为什么煤在自燃阶段会出现干馏或阴燃现象？
答：煤在自燃阶段，当煤温达到自燃点，由于供风不足，只有烟雾而无明火，即出现干馏或阴燃现象。答：煤炭自燃或自热、可燃物的燃烧均会使环境温度升高，并可能使附近空气中的氧浓度降低，二氧化碳等有害气体增加。所以，当人们接近火源时，会有头痛、闷热、精神疲乏等不适之感。因此，可利用感、触觉预报自然发火。答：一旦发生煤炭自热或可燃物燃烧，指标气体浓度就会发生较明显的变化。同时，生成量或变化趋势与自热温度之间呈现一定的规律和对应关系。所以，指标气体可作为火灾早期预报手段。答：自燃火源主要分布在有碎煤堆积和漏风同时存在、时间大于自然发火期的地方。采空区往往具备以上条件，当采空区有裂隙与地表或其他风路相通时，在有碎煤存在的漏风路线上都有可能发火。答：煤柱尺寸小、服务期长、受采动压力影响，容易压酥碎裂，其内部容易产生自燃；所以，矿井自燃火源会分布在巷道煤柱。答：采区石门见煤点、综采放顶煤工作面沿底掘进的进回风巷等，巷道顶煤受压时间长，压酥破碎，风流渗透和扩散至内部，便会发热自燃；所以，矿井自燃火源会分布在巷道顶煤。答：灌浆材料一般选取黏土、粉碎的页岩、电厂飞灰等固体材料与水混合、搅拌，借助输浆管路注入或喷洒在采空区内，达到防火和灭火的目的。此类灌浆材料还具有原料较丰富、运输和加工成本较低的优点；所以，灌浆灭火是矿井常用的一种灭火方法。答：无煤柱开采技术有助于防治自然发火的关键在于取消了煤柱，减少了压碎煤体与空气的接触的机会，消除了自然发火的根源。答：当浆液充填煤岩裂隙及其空隙的表面后，减少了采空区内的氧气含量，增加了煤体的水分，加强了采空区的气密性。所以说，灌浆灭火的实质是抑制煤在低温时的氧化速度，延长自然发火期。答：阻化率虽高但阻化剂寿命小于煤的自然发火期，即抑制煤氧化的时间很短，防火效果就会受影响；所以阻化率高而寿命短不能视为良好的阻化剂。答：采用高倍泡沫灭火时大量的泡沫覆盖了燃烧物，断绝了空气供给；同时泡沫与火源接触破裂，产生大量水蒸气，起到了降温、稀释氧浓度、抑制燃烧的作用。所以，采用高倍泡沫灭火的效果较好。答：火势与燃烧的范围越大，烟流温高而量大，流经井巷始末两端的标高差就越大，局部火风压值也就越大。答：在防火墙上预埋观测管主要是为了检查墙体内老空区的温度、采集气样、测量漏风压差、灌浆和排放积水。答：绞车房着火时将火源下方的矿车固定，主要是为了防止绞车房着火时，烧断钢丝绳，造成跑车伤人。答：蓄电池在充电的过程中会产生少量的氢气，当机车库着火时，为防止氢气爆炸，应切断电源，停止充电，加强通风并及时把蓄电池运出硐室。答：处理掘进工作面火灾时保持原有的通风状态有以下2个原因：一是可能由于火源以里有积聚的瓦斯，而火源处瓦斯浓度没有达到爆炸下限，这时如果盲目启动风机，就会将火源以里的瓦斯排出而经过着火点造成爆炸；二是如果盲目将风机停止，就可能因为掘进工作面停风而形成瓦斯积聚，达到爆炸限度而造成爆炸。答：装药时不清扫炮眼，炮眼内就会有煤、岩粉，使药卷不能紧靠在一起，影响爆炸效果；炮眼内的煤粉被爆炸火焰点燃，喷出孔外有点燃瓦斯、煤尘的危险；煤粉参与爆炸反应，使爆生气体中的一氧化碳含量增高。所以，装药前要清扫炮眼。答：装药时用炮棍捣实药卷，会使炸药敏感度降低，造成爆炸反应不完全，可能出现拒爆、药卷膨胀；若把药卷的防潮外皮撑破，炸药将会受潮，影响炸药爆炸性能；有可能捣破电雷管的脚线，尤其危险的是可能捣响电雷管。