术

义马矿区引进并推广了化学凝胶防灭火技术。它是目前矿区处理高温点、封闭堵漏的主要手段。制取化学凝胶的原料是水玻璃和碳酸氢铵(促凝剂)。水玻璃含量3％～9％，碳酸氢氨含量2％～4％，通过2台注胶泵用三通与钻孔注管联通压注。成胶时间与促凝剂的含量成正比关系。

在需要大量快速充填空洞时，往往采用胶体泥浆(阻化泥浆)，胶体泥浆的制取主要是利用地面灌浆站向井下输送水玻璃，井下加入促凝剂。

4．4 压注增稠泥浆和聚氨酯喷涂防治技术

(1)压注增稠泥浆，降低采空区遗煤温度，杜绝注浆脱水影响支架拆除现象的发生。距停采线40～50m，在上拐头逐步压人长度分别为40 m、30m、20m的注浆钢管，停采后注入增稠泥浆(增稠剂在地面注浆站，以注浆水的0．3％比例加入)，以降低采空区遗煤温度。增稠剂为白色粉末状高吸水材料，吸水倍率100—180倍，能有效地将浆水固定在采空区范围内，杜绝注浆脱水影响工作面支架拆除现象的发生。

(2)聚氨酯隔风喷涂技术在义马矿区主要用于工作面拆除支架期间，喷涂工作面架顶及架后，封闭架顶碎煤及架后采空区遗煤的供氧通道。聚氨酯喷涂所用原料，以异氰酸酯为一组份(黑料)，其他如多元醇聚醚、催化剂、阻燃剂、发泡剂等合在一起为一组份(白料)。使用时，将黑白两料等，搅拌均匀，可在几分钟内制得聚氨酯泡沫制品。因聚氨酯涂料发泡倍数高达20—25倍，并且有很强的粘着力，其以液体状态喷射粘附在架缝表面，在膨胀发泡过程中，靠膨胀力挤压进入所有漏风的空隙，堵漏效果良好。

4．5 采空区压诖与汽雾喷洒阻化剂防治技术

阻化剂采空区防灭火在义马矿区的应用分为2种方式：一是利用地面水源连通自制的ZHI—Ⅲ型阻化剂加入装置，通过注液枪(前端为花眼钢管)向采空区压注阻化剂，阻化液含量一般为10％～20％，此种方式不需电源，阻化液浓度易控制；另一种是将阻化剂和水按比例(10％一15％)配成溶液，通过高压泵、汽雾发生器(喷嘴)将其雾化，在工作面下拐头以漏风为载体，将汽雾阻化剂带入采空区煤体表面，延缓煤的氧化过程，常用的阻化剂有CaCl2、MgCl2等。

4. 6 充填复合凝土防治技术

对冒顶区长、冒顶高、范围大的地带，充填复合凝土。复合凝土成分组成：固化剂15％、水50％、黄土35％，固化凝结时间3～8 min。充填工艺为：将复合凝土原料(地面有加工厂、袋装)加入充填机中，调节好进水量，在充填机旋转下形成含固化剂15％、水50％、黄土35％的稠浆液，经高压泥浆泵充填钻孔进入高冒区3—8min后，凝结成复合凝土。

4．7 上下隅角遗煤自燃防治技术

在工作面上下隅角设置看火工，每班在采面拉架放顶之后，用长枪头(15mm钢管端头缩口成尖)洒水降温，使上隅角内放下的煤始终处于湿润和低温状态；在下隅角附近(进风侧)后输送机头以里设置1道常开水幕，增加隅角漏风的湿度，延长隅角附近煤的自然发火期。采用临时密闭和凝胶充填相结合的方法，隔绝采空区漏风，处理下隅角高温点。在下巷转载机机尾之后，上接过渡架下帮，下接下巷下帮煤壁建1道临时密闭墙，墙处打上防倒戗柱。从墙外向墙内巷顶及过渡架尾梁之后打钻下注浆管2组，深度分别为4m、2m。利用地面注浆系统注入低浓度化学凝胶，胶体从巷道顶板煤缝及过渡架尾梁处挤出停止。随工作面推进，每隔5m建1道密闭墙，充堵1次凝胶，直到测不出CO为止。

4．8 巷道背板抹泥和喷射混凝土防治技术

受煤柱集中压力和回采动压影响，上下顺槽压力显现严重，支架上浮煤堆积严重。为此，改变支护方式，一是巷道顶板背设由原来的荆芭、椽子改变为木反背设，而后抹泥封闭；二是巷道掘进50m，在原有支护断面上喷射混凝土，掘进、喷射循环进行，大大减少了巷道煤体扩散漏风。

实践证明，在义马煤田易自燃煤层进行开采，汁对煤层发火原因的不同，采用不同的防治手段 和方法，完全可以保障安全生产。

参考文献：转载

煤炭燃烧后会产生CO2之类的气体

煤的成份包括有机质和无机质。

1、构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95%以上。

2、煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。

这些气体都是可以造成温室效应的，如果是不完全燃烧，就会产生CO等的有害气体，他会阻止血液中的细胞和氧结合，长时间会造成人昏迷。甚至死亡。

煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95％以上木炭主要成分是碳元素。

贺兰山的煤层一直在燃烧，不是不扑灭，而是情况过于复杂需要时间研究解决办法。

一、贺兰山的煤层一直在燃烧

我国宁夏贺兰山有一副独特的景象，整个山上大小有30处坑洞没日没夜地烧着，这并不是吸引游客的手段，而是一种煤炭自燃现象。贺兰山曾被人称为现实版的“火焰山”，煤炭自燃导致周围气温急剧上升，部分地区的地表温度能达到90度左右。

由于煤炭一直燃烧，给周围的环境带来很大影响，不仅植物无法生长，空气质量也在急剧下降。煤炭自然属于十分常见的自然现象，但因为贺兰山地下的煤炭储存量大，煤炭质量优质，贺兰山又处于高海拔地区，这些种种因素导致了贺兰山煤炭自然现象的加剧。

二、贺兰山的煤炭一直在燃烧，为何不扑灭呢？

贺兰山的煤炭一直在燃烧，据悉每年贺兰山平均煤炭自燃会损失10多亿元，如果不及时扑灭大火，每年会增加10米左右的燃烧范围，大约在50年后贺兰山的煤炭将全部燃烧殆尽。很多人好奇为何不直接用水浇灭呢？

煤炭燃烧用水扑灭就会产生一氧化碳和氢气，氢气和氧气融合会导致爆炸，一氧化碳会加速煤炭燃烧，灭火产生的蒸汽还会飘散到周边城市造成污染，所以煤炭自燃不能使用水。有人想过使用隔绝空气的办法，但因为隔绝空气的办法适合地表下面的煤炭，对于地表上面的煤炭效果不佳。也有人想过利用自燃煤炭发电，但因为贺兰山图纸比较稀松不适合搭建建筑物。

目前我国已经成立了专门的灭火小组，研究更佳方案尽快扑灭贺兰山的大火，该小组已经成功扑灭了5处自燃点。所以并不是不扑灭荷兰上大火，而是情况太复杂需要时间研究解决办法。

三、综上所述

贺兰山的煤层一直在燃烧，既污染环境，又造成经济损失，为何不扑灭呢？这是因为煤层情况比较复杂，需要时间研究解决办法。