煤矸石山自燃的影响因素及治理方案
煤矸石山自燃防治对策分析
煤矸石山自燃防治对策分析1.西山煤电（集团）有限责任公司2.山西绿巨人环境科技有限公司摘要：煤矸石山由于结构与成分的特点，很容易出现自燃问题，煤矸石山自燃不仅影响了煤矿开采的安全，也造成了一定的经济和生态损害，需要引起格外的关注。
煤矸石山的自燃发生与煤矸石的空隙结构、空气吸附、氧化反应等都存在密切的联系，因此在进行自燃防治工作时需要关注其自燃原理的分析，合理的探讨防火灭火方式，并且注意通过生态修复的方式帮助煤矸石山恢复良好的生态条件，减少自燃问题的发生。
关键词：煤矸石山；自燃防治；对策煤矸石是煤矿生产中的常见固体废物，具有一定可燃性，而煤矸石山是煤矿开采过程中煤矸石堆放的产物，会对周边的生态环境产生一定负面影响，同时也很容易出现自燃问题，威胁周边环境安全，造成不良后果，因此煤矸石山的自燃防治工作是必须要考虑的问题。
在煤矸石山的自燃防治当中，良好的防火灭火技术应用能够比较有效的对其自燃情况进行处理，保证煤矸石山的安全性，而生态修复的基本原理，根据煤矸石山的特点进行生态修复，治理其生态环境的同时，有效控制煤矸石山的自燃问题。
因此，应该重视煤矸石山的治理与管理相结合，增加山体植被绿化面积，重构山体环境等，做好生态修复工作，有效解决其自燃问题的同时，通过生态修复改良其环境条件[1]。
一、煤矸石山自燃分析1、煤矸石分析煤矸石是煤炭采集和洗选过程中的常见产物，在煤矿开采过程中煤矸石的数量较多，一般包含煤层中夹矸、煤层顶底板以及掘进石巷道的岩石。
煤矸石是当聚煤盆地发生沉降变化时，泥炭在地质作用下形成的产物，煤矸石通常为煤炭开采中夹杂的泥岩和砂岩，以及建井过程中的混合岩体。
煤矸石根据其来源、岩性、风化程度等可划分为不同类别，不同类型的煤矸石在特点上也有一定区别，比如有易风化矸石、不易风化矸石等，在进行煤矸石的处理中也需要结合具体情况进行分析[2]。
2、煤矸石山自燃原理分析煤矸石山是煤矸石堆积而成的产物，其内部具有较大空隙，并且随着煤矿的开采进行，空气和降水也会深入煤矸石山内部代入更多的氧元素。
煤矸石自燃的预防及治理调研课题WPS文字 文档
露天排土场煤矸石自燃的预防及治理摘要：露天采煤过程中会产生大量煤矸石，煤矸石暴露在空气中会自燃，自燃的煤矸石会带来一系列的危害，本文就地区煤矸石的地质分布、自燃原因以及预防自然和治理措施进行浅显的分析。
关键字：露天开采煤矸石自然预防治理一、综述我区露天采煤（包括露天煤矿、灭火工程、地质灾害治理等）近年来发展迅速，露天采煤产生的排土场逐渐增多增大，采煤过中煤矸石产生堆积量也逐渐增多，煤矸石是煤炭企业的主要污染源之一。
它由煤、炭质叶岩、叶岩、夹矸岩、砂岩、石灰岩和少量的硫铁矿等组成。
自燃的煤矸石山污染大气环境，抑制周围植物生长，严重损害职工和居民的身体健康。
了解我区煤矸石分布、煤矸石自然的原因以及煤矸石自然预防和治理措施等尤为必要。
二、我区露天开采煤层地质情况我区露天煤矿大多分布于卓子山煤田骆驼山、白云乌素勘探区，矿区范围主要有5#、8#、9#、16#-1、16#-2、17#煤层。
（一） 5煤：位于二叠系山西组第二岩段的中部，顶板岩性多为灰白色、粗砂岩。
底板灰色砂泥岩。
本煤层不甚发育。
总观全层，背部薄二南部稍厚。
厚度由0～1.34m,平均0.62m。
（二）8-1煤：位于二叠系山西组第二岩段的中部，顶板岩性多为灰白色砂泥岩及细、粉砂岩，在本区东北部的浅部，其顶板为河床上的中、粗砂岩，局部煤层受到冲刷，只是煤层变薄或尖灰。
其底板岩性为灰褐色粘土岩及灰褐色炭泥岩。
煤层结构不复杂，夹矸0～4层，一般1～2层，在其中上部、中南部夹矸层数逐渐增多，煤层亦趋复杂，夹矸多为泥岩或炭泥岩。
煤层厚度0～3.36m，平均1.74m。
纯煤厚度0～2.46m,平均1.29m。
由于其顶有河床相冲刷，使煤层变薄出现不可采。
（三）8-2煤：在8-1煤下部，结构十分复杂，煤层厚度0～4.17m，平均1.79m。
从全层厚度，看可为中厚煤层，但由于结构复杂，且夹矸多大于煤分层。
（四）9-2煤：位于山西组第一岩段的中部，上距8-1煤3～5m。