所以，装药时要用炮棍将药卷轻轻推入而不能捣实药卷。答：若不填满封实炮眼，爆生气体会从眼口逸出，炸药的静压膨胀作用得不到充分利用，爆破效果不好；如爆炸火焰及雷管碎屑从眼口喷出，直接与井下瓦斯、煤尘接触，容易引起爆炸。所以，炮眼必须填满封实。答：严禁用煤粉或其他可燃性材料作炮眼封泥，一是这些材料不是可塑性的，起不到炮泥封孔的作用，阻止不了爆生气体的外逸，容易造成放空炮；二是这些材料具有可燃性，爆炸改变炸药的氧平衡，使炸药反应因缺氧导致一氧化碳含量的增加，还有可能生成二次火焰，引燃瓦斯和煤尘；三是炸药爆炸时，将燃烧的煤炭颗粒等可燃材料抛出，易引起瓦斯、煤尘爆炸。
煤炭自燃是一个复杂的过程，受着多种因素的影响，但煤炭自燃必须具备以下条件：
（1）煤有自燃倾向性，且以破碎状态存在；（2）有连续的供氧条件；（3）有积聚氧化热的环境；（4）上述三个条件持续足够的时间。煤大体上由有机物和无机物组成,主要可燃元素是碳(约占65%～95%),其次是氢(约占1%～2%),并含少量氧(约占3%～5%,有时高达25%)、硫(约占10%),上述元素一起构成可燃化合物,称为煤的可燃质。除此之外,煤中还含有一些不可燃的矿物质灰分(5%～15%,也有高达50%)和水分(一般在2%～20%之间变化),这些物质称为煤的惰性质。煤被空气中的氧气氧化是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氢等元素在常温下就会发生反应,生成可燃物CO、CH4及其他烷烃物质。煤的氧化又是放热反应,如果热量不能及时散发掉,将使煤的堆积温度升高,反过来又加速煤的氧化,放出更多的可燃质和热量。当热量聚集,温度上升到一定值时,即会引起可燃物质燃烧而自燃。
（一）以往研究成果分析
开展煤火区岩矿石电性的室内测试和研究，特别是在高温条件下进行室内测量是一件较为困难的事。国外已有这方面的报道，国内在这方面的工作开展得不多。
国外研究一般认为，煤在常温至200℃加热过程中，由于煤样脱水干燥，电阻率上升。500℃以上，因煤的热变质，含炭率增加，电阻率急剧减少，至800℃以上时，电阻率低于0.1Ω·m（万琼之，1984）。
万琼之广泛搜集了国内各个矿区煤炭及煤层顶底板岩石样品，通过试验确定从常温至120℃范围内电阻率随温度的增加而增大。其中褐煤、长焰煤、肥煤电阻率增加速度很快，增长了1到2个数量级，其他煤种增加较缓慢。在此温度范围内，砂岩和页岩的电阻率随温度的增加而增大，而薄层灰岩的电阻率则减少（见表2⁃3⁃5）。
表2⁃3⁃5 电阻率与温度关系 （Ω·m）
注：综合全国各地煤矿样品实测结果（万琼之，1982）。
刘金忠（1996）测量了岩心电阻率在5～140℃间随温度和压力的变化情况，证明砂岩、灰岩、灰质角砾岩的电阻率随温度的增高而减小，其中砂岩电阻率从20000 Ω·m（25℃）下降到12000 Ω·m（140℃）。他所测量的岩心标本具有孔隙结构，且电阻率不高，其电阻主要是由于水的离子导电性能产生的。他认为其电阻率的下降是由于温度升高以后，孔隙中的离子活动加剧，其导电性能提高，从而导致电阻率下降。
