【摘要】煤氧化自燃既是重大的事故隱患,也降低了煤的經濟價值。分析了煤堆自燃的原因,煤堆易發生自燃的部位,并提出防治措施。

煤炭長期堆積會因氧化作用,使煤的灰分升高,固定炭和熱值下降,降低煤的質量。煤炭自燃還會造成大量的煤白白燒掉。如汕頭電廠燃燒的煙煤,煤場經常貯有3個月以上的正常用量,因貯煤時間過長而經常發生自燃,有時同時幾處發生自燃。陰燃的煤被送到輸送和研磨設備,會造成燃燒和爆炸事故。煤自燃既是重大的隱患,也降低了煤的經濟價值,因此,了解煤自燃的特性,防止煤自燃具有十分重要的意義。

1、煤堆自燃原因分析

煤大體上由有機物和無機物組成,主要可燃元素是碳(約占65%~95%),其次是氫(約占1%~2%),并含少量氧(約占3%~5%,有時高達25%)、硫(約占10%),上述元素一起構成可燃化合物,稱為煤的可燃質。除此之外,煤中還含有一些不可燃的礦物質灰分(5%~15%,也有高達50%)和水分(一般在2%~20%之間變化),這些物質稱為煤的惰性質。

煤被空氣中的氧氣氧化是煤自燃的根本原因。煤中的碳、氫等元素在常溫下就會發生反應,生成可燃物co、ch4及其他烷烴物質。煤的氧化又是放熱反應,如果熱量不能及時散發掉,將使煤的堆積溫度升高,反過來又加速煤的氧化,放出更多的可燃質和熱量。當熱量聚集,溫度上升到一定值時,即會引起可燃物質燃燒而自燃。

煤堆發生自燃要同時具備以下4個條件:

(1)具有自燃傾向性。煤的自燃傾向性是煤的一種自然屬性,反映了煤的變質程度,水分、灰分、含硫量、粒度、孔隙度、導熱性,是煤自燃的基本條件。煤在常溫下的氧化能力主要取決于揮發分的含量,揮發分含量越高,自燃傾向性越強,而且自燃時間也會相應縮短。根據煤的氧化程度與著火點之間的關系,利用原煤樣的著火點和氧化煤樣的著火點的差值δt來推測煤的自燃傾向。一般,原煤樣著火點低,而且δt大的煤容易自燃;δt>;40℃的煤為易自燃煤;δt<20℃的煤(褐煤和長焰煤除外)是不易自燃煤。從表1可看出,從褐煤到無煙煤,其著火點越來越高,自燃傾向性越來越弱。

表1我國各類煤的著火點范圍略

(2)供氧條件。煤堆暴露于空氣中,表面與空氣充分接觸,而且空氣通過煤塊之間的間隙滲透到煤堆內部,給煤堆內部氧化創造了條件。煤的塊度越大,煤塊之間的間隙越大,其供氧條件越好。

(3)氧化時間。煤從氧化發展到自燃有一個過程,氧化時間達到自燃發火期才能自燃。如長焰煤的自然發火期為1~3個月,氣煤為4~6個月。

(4)儲熱條件。煤在氧化的過程中放出熱量,只有當放出的熱量大于散發掉的熱量時,才能使熱量聚集,溫度上升,達到煤的著火點就會自燃。

此外,煤的粒度、水分、灰分、壓實程度、環境溫度、濕度等因素都會影響煤的自燃。粒度越細,比表面積越大,氧化反應越劇烈,越易自燃。一般,煤自燃要經歷水分蒸發、氧化、自燃3個階段。煤的濕度大,將煤浸在水中,能阻止煤與氧氣直接接觸而發生氧化反應,只要水不流失,也不會影響煤的質量;再者,水分蒸發要消耗大量的熱量,煤含水量越大,蒸發期越長,此階段溫度無明顯上升。灰分越高,越不易自燃。將煤堆壓實,能減少煤塊之間的間隙,減少空氣在煤堆內的滲透量,削弱供氧條件。環境溫度和濕度都會影響煤自燃的時間,溫度越高、濕度越大,煤自燃的時間越短。

根據電力、冶金、煤炭和水泥行業的煤堆發生自燃的實際情況看,發生自燃的部位既不在煤堆的表面,也不在煤堆深部,而在表層以下。在自然堆積狀況下,可將煤堆分為3層(見圖1)。

