煤炭自燃有条件及初期征兆
煤炭自燃解析
煤炭自燃解析煤炭自燃是我国乃至世界煤矿及储煤场的主要自然灾害之一，煤矿或储煤场一旦发生煤炭自燃，后果将不堪设想，损失往往也是难以估量的。
下面我们先看几个煤炭自燃的案例，让大家对煤炭自燃有一个直观的了解。
一、案例简介1.连云港黄陵块煤自燃1987年6月底至7月下旬，连云港港务局进港仅3个月的黄陵块煤连续3次发生自燃。
由于控制了企业用水，民用水供应紧缺，致使无法注水灭火。
7月25日，堆存量达3.1万吨黄陵块煤的64#、74#垛位上火头达一米多高，价值约150多万美元的外贸煤面临着化为灰烬的危险，价值上千万元输煤系统受到了严重的威胁。
为了灭火，公司召开了紧急联席会议，确定筑坝蓄水，拦截排洪沟水流，报告市政府请求特殊安排供水，用推土机推避火道，防止火势蔓延，请求消防队派车拉水协助灭火等措施。
可是，在熊熊燃烧的火焰前，救火措施显得软弱无力，大量的可燃气体在垛顶燃烧，浇水推铲也无济于事，最后被迫将内销煤装船一万余吨，腾出空场，转垛翻垛才扑灭了这起大火。
这次大火前后历时29天，虽保住了3万多砘煤炭和港口机械设备，但由于部分黄陵块煤出口转内销，国家少换外汇达60万美元，港口也承担了较大的入力、物力、财力损失。
2.内蒙古锡林郭勒盟百万吨“煤山”自燃变“火焰山”2009年3月17日16时53分，内蒙古锡盟消防指挥中心接到报警：称锡林浩特市火车站西侧储煤站起火，情况紧急，请求消防官兵速来救援。
锡盟消防指挥中心迅速指派锡林浩特市消防二中队迅速出动2辆水罐车，10名消防官兵赶往火灾现场。
17时02分，当消防官兵到达火场后，发现该站为露天式储煤站，整个“煤山”已变成了“火焰山”了，此时正处于猛烈燃烧阶段，火光耀眼，消防车辆无法靠近，4级的西北风伴随着烟雾弥漫吹向东侧的火车站。
消防中队指挥员询问在场知情人得知，上午10时左右，该“煤山”下角处自燃起来，也没当回事，没想到下午随着西北风变成名副其实的“火焰山”了。
经了解，该院内堆积“煤山”总面积约10万平方米、储存有上百万吨煤炭，而煤堆与煤堆之间相连，离“煤山”不远处的东侧是火车站，北侧是中石化锡林郭勒盟油库，如火势得不到及时控制，将会造成火烧连营，吞噬整个“煤山”，殃及火车站和油库，后果不堪设想。
煤炭自然发火有哪些征兆？
煤炭自然发火有哪些征兆？井下煤炭自然发火是煤矿生产的主要灾害之一，轻则烧毁煤炭资源、重则造成人员伤亡。
多年来，由于井下特殊的开采环境，使得人们难以预知井下煤炭什么时间可能自然发火，难以实行有效的预防和控制火灾的措施，致使火灾事故屡见不鲜，给煤矿的安全生产造成了巨大损失。
煤自然发火早期征兆（1）温度升高。
通常表现为：煤壁温度升高、自燃区域的出水温度升高和回风流温度升高，这是由于煤氧化自燃进入自热阶段放热所致；（2）湿度增加。
通常表现为煤壁“出汗”、支架上出现水珠等，这是因为煤在自燃氧化过程中生成和蒸发出一些水分，遇温度较低的空气或介质重新凝结形成水珠或雾气；出现煤焦油味。
火源中心点的水分蒸发殆尽后，由于供氧不足而进入干馏阶段，释放出具有煤焦油味的气体所致；（3）人体感到不适或出现某些病理现象。
自然发火过程中释放出大量的CO、SO2、H2S 等有害气体，人们吸入后往往感到头痛、疲乏、昏昏欲睡、四肢无力等病理现象；（4）出现烟雾或明火。
自然发火发展到一定程度时，会出现烟雾或明火，此时处理措施一定要谨慎、得当，以免引燃引爆瓦斯，造成非常严重的后果。
煤自燃防灭火措施常用的防灭火材料有黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、三相泡沫、阻化剂、普瑞特等材料，其中徐州吉安矿业科技有限公司联合中国矿业大学研制的普瑞特防灭火材料，很好的融合了黄泥灌浆、惰性气体、凝胶、阻化剂、三相泡沫等各项防灭火材料的优点，又避免了上述各项材料的多数缺点。