地下煤层自燃的着火点及附近温度要高于1000℃，煤及岩石电阻率与其在100℃左右低温时的值会有较大差别。张秀山（2001）通过模拟试验证明，在汝箕沟火区上出现的自然电场异常值比在煤层正常区的自然电位异常背景上出现的要高，他认为煤处于高温或燃烧时本身就在高温作用下使有机质发生化学分解作用，热分解的结果出现炭青质，炭青质是一种电的良导体。因此煤自燃时，电阻率将会降低，从而增高了电子的导电性。在高温条件下汝箕沟、乌达地区的煤层顶底板岩石（石英砂岩为主）电阻率特征研究未见报道，有必要进行研究。
（二）石英砂岩电阻率高温测定试验
为了研究乌达煤田围岩在高温条件下电阻率的变化，项目组从乌达各煤层顶底板岩石中采取十个样品，样品编号为W1⁃1（中细粒石英砂岩）、W2⁃2（细粒杂砂岩）、W4⁃3（中粗粒石英砂岩）、W5⁃1（中细粒石英砂岩）、W7⁃2（细粒杂砂岩）、W8⁃2（细粒杂砂岩）、W9⁃1（细粒杂砂岩）、W9⁃2（细粒杂砂岩）、W9⁃3（细粒杂砂岩）、W12⁃1（粉砂岩）。试验条件如下：选择新鲜的岩石面，将样品磨成直径6.0mm，高度30mm的圆柱，用BUEHLER⁃LTD低速锯将其切割，做成ϕ6.0mm×6.0mm规格样品柱。每个样品磨了2根柱子。电极是用白金电极，规格是ϕ5.0mm×1.0mm规格的白金片。
借助于YJ⁃3000t大腔体固体高压设备，预设0.05～0.1GPa的压力，以确保白金电极与样品接触良好。然后缓慢自动升高温度，升温速率为100K/h。将温度升高到待测值时，恒定温度。见HP⁃millimeter多功能万用表在0.04mV以下变动（换算成温度1℃）时，再将其恒定足够长的时间，以减少实验温度梯度给试验带来影响。阻抗测量是借助于1260阻抗⁃增益/相位分析仪完成的，设定频率为103～106Hz。热电偶采用Pt/PtRh10（其误差为5K）。样品测试是在中国科学院地球化学研究所地球深部物质与流体作用实验室完成的。测试结果见图2⁃3⁃8。显现的特征如下。
图2-3-8 乌达岩石样品在20～900℃下lgρ与t的关系图
（1）不同岩石样品在常温下的电阻率值变化很大。
（2）岩石样品加温到500℃后，随温度增加电阻率呈降低趋势，900℃左右电阻率趋近于零。
（3）岩石样品从常温加温到500℃之间，电阻率值变化规律较复杂。部分样品（W4⁃3、W7⁃2、W9⁃1、W9⁃2）电阻率值随温度增加降低，并在250℃左右出现低峰值，而后升高，在400℃左右出现高峰值（但低于常温电阻率）。部分样品（W1⁃1、W2⁃2、W5⁃1）电阻率随温度增加而升高，在220℃左右出现峰值，并大于常温下2个数量级。部分样品（W8⁃2、W12⁃1）的电阻率随着温度升高平缓降低，在900℃左右接近零值。
（4）岩石样品从高温降到常温后其电阻率值多数比常温低（表2⁃3⁃7）。
表2-3-6 乌达煤田岩石样品不同温度下电阻率值变化表
表2-3-7 岩石电阻率加温前与加温后对比
综上所述，在500℃以上高温区，煤火区围岩呈现低电阻率值。此时煤层也是低电阻率值，火区上方应是电阻率低值。对于温度低于500℃地区，受着火区温度影响煤层顶底板岩石电阻率可能会降低，也可能会增高1～2个数量级，应结合实际火情资料仔细分析。
2、窒息法，用土用其他不燃物料覆盖，适用于料场煤；
3、抑制法，用化学制剂抑制。
4、冷却法，灌水，适用于中、小型矿堆。