煤矸石山自燃的原因是什么？
煤矸石山自燃的原因是什么？煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。
早些年，由于煤矿粗放发展，采用的排矸方式为最直接的自然倾泻堆积，极易发生自燃情况，产生了大量的SO2和CO与浓烟，不仅影响了排矸工人的身体健康，严重者甚至发生了中毒现象，同时导致周边村落农作物大面积死亡，严重影响煤矿与周边村庄之间的关系。
煤矸石自燃不可或缺的3个条件：（1）煤矸石有自燃倾向，在常温下可以很好地与氧气进行结合；（2）有充足的氧气供应；（3）拥有良好的储热条件。
当煤矸石低温氧化反应放出的热量无法及时释放到外界时，温度就会持续升高，外加本身具有自燃倾向，且能够和充足氧气接触，在温度升高至80℃左右时，氧化反应速度就会急速升高，于是矸石由自热变成自燃状。
由于堆积形成的矸石山内部较为疏松，有较大的孔隙度，为矸石提供了比较充分的氧气。
而煤矸石主要包括煤、砂岩、页岩、泥岩等多种成分，在常温中煤与空气接触，会吸附氧气释放一定热量，这一阶段为煤的自燃潜伏期，具体表现为煤的化学活性增强。
在经过上述自燃潜伏期之后，氧化速度增加，开始生成CO、CO2以及H2O，同时释放更多热量，从而导致温度升高，达到自热临界点之后，转为自热期。
自热期使煤体温度上升，随后形成燃烧。
良好的通风条件能够在矸石发生慢性氧化反应时提供充足的氧气，但是也能够及时将反应产生的热量带走。
相对而言，若矸石处于完全封闭的空间环境当中，即便拥有好的蓄热环境，也因无法得到氧气供应而停止反应，无法自燃。
矸石山的供氧条件对矸石自燃起到了决定性作用。
根据供氧以及蓄热条件，可以将矸石山分为3个区域：（1）不自燃区：在矸石山表面，虽然不断有氧气供应，也可以持续发生慢性的氧化反应，但是反应放热很快散失到周围环境中，不足以引起自燃。
（2）窒息区：在矸石山内部，空气中氧气体积分数很小，氧化反应过程中释放热量很少，基本不会令矸石升温，故这一区域不会发生自燃，这一区域为窒息区。
矸石山自燃处理治理应急预案
矸石山自燃处理治理应急预案一、背景介绍矸石山是指矿山开采活动后堆积起来的矿石废料，由于其中含有大量的易燃物质，一旦自燃很难扑灭，不仅会造成环境污染，还将对周边居民和经济发展造成威胁。
因此，建立矸石山自燃处理治理应急预案是非常重要的，以应对突发的矸石山自燃事件。
二、目标和原则1.目标：确保矸石山自燃事件得到及时、有效的处置，最大限度地减少对环境和人民生命财产的危害。
2.原则：（1）及时响应：一旦发生矸石山自燃事件，应立即启动预案，形成联动机制，确保信息快速传达和处置措施的即时实施。
（2）科学决策：根据自燃情况、风向等因素，科学决策撤离范围、扑灭方案等，避免因盲目行动而引发更大的灾害。
（3）资源整合：充分利用各个部门的力量和资源，协同合作，共同应对自燃情况，形成合力。
（4）信息公开：向相关部门、媒体和公众及时、准确地发布自燃事件的最新信息，避免造成不必要的恐慌和误解。
三、应急预案的程序和措施1.组织机构：成立以主管部门为核心的矸石山自燃处理指挥部，负责应急预案的制定、组织实施和监督评估工作。
2.预警机制：（1）建立矸石山自燃预警监测系统，实时监测矸石山的温度、氧气含量等指标，及时发现自燃迹象。
（2）建立天气预报和风向预测系统，及时掌握风向信息，为后续疏散和扑灭工作提供参考依据。
3.应急响应：（1）第一级响应：一旦监测到矸石山温度升高、氧气含量异常等自燃迹象，立即启动应急响应，将信息传达至指挥部，并通知相关部门、媒体和附近居民，提醒注意自我保护。
（2）第二级响应：指挥部组织相关部门进行现场勘察，评估火势，明确疏散范围，并通知居民撤离。
同时，调集扑火人员和装备，制定扑火方案。
（3）第三级响应：根据火势变化、风向等因素，根据科学决策确定撤离范围和扑灭方案，并展开全力扑灭工作。
4.撤离和疏散：（1）确定撤离范围：根据矸石山自燃的严重程度、火势、风向等因素，科学决策撤离范围，确保居民的安全。
（2）疏散方式：根据人数和远近，组织疏散队伍有序撤离，无法自行撤离的老、弱、病、幼等特殊人群，提供紧急救援。