普瑞特技术特点：（1）集凝胶、黄泥灌浆、两相或三相泡沫、惰性气体和阻化剂的防灭火优点于一体，能把泡沫中的水固结在凝胶体内，避免了黄泥灌浆和其它泡沫大量水流失或者溃浆的缺点；（2）在采空区具有良好的扩散性能，生成的普瑞特以泡沫为载体能够对采空区或煤田火区的高、中、低位火源进行大范围、全方位的覆盖，持久保持煤体湿润冷却，隔绝氧气，且添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，彻底防治煤炭自燃；（3）普瑞特被注入火区后，会在火区全方位覆盖一层凝胶层，并且凝胶层中95%以上都是水，具有长久的吸热降温作用，能够有效防止火区复燃；（4）普瑞特以泡沫为载体，在防灭火区域内能向高处堆积，所到之处普瑞特都能有效覆盖并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏风通道的性能；（5）泡沫中的氮气缓慢释放，避免单独注氮时氮气容易流失的缺点，持久保持火区惰化。
煤层自然发火有哪几个发展阶段？
煤层自然发火有哪几个发展阶段？火灾是困扰煤矿安全的重大隐患，而这些火灾90%以上又是因煤炭自燃而引起。
据统计，全国大约50%以上的煤矿都存在煤炭自燃危险。
煤炭自燃一般需要经过潜伏期、自热期和自燃期三个阶段。
（1）潜伏期煤在低温情况下能吸收热量，生成不稳定的化合物，放出少量的热，并使煤的重量增加，其增加的重量相当于所吸氧的重量，这是一个十分隐蔽的过程。
这时煤的化学性质变得活泼，着火温度降低，但很难发现其外部征兆，故称潜伏期。
潜伏期的长短取决于煤的碳化程度和外部条件，如褐煤几乎没有潜伏期。
（2）自热期经过潜伏期，煤的氧化程度加快，发热量急剧增加。
如果热量来不及散失，就会使煤的自热加快。
煤的温度每升高10℃，氧化速度就增加2~3倍。
这个阶段的特征是空气中的氧含量减少，一氧化碳、二氧化碳含量增加，煤中水分被蒸发，空气的温度升高并发出雾气，支架及巷道出现水珠。
（3）燃烧期如果煤的自燃程度继续上升，达到临界温度（一般为70~80℃）以上，氧化速度急剧加快，煤的温度迅速升高，当温度达到300~500℃时，就会发生燃烧现象。
此时，会生成氢和其他碳氢化合物，同时CO大量增加，产生特殊的火灾气味（如煤油味）等，会出现烟雾或明火。
若在煤的温度未达到临界温度（70~80℃）之前，或者改善散热条件使媒体温度停止上升，或者切断空气的供氧条件，都能使煤炭停止氧化，并使煤炭的温度慢慢冷却下来，此时煤处于风化状态，并逐渐丧失自燃能力，最后熄灭。
煤炭自然发火必须同时具备三个必要条件：一是煤有自燃倾向性并以破碎状态存在；二是有连续的供氧条件；三是氧化生成的热易于聚集。
因此，要有效防止煤层自燃发火的发生，就必须从煤炭自燃的三个必要条件入手，采取相应的方法和措施，破坏至少一个必要条件，使煤层不同时具备以上三个必要条件，就可以有效预防煤层自然发火。
针对煤炭自然发火的必要条件，徐州吉安研发出普瑞特防灭火新技术。
普瑞特防灭火新技术集凝胶、黄泥灌浆、三相泡沫、氮气和阻化剂的防灭火优点于一体，特别是继承了泡沫的扩散性能和凝胶良好的固水特性。
煤的自燃过程及其特点
煤的自燃过程及其特点煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜伏（或准备）、自热、自燃和熄灭四个阶段，如图10—3－2所示。
图中虚线为风化进程线。
潜伏期与自热期之和为煤的自然发火期。
１、潜伏（自燃准备）期自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高止的时间区间称之为潜伏期。
在潜伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小，无宏观效应；经过潜伏期后煤的燃点降低，表面的颜色变暗。
潜伏期长短取决于煤的分子结构、物化性质。
煤的破碎和堆积状态、散热和通风供氧条件等对潜伏期的长短也有一定影响，改善这些条件可以延长潜伏期。
图10－3－2 烟煤自燃过程温度与时间关系２、自热阶段温度开始升高起至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量逐渐积累、温度自动升高的过程。
