煤層自燃火災(zāi)是指在有自燃傾向的煤層內(nèi),在適宜的供氧儲熱條件下而氧化發(fā)熱、升溫,當(dāng)溫度超過其著火點時而發(fā)生的燃燒現(xiàn)象。
煤自燃火災(zāi)的形成必須具備三個基本條件:具有自燃傾向的煤呈破裂狀態(tài)堆積存在;透空氣供氧維持煤的氧化過程不間斷地發(fā)展;在氧化過程中生成的氧化熱量大量蓄積,難以及時放散。
1.決定煤自燃傾向性的因素
(1)煤的炭化變質(zhì)程度。煤的炭化程序越高,其自燃傾向性越小;褐煤礦井自燃發(fā)火次數(shù)低于煙煤礦井;煙煤礦井中長焰煤和氣煤自燃危險性大,而貧煤則較小。
(2)煤中水分。一定含量的水分有利于煤的自燃(小于4%),而濕度過大(小于4%),則會抑制煤的自燃。
(3)煤巖成分。煤巖成分中,含絲煤越多,自燃傾向越大,因為具有纖維構(gòu)造而表面吸附能力又高的絲煤在常溫下吸氧能力特別強。
(4)煤中含硫量。在同牌號煤中,含硫化物越多,越易自燃。因為煤中所含黃鐵礦在低溫氧化時生成硫酸鐵和硫酸亞鐵,使煤體膨脹而變松軟,增大了氧化表面積;黃鐵礦氧化熱也促進煤的自燃。
(5)煤的粒度、孔隙度、瓦斯含量及導(dǎo)熱能力也是影響自燃傾向的因素。
2.影響煤自燃的地質(zhì)、采礦因素
(1)煤層厚度。據(jù)統(tǒng)計,80%的自燃火災(zāi)是發(fā)生在原煤層開采中。厚煤層容易發(fā)火的原因,一是難于全部采出,遺留大量浮煤和殘柱;二是采區(qū)回采時間過長,大大超過煤層的自燃發(fā)火期。
(2)煤層傾角。煤層傾斜越大,自燃危險性越大,急傾斜煤層發(fā)火次數(shù)多。
(3)地質(zhì)構(gòu)造。在斷層、褶曲、破碎帶、巖漿入侵地區(qū),其自燃火災(zāi)頻繁。這是因為煤體碎裂吸氧條件好,氧化性能高所致。
(4)開拓采煤條件。用石門、巖石大巷開拓,切割煤層較少,煤柱也留得少.自燃發(fā)火的危險性??;使用回收率高的采煤方法,采空區(qū)殘煤少,也不易發(fā)火。
回采速度慢,拖的時間長,地壓增大、氧化面積大,時間長于自燃發(fā)火期,很容易產(chǎn)生自燃火災(zāi)。
(5)通風(fēng)條件。漏風(fēng)大不僅有效風(fēng)量低,而且向采空區(qū)、煤柱區(qū)滲漏供氧,促進了煤的自燃發(fā)火?!?/p>
3.煤層自燃發(fā)火期
它是自燃危險程度在時間上長短的量度,自燃發(fā)火期越短的煤層,自燃發(fā)火危險程度越大。煤層自燃發(fā)火期是指開采過程中暴露的煤炭,從接觸空氣到發(fā)生自燃的一段時間,一般以月為單位,也有以天為單位。
4.煤自燃的征兆
(1)煤炭自熱的初期階段的征兆有:煤溫有所升高,但在臨界溫度60~80℃以下;出現(xiàn)C02、CO氣體;空氣中氧濃度降低;相對濕度增大。
(2)煤炭自熱的后期階段的征兆有:火源點附近的空氣濕度增大,出現(xiàn)霧氣,煤壁掛水珠,類似“出汗”現(xiàn)象。
出現(xiàn)煤炭氧化和干餾的產(chǎn)物,如一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)、乙炔(C2H2)以及苯(C6H6)、荼(C10H8)等。
煤溫、水溫、氣溫都有所升高。流出的水酸性增大。
芳香族的碳氫化合物氣味(煤油味)是井下自燃最可靠的征兆。