煤矸石自燃管理制度
煤矸石自燃管理制度一、管理制度的必要性1. 煤矸石的自燃特点煤矸石中富含有机质和硫化物等易燃成分，当遇到氧气和潮湿环境时，易发生氧化反应，产生高温和火苗，引发自燃现象。
自燃引发的火灾不仅会造成矿区设施和设备的损失，还会危及人员的生命财产安全，给矿区生产和经济发展带来严重影响。
2. 保障矿区安全生产矿区是生产场所，安全生产是企业的生命线。
有效管理煤矸石的自燃问题，可以减少火灾发生的可能性，维护矿区的安全稳定，保障人员的生命财产安全，促进矿区的健康发展。
3. 法律法规的要求我国《矿山安全规程》等法律法规对矿区安全生产提出了具体要求，要求矿区建立完善的安全生产管理制度，有效防范和控制矿区火灾等重大安全事故的发生，保障矿工的生命财产安全。
二、管理制度的内容1. 煤矸石的分类与管理根据煤矸石的性质和成分，将其进行分类管理，制定相应的存放、运输、处理方案。
对易燃、易自燃的煤矸石要加强监管和控制，避免自燃风险的发生。
2. 安全防护措施矿区要配备足够的消防设备和器材，确保安全生产环境的消防设施完善齐全。
设立专门的消防队伍，定期进行消防演练和培训，提高消防应急处置的能力。
3. 安全监测与预警矿区要建立煤矸石自燃的监测系统，实时监测煤矸石的温度、湿度等参数变化，及时发现异常情况并进行预警处理。
定期进行煤矸石堆场的巡视检查，及时发现并排除安全隐患。
4. 火灾应急预案制定煤矸石自燃的火灾应急预案，明确各部门的职责和分工，建立火灾事故的报警、报告和处置流程，提前做好应急准备，有效应对各类火灾风险。
5. 安全管理责任制明确领导责任、部门责任和个人责任，建立健全煤矸石自燃管理的责任制度。
加强对矿区人员的安全教育和培训，提高员工自我防护意识和安全生产意识。
6. 安全检查与评估定期进行煤矸石自燃风险评估和安全检查，发现问题及时整改。
建立煤矸石自燃风险管控机制，不断完善管理制度，提升矿区的安全管理水平。
三、管理制度的实施与落实1. 制度宣传与培训通过会议、宣传栏、培训班等方式，向矿区员工宣传煤矸石自燃管理制度，确保员工了解相关规定和要求，增强管理制度的执行力度。
煤矸石自燃
煤矸石自燃及防治技术矿加09-3班赵云龙煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。
包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。
其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO 、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素◆矸石既是排放的固体废物，也是低热值染料，含有残煤、碳质泥岩等可燃物，在高压氧化条件下会发生自燃。
矸石中所含的黄铁矿易被空气氧化，放出的热量可以促使含碳物风化以致自燃。
◆矸石山自燃起火的三个条件是煤矸石含可燃物、充足的氧气和高温聚集。
根据自燃成因条件，可以通过切断供养通道、隔离和包裹依然矸石、夕热降温等措施有效防治自燃。
◆煤矸石燃烧时产生的CO、SO、HS等有害气体会污染大气环境造成附近居民气管病增多，导致周边环境总适应性降低，庄家减产、生物量减少。
煤矸石堆积如山，容易造成滑坡、坍塌及水煤气爆炸等环境事件。
◆从安全生产、安全管理、环境保护、和谐发展等反面都要求煤矿企业积极采取自燃防治措施，消除矸石自燃的安全隐患，确保正常生产，恢复周边生态环境。
3.防止煤矸石自燃的技术途径◆（1）.拣选黄铁矿：黄铁矿自燃是引起煤矸石燃烧的主要因素，去除黄铁矿是消除煤矸石山自燃因素，提高煤矸石山建材质量的可靠方法。
◆（2）.是从排往矸石山的矸石里回收煤炭，煤是矸石山的第二染剂，目前回收煤炭的工艺的发展矸石再洗。
由于煤、煤矸石的比众不同，通过再洗工艺，不但可回收煤炭，还可降低矸石中硫的含量。
如河南神马集团七矿的煤矸石再洗车间，采用斜槽分选机。
日洗能力200吨，拣选的低质煤可用作沸腾炉发电的燃料，综合利用效果良好。
◆3）.对煤矸石进行综合利用。