其特点是：（1）氧化放热较大煤温及其环境（风、水、煤壁）温度升高；（２）产生ＣＯ、CO2和碳氢（C m H n)类气体产物，并散发出煤油味和其它芳香气味；（３）有水蒸水汽生成，火源附近出现雾气，遇冷会在巷道壁面上凝结成水珠，即出现所谓“挂汗”现象。
（４）微观构发生变化。
在自热阶段，若改变了散热条件，使散热大于生热；或限制供风，使氧浓度降低至不能满足氧化需要，则自热的煤温度降低到常温，称之为风化。
风化后煤的物理化学性质发生变化，失去活性，不会再发生自燃。
３、燃烧阶段煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧（风），则发生燃烧，出现明火。
这时会生成大量的高温烟雾，其中含有CO、CO2以及碳氢类化合物。
若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。
煤炭干馏或阴燃与明火燃烧稍有不同，ＣＯ多于ＣＯ2，温度也较明火燃烧要低。
4、熄灭及时发现，采取有效的灭火措施，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭火。
煤炭自燃的发展过程大致可分为哪几个阶段，各阶段有何特征?答：煤炭自燃过程大体分为3个阶段：①潜伏期;②自热期;②燃烧期自燃潜伏期煤体温度的变化不明显，煤的氧化进程十分平稳缓慢，然而它确实在发生变化，不仅煤的重量略有增加，着火点温度降低，而且氧化性被活化。
煤炭自燃发火征兆及灭火方法
煤炭自燃发火征兆及灭火方法
一、自燃征兆
1、巷道中温度升高，湿度增加，出现雾气，巷道壁及支架上出现水珠，这是煤炭开始自燃的征兆；
2、当人感到头痛、闷热、精神疲乏、四肢无力等不舒服时，是煤在自燃过程中空气的氧含量减少、二氧化碳和一氧化碳增加引起的慢性中毒而造成的；
3、从煤炭自燃的地方流出的水和空气的温度比平常明显升高；
4、巷道中或采煤工作面出现煤油味、汽油味、松节油味或焦煤气味，说明煤已自燃到相当的程度，很快就会出现烟雾和明火，必须立即采取灭火措施，防止继续发展。
二、矿井灭火方法
1、直接灭火法：
用水、砂子、岩粉和化学灭火器等在火源附近把火扑灭或者挖除火源。
用水灭火简单易行，经济有效，但必须注意：
①水量应充足，保证不间断供水；
②适当控制风流，以及时排除烟和水蒸气，又不助长火势发展为准；
③水流应从火源外围逐渐向中心喷射，不可直接将水射向火源中心；
④灭火时，人要站在进风侧；
⑤扑灭电气设备的火灾时，必须先切断电源；
⑥不能用水直接扑灭油类火灾；
⑦不能用水喷射火源上边的顶板，防止顶板遇冷爆裂而发生冒顶事故。
2、隔绝灭火法：
在通向火区的所有巷道中构筑防火墙，切断风流，切断氧气供给，待一定时间后，火灾不能维持，自然熄灭。
3、综合灭火法：
当火源范围大，利用直接灭火法和隔绝灭火法难以扑灭时，可先用防火墙将火区封闭，然后采取向密闭墙内灌水、注浆、注入惰性气体、调节风压等，使火区的火加速熄灭。
煤炭自燃
色谱吸氧法
煤在一定温度下，吸氧 量越大，表明越容易被 氧化，因此就越容易自 燃，这就是吸氧量法的 根据。以60℃时煤在4h 内的吸氧量作为自燃倾 向性的主要指标，而以 60℃与30 ℃的吸氧量之 差作为辅助指标，将煤 的自燃倾向性分为4个等 级，见表2-1。
色谱吸氧法是根据 煤低温时吸附氧为 单分子层物理吸附 的原理，应用双气 路气相色谱分析检 测技术，测定约定 温度下吸附流态氧 量的大小，区分煤 的自燃倾向性级别 的方法。自燃倾向 性分类表如图2-3、 2-4所示。
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
单元三 矿井火灾防治
矿井 火灾 防治
课题二 煤炭自燃
课题二 煤炭自燃
（一）煤炭自燃的基本条件
1 2 3 4
具有自燃倾向性的煤炭呈破碎堆积状态
有连续的通风供养条件，维持煤炭氧化过程的发展