圖1煤堆自燃分布剖面略

冷卻層:煤堆的表層,約0.5~1.5m厚,該層煤較松散,與空氣接觸充分,雖發生氧化反應,但散熱條件好,所以不會發生自燃。

氧化層:該層位于冷卻層以下,厚度在1~4m左右,具備煤自燃的所有條件,達到自然發火期即會自燃。

窒息層:該層位于氧化層以下,煤層相對壓實,供氧不充分,且含水率較高,氧化程度較低,不易發生自燃。

煤在自然堆放時,一般中心部位處顆粒較細,越往四周顆粒越粗,相應的,從中心往四周,空隙越來越大,通風散熱條件越來越好,冷卻層和氧化層越來越厚。自燃一般發生在氧化層。同時伴隨著溫度升高、冒熱氣、冒煙等現象。當發現煤堆上某處釋放熱氣或冒煙,那么自熱或自燃點一定在該部位垂直向下的氧化層內,因為受煤的自熱或自燃的熱壓作用,氣體流動方向為垂直向上方向。一旦某個部位發生了自燃,也會改變其上部冷卻層的受熱條件,使冷卻層也自燃。因此,發現煤堆自燃必須立即采取措施,防止自燃范圍擴大。

2、防止煤堆自燃的措施

防止煤堆自燃要防治結合,以防為主。對煤自燃的原因進行分析,提出如下措施:

(1)煤的自燃傾向性鑒定,對掌握煤自燃火災的規律,有針對性地采取防火措施,保證安全生產具有重要意義。因此,對貯存自燃傾向性較大的煤和貯煤時間較長的煤場,應作煤的自燃傾向性鑒定,測定煤的揮發分的含量、最低著火溫度、自燃發火期等指標。

(2)應選擇合適的貯煤場和堆置方式,保持通風良好,防止煤堆暴曬。宜將貯煤場設置在寬敞的區域,背陽光的地方(如高山的北坡),或設置煤棚。周圍和煤場下部不得有高溫熱源。這樣可降低煤的氧化速度。

(3)正確核定貯煤時間,盡量不要超過煤的自燃發火期。在露天貯煤場情況下,貯煤時間過長是發生自燃的主要原因之一。而且,貯煤時間越長,氧化程度越高,煤的經濟價值下降越多。

(4)用推土機將煤一層一層壓實,尤其是要將堆邊大塊部分壓實,鋪蓋一層粘土更好,這樣可以減少煤堆的空隙度,趕走煤堆空隙中的一部分空氣,減少煤與氧氣的接觸。鋪蓋粘土會增加煤的灰分,對煤質要求較高的情況不適用。在煤堆表面噴灑凝體材料,可阻止外界空氣向煤堆內部滲透,防止煤堆自燃。該方法適應性較廣,但成本較高,而且增加煤的灰分,對煤質有影響。

(5)使煤堆保持適當的水分能延長煤的氧化期,有效防止煤自燃。根據分析,煤自燃前的全水分為5%~7%。當煤的含水量達到12%時,不會發生自燃。貯煤場的底部和周邊應采用混凝土結構,以防止水分滲漏和流失。煤場周邊設置噴灑水設施,定期向煤堆噴灑水,這樣做還能夠防止煤場揚塵。有把煤浸在水中來防止煤氧化自燃的作法。

(6)加強煤場現場管理,盡早發現煤自燃征兆,并采取處理措施。每天派人巡查自燃情況,發現有局部溫度升高、冒熱氣、冒煙等現象時,即可判斷該處氧化層已發生自燃。發生自燃還伴隨著co濃度升高,因此,用co檢測儀能檢測出來。

處理煤堆自燃主要用噴灌水的方法。將水直接灑在煤堆表面上,或挖溝澆灌的方法都會使滲入煤堆內的水量不均,而且容易流失,把煤沖走,由于受熱壓作用,進入自燃部位的水量少,防火效果不好。改為插管注水將注水管直接插入自燃部位,用壓力水濕潤氧化自燃部位的煤體,降低了煤體的自熱溫度,抑制了煤氧化自燃。對于較小的煤堆,可把發生自燃部位的外表層扒掉,露出氧化自燃層來散熱冷卻,或經常倒堆破壞氧化層以延緩或阻止自燃。如同時噴灑水,則阻燃效果更好。該方法只適用于煤堆較小、四周有空間的情況。