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一、冷却灭火法冷却灭火法，就是将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上，将可燃物的温度降低到燃点以下，从而使燃烧终止。这是扑救火灾最常用的方法。冷却的方法主要是采取喷水或喷射二氧化碳等其它灭火剂，将燃烧物的温度降到燃点以下。灭火剂在灭火过程中不参与燃烧过程中的化学反应，属于物理灭火法。 在火场上，除用冷却法直接扑灭火灾外，在必要的情况下，可用水冷却尚未燃烧的物质，防止达到燃点而起火。还可用水冷却建筑构件、生产装置或容器设备等，以防止它们受热结构变形，扩大灾害损失。二、隔离灭火法隔离灭火法，就是将燃烧物体与附近的可燃物质隔离或疏散开，使燃烧停止。这种方法适用扑救各种固体、液体和气体火灾。采取隔离灭火法的具体措施有：将火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物质，从燃烧区内转移到安全地点；关闭阀门，阻止气体、液体流入燃烧区；排除生产装置、设备容器内的可燃气体或液体；设法阻拦流散的易燃、可燃液体或扩散的可燃气体；拆除与火源相毗连的易燃建筑结构，造成防止火势蔓延的空间地带；以及用水流封闭或用爆炸等等方法扑救油气井喷火灾；采用泥土、黄沙筑堤等方法，阻止流淌的可燃液体流向燃烧点。三、窒息灭火法窒息灭火法，就是阻止空气流人燃烧区，或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物质断绝氧气的助燃而熄灭。这种灭火方法适用扑救一些封闭式的空间和生产设备装置的火灾。在火场上运用窒息的方法扑灭火灾时，可采用石棉布、浸湿的棉被、湿帆布等不燃或难燃材料，覆盖燃烧物或封闭孔洞；用水蒸气、惰性气体(如二氧化碳、氮气等)充人燃烧区域内；利用建筑物上原有的门、窗以及生产设备上的部件，封闭燃烧区，阻止新鲜空气进入。此外在无法采取其它扑救方法而条件又允许的情况下，可采用水或泡沫淹没(灌注)的方法进行扑救。采取窒息灭火的方法扑救火灾，必须注意以下几个问题：(1)燃烧的部位较小，容易堵塞封闭，在燃烧区域内没有氧化剂时，才能采用这种方法。(2)采取用水淹没(灌注)方法灭火时，必须考虑到火场物质被水浸泡后能否产生不良后果。(3)采取窒息方法灭火后，必须在确认火已熄灭时，方可打开孔洞进行检查。严防因过早地打开封闭的房间或生产装置的设备孔洞等，而使新鲜空气流人，造成复燃或爆炸。(4)采取惰性气体灭火时，一定要将大量的惰性气体充人燃烧区，以迅速降低空气中氧的含量，窒息灭火。四、抑制灭火法抑制灭火法，是将化学灭火剂喷人燃烧区使之参与燃烧的化学反应，从而使燃烧反应停止。采用这种方法可使用的灭火剂有干粉和囟代烷灭火剂及替代产品。灭火时，一定要将足够数量的灭火剂准确地喷在燃烧区内，使灭火剂参与和阻断燃烧反应。否则将起不到抑制燃烧反应的作用，达不到灭火的目的。同时还要采取必要的冷却降温措施，以防止复燃。采用哪种灭火方法实施灭火，应根据燃烧物质的性质、燃烧特点和火场的具体情况，以及消防技术装备的性能进行选择。有些火灾，往往需要同时使用几种灭火方法。这就要注意掌握灭火时机，搞好协同配合，充分发挥各种灭火剂的效能，迅速有效地扑灭火灾。