温度积聚氧化生成热量，使煤的升高
同时具备上述三个条件时，还要大于煤的自燃发火期
课题二、煤炭自燃
（二）煤炭自燃的过程 （附示意图）
准备期
自热期
燃烧期
当煤温达到着火温度（无烟煤大于400℃、烟煤320 ～380 ℃、 褐煤小于300 ℃）时，煤就着火燃烧起来，即进入燃烧阶段。 这时出现一般的着火现象：明火、烟雾，产生一氧化碳、二 氧化碳以及各种可燃气体，火源中心处的煤温可高达1000 ～ 2000 ℃。
课题二、煤炭自燃
课题二、煤炭自燃
吸氧量法
双氧水法
双氧水法是根据煤与双氧 水反应时升温速度不同为 原理来分类的。易自燃的 煤与双氧水反应初期温度 微微上升，到50 ℃以后 温度迅速上升，最后可达 到90 ℃以上；不易自然 的煤与双氧水反应，温度 上升几度或十几度之后， 经过一段时间即自行下降。 根据煤与双氧水反应温度 上升及其特性，划分煤的 自燃倾向性为3个类别， 见表2-2。
煤矿发生火灾的预兆
煤矿发生火灾的预兆煤矿是一个重要的矿产资源，它不仅满足了国家的能源需求，也为社会经济的发展做出了巨大的贡献。
煤矿生产过程中，火灾是一个常见且危险的问题，一旦发生火灾，将会导致煤矿的停产、人员伤亡等严重后果，因此，我们需要提前了解煤矿发生火灾的预兆，以便及时预防和处理。
1.气体异常预兆煤矿中常见的气体有甲烷、二氧化碳、一氧化碳等等，这些气体是煤矿发生火灾的主要原因。
因此，如果在煤矿中检测到气体浓度异常，应当及时联系相关人员进行处理。
一旦发现煤矿中的甲烷含量超标，人员应当立即撤离全部人员，并封闭门窗，以及任何可能导致火灾的设备。
此外，应通过煤矿专业设备进行排气和燃烧，以便消除甲烷的危险。
2.温度异常预兆由于煤炭夏季容易发生自燃，因此，煤炭温度的异常变化是火灾发生的另一个预兆。
一般情况下，煤炭发生自燃的温度超过60℃时，就会产生大量氧气，导致煤炭自燃不断加剧，因此，当煤矿温度异常上升的情况发生时，应当立即进行喷水降温等处理措施。
如果煤炭温度超过75℃，则应当立即停止生产，尽快进行清理，以防止火灾的发生。
3.异常气味预兆在煤矿中，煤炭的气味很难检测，但是有时候，煤炭会散发出不同寻常的刺鼻气味，这很可能是气体泄漏的证据。
如果在煤矿中发现异常气味，应当立即停止生产,并在检查之后，寻找相关问题的根源，并立即进行修复，以便预防火灾的发生。
4.暴风雨天气预兆煤矿的环境是一个重要的因素，暴风雨天气在煤矿的生产和维护中会产生严重影响，因为这种天气不仅会增加火灾的风险，而且还可能引发山体滑坡、泥石流等自然灾害。
因此，在这种天气条件下，应当加强环境检测，以便及时预防和处理灾害。
总之，如何及时了解煤矿火灾的预兆，是我们应该重点关注的问题。
了解这些预兆可以帮助我们及时采取预防措施，减少火灾对煤矿和社会造成的不良影响，并保障人的安全。
同时，我们应该广泛宣传煤矿安全知识，加强培训，这些努力将帮助我们实现与火灾相关风险的最小化。
煤炭自燃及其预防措施
煤炭自燃及其预防措施破裂的煤炭及采空区中的遗煤接触空气后，氧化生热，当热量积聚、煤温上升超过临界温度时，最终导致着火，此种现象称为煤的自燃。
煤的这种性质称为煤的自燃倾向性，由此引起的火灾即是自然发火。
依据《煤矿平安规程》规定，将煤的自燃倾向性分为简单自燃、自燃和不易自燃3种。
(一)煤炭自燃的条件煤的自燃过程是一个相当简单的现象，它必需具备肯定的条件才能发生。
讨论表明，煤炭自燃必需具备以下4个条件：(1)具有自燃倾向性的煤炭呈破裂积累状态（即在常温下有较高的氧化活性)。
(2)有连续的通风供氧条件，能维持煤炭氧化过程的进展。
(3)积聚氧化生成热量，使煤的温度上升。
(4)上述3个条件同时具备，且大于煤的自然发火期。
(二)煤炭自燃的过程煤炭自燃大体上可以划分为3个主要阶段：预备期、自热期、燃烧期。
(1)预备期。
又称埋伏期，是指有自燃倾向性的煤炭与空气接触后，吸附空气中的氧而形成不稳定的氧化物，初始看不出其温度上升和四周环境温度上升的现象。
此过程的氧化比较平缓，煤的质量略有增加，着火温度降低，化学活性增加。