篇2:X煤層自燃安全防治措施

一、開采單一厚煤層及特厚自燃煤層或近距離自燃煤層群,其開拓巷道應采用巖巷布置,在自燃煤層中布置的服務于兩個以上工作面的巷道必須砌碹錨噴或金屬支架,不燃性材料背板,碹頂空隙生冒落處要用不燃性材料進行密實充填。

二、開采有自燃發火的煤層、回采工作面必須采用后退式,其工作面順槽沿空布置時必須采取噴漿防漏措施。

三、與采空區相連通的工作面回采應從生產布局,均壓通風等方面采取避免采空區之間漏風的措施。

四、在同一煤層、同一水平的火區附近進行采掘時,必須留足夠寬度(不小于6m)的煤柱隔離火區。

五、開采有自燃發火煤層的礦井,采區和回采工作面結束后,必須在45天內撤出一切設備材料,并進行永久性封閉,因故不能封閉,必須采取有效的防滅火措施,報礦長、總工程師批準。

六、已經報廢或無用的井巷均應及時充填閉,以簡化通風系統工程保持通風系統的穩定性。

七、自燃礦井的主扇風壓不得超過3000pa,如已超過者,應列入礦井通風系統改造規劃,盡快降至3000pa以下。

八、開采有自燃煤層的采區和回采工作面,必須有獨立的進、回風系統,并保持足夠的通風斷面,采區和回采工作面進、回風兩端負壓差不宜超過200pa,如已超過,應采取降壓措施。

九、礦井每發生一次自燃發火事故,待火災處理完畢后,7天內要向集團公司呈報由礦長簽署的火災報告書,由集團公司備案。

十、普采工作面

(一)工作面按設計要求敷設注漿管路,制定注漿計劃,落實注漿量。

(二)巷道布置要為防滅火工作創造條件。九、十層及三層分層開采的區段巷道布置宜采用重疊布置式或內錯式,有條件的可采取巷幫充填技術的無煤柱開采方式,嚴禁十層、三層下分層在九層或三層上分層煤柱下回采。

(三)凡開采九、十層和三層煤分層開采的礦井,在開采九層、三層上中分層時,必須進行預防性防滅火工作,并在采煤工作面作業規程中制定切實可靠的防治自然發火措施(包括隨采隨注漿,采空區噴灑阻化劑等措施(),否則不準生產。回采工作面結束封閉后都必須及時進行“兩道一線”(即進風道、回風道、停采線)注漿。

(四)開展防滅火預測預報工作,要嚴格按規定對發火煤層采空區密閉每旬進行一次檢查。開采發火煤層的工作面必須敷設束管監測系統,實時監測回風隅角co濃度變化情況。

篇3:煤炭自燃綜合防治措施

1、煤層自燃的預測預報

(1)鑒于煤在低溫氧化階段產生co,因此,co是早期揭露火災的敏感指標。在礦井的采煤工作面回風道、綜掘煤巷等有自然發火的地點設置co傳感器,若發現co濃度超限,便可采用便攜式co檢測儀追蹤監測確定高溫點。

(2)采用紅外探測法判斷高溫點的位置,紅外探測法其基本原理是,根據紅外輻射場的理論,建立火源與火源溫度場的對應關系,從而推斷出火源點的位置。

(3)用鉆孔測溫輔助監測。對頂煤破碎或有自燃危險的地點,埋設測溫探頭,定期監測溫度變化情況。

(4)加強漏風檢測。定期采用示蹤氣體法,檢查順槽漏風量。對漏風集中的區域加強觀測。

2、預防措施

(1)均壓通風控制漏風供氧。均壓通風是控制煤層開采中采空區等漏風的有效措施。首先,要在保證沖淡ch4,風速,氣溫和人均風量的要求下,全面施行區域性均壓通風,其調壓措施包括單項調壓和多項措施聯合調壓,具體實施中的形成的工作面均壓逐步擴大到鄰近工作面采空區的區域性均壓。

(2)噴漿堵漏鉆孔灌漿。對煤層開采中的可疑地點或已出現隱患地點進行全封閉噴漿和打淺密集鉆孔注漿,是防止自然發火的2個有效措施。

(3)注凝膠防滅火。采用注凝膠技術處理高溫點或自然發火是煤層開采中防滅火的重點措施,其方法是將凝膠注入高溫點或火點的周圍煤體中,其作用是既可以封堵漏風通道,又可以吸熱降溫。