(2)自热期。
在预备期之后，煤氧化的速度加快，不稳定的氧化物开头分解成水、二氧化碳和一氧化碳。
这时若产生的热量未散发或传导出去，则积聚起来的热量便会使煤体渐渐升温，此阶段通常称为煤的自热期。
(3)燃烧期。
当煤温达到着火温度（无烟煤大于400℃、烟煤320~380℃、褐煤小于300℃)后就燃烧起来。
煤进入燃烧期就消失了一般的着火现象。
(三)煤炭自燃的征兆人们凭自身阅历观看煤炭自燃初期征兆如下：(1)煤炭氧化自燃初期生成水分，往往使巷道湿度增加，消失雾气和水珠。
(2)煤炭在从自热到自燃过程中，氧化产物内有多种碳氢化合物，并产生煤油味、汽油味、松节油或煤焦油味。
(3)煤炭氧化过程中要放出热量，因此该处的煤壁和空气的温度较正常时高。
(4)煤炭氧化自燃过程要放出有害气体一氧化碳，因此人们会感觉头痛、闷热、精神不振、不舒适、有疲惫感等。
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煤炭自燃有条件及初期
征兆
集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
煤炭自燃有条件及初期征兆煤炭自燃有三个必须具备的条件：煤炭本身具有自燃倾向性；连续适量地供给空气；散热条件差，煤氧化生成的热能不断积累。
煤炭本身具有自燃倾向性，即具有低温氧化能力，它是自燃的内在因素，取决于煤炭本身的物理化学性质和煤的成分。
牌号不同的煤，它们的煤岩成分不同，自燃性也不一样，褐煤烟煤容易自燃；在烟煤中，长焰煤和气煤的自燃性最强；贫煤和无烟煤的自燃性较差；在同一牌号的煤中，含硫越多越容易自燃。
因此，《煤矿安全规程》第228条规定，煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不自燃三类。
水火不相容，煤中水分多了不易自燃。
但有自燃性的煤失去水分后，自燃的危险性增强，所以地面煤堆经雨雪渗漏、蒸发后容易发生自燃；井下用水淹没自燃火区，恢复生产后，更容易自燃，因为煤经过水洗后，表面更容易氧化。
煤层的地质条件对煤炭自燃的影响很大。
煤层越厚，倾角越大，则煤的自然发火危险就越大。
因为在厚煤层、急倾斜煤层中，回采率低、丢煤多；采区煤柱受压后容易破碎，采空区封闭不严密、漏风量大，这就为煤炭自燃创造了条件。
同时在断层、褶曲和破碎带，煤容易自燃。
对煤炭自燃倾向比较严重的矿井，应将主要巷道布置在岩层中，以减少煤柱，避免煤层切割过多而暴露在空气中；同时应选用合适的采煤方法，提高回采率，减少丢煤，及时封闭采区，减少或避免向采空区中漏风。
要尽量降低通风压差，以减少想采空区中漏风。
漏风在0.4到0.8立方米每分时，扬花生成的热量容易积聚，最容易煤炭自燃。
煤炭自燃发现得越早越容易扑灭。
因此，了解和掌握煤炭自燃的初期征兆并及时识别和判断，对防灭火具有重要的意义。
煤炭自燃的初期征兆有如下几种：
1、煤在低温氧化过程中产生热量，由于热量的积聚，提高了煤体的温度，使水分蒸发，因而巷道中的湿度增加，水汽凝聚在空气中呈现雾状，在支架和巷道壁表面形成水珠。
工人把这种现象叫巷道煤壁出汗。
但应注意，有这种现象的地方不一定都是煤炭自燃的初期征兆，因为在冷热两股气流汇合的地方，也会在巷道中出现雾气和出汗的现象。
2、在巷道中如闻到煤油、汽油和松节油气味，尤其当闻到煤焦油的恶臭时，表明煤炭自燃已经发展到严重程度。
3、井下火区附近的空气温度以及从火区流出来的水的温度高于正常情况下的温度。
4、煤炭自燃过程中产生一氧化碳和二氧化碳，使人感到闷气、憋气、头疼]四肢无力、疲劳等症状。
5、开采浅层煤时，可看到从地表塌陷裂隙中逸出水汽并能闻到煤焦油味；冬季可以见到地表塌陷区的积雪先融化。
压入式通风的矿井，如在采空区发生火灾，征兆不明显，不容易及时发现。
为了尽早而准确可靠地发现井下自燃火灾，应及时在井下取空气样进行化验，分析空气成分的变化，如反县微量一氧化碳，且是持续存在的，其浓度随时间逐渐增加，则可断定煤炭自燃。