◆ a.利用煤矸石的性质。
可烧制矸石砖、水泥，缓解建材市场建材紧张的局面。
◆ b.利用煤矸石发电。
◆4）.是煤矸石的正确堆放。
煤矸石山自燃灭火方法
煤矸石山自燃灭火方法
煤矸石山的自燃原因在于矸石中的煤与硫铁矿氧化时放出的热量如不能全部散发于周围环境中，就会促使矸石升温，温度的升高又会进一步加速氧化放热反应。
在达到临界温度点后，氧化反应速度将急剧加快，此时若仍能得到充分的氧气供应，矸石就会很快进入自燃状态矸石中大量煤的存在维持了矸石堆长时间的闷烧，煤燃烧时形成的温度梯度加速了空气的对流（即烟囱效应），使矸石堆获得了足够维持燃烧的氧。
国内外研究矸石山自燃发生的原因，目前基本一致的看法是：煤矸石山存在煤、黄铁矿和其它可燃物质、煤矸石山孔隙中氧的存在和持续供应、表层物质对下层可燃物缓慢氧化生成热量造成热量积累是煤矸石山自燃火源形成的主要原因。
因此，现阶段矸石山自燃治理主要从两个方面进行：
（1）源头防治，即改变新生矸石山的堆积形式，采用分层黄土覆盖碾压方法，减少矸石热量产生及减小矸石孔隙率，进而达到隔氧隔热的效果；
（2）隔氧降温灭火，利用不同的技术及手段，阻隔矸石山内部火源与外界的供氧通道逐步达到灭火目的。
徐州吉安矿业科技有限公司聚焦10年，专心煤自燃防治技术的开发与应用，成为煤自燃防治领域手段最齐全，技术最先进，团队规模最大的专业化团队。
在此基础上，提出矸石山火灾治理手段：打钻注浆整套技术，该技术具有以下优点：
1、高温区域精准探测与划定。
2、矸石山自燃发火区域精准定向注浆。
3、施工成本低、降温效果明显。
4、整套技术设备施工效率高、工期短、降温效果持久显著特点。
煤矸石山自燃该如何治理？
煤矸石山自燃该如何治理？煤矸石是煤炭开采及洗选加工过程中排出的固体废弃物，由于矸石中含有大量的黄铁矿及煤等促燃、可燃物质，经长期堆积，在环境条件适宜的情况下往往会发生自燃，并产生大量的SO2、CO、H2S、CO2等有毒有害气体，严重影响矿区的环境和人民生命财产的安全。
矸石山自燃严重后再去治理，一方面治理费用大，另一方面对环境的污染也严重，而且成功率低，如能根据对煤矸石自燃倾向的预测对自燃可能性大的煤矸石山提前预防，无疑具有较好的社会效益和经济效益。
煤矸石山自燃的预防应该从堆放开始，堆放时应尽量使煤矸石的裸露面最小，矸石堆放时应用推土机推平，并用重型机械压碎压实，使之不易透气，最好在两层矸石之间用黏土或生石灰隔开，以防止空气进入矸石山内部。
可能时在矸石山上设置排水沟等设施，防止雨水渗入矸石山内部而带入空气。
采取以上这些措施的目的是防止煤矸石中的可燃物与空气接触，以阻止可燃物的氧化自热、自燃。
煤矸石山之所以能够自燃，主要是因为煤矸石中的可燃物氧化自热，热量积累，使煤矸石山的温度上升，当温度上升到煤等可燃物的加速氧化临界温度后，煤矸石的温度快速上升，达到煤等可燃物的燃点后，煤矸石山开始自燃。
由此可知，可通过测量煤矸石山内部的温度，在煤矸石的温度达到其加速氧化的临界温度之前采用冷却法、灌浆封闭法、低温情性气体法等方法降低煤矸石的温度，以防止其自燃。
这与自燃后再治理相比可大大降低治理成本。
普瑞特防灭火新技术非常适合煤矸石山自燃的预防和治理，普瑞特防灭火新技术集氮气、凝胶、三相泡沫、阻化剂等防灭火技术优点于一体，生成的凝胶以泡沫为载体向火区的中、高位火点堆积扩散，所到之处凝胶均能有效覆盖黏附浮煤裂隙，对火区煤体吸热降温并持久保持煤体湿润冷却，同时有效封堵漏风通道；材料添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，防治煤体氧化升温；泡沫中的水固结在凝胶体内，避免泡沫易溃浆的缺点；泡沫中的氮气缓慢释放，避免了单独注氮时氮气容易散失的缺点，持久保持火区的惰化。
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煤矸石山自燃的影响因素及治理方案
煤矸石的堆放地点主要为荒沟。
随着时间的推移，堆积成为煤矸石山。
煤矿常见的排矸方式主要是在沟壑地带自然倾倒堆积，这种最原始的排矸方法时常发生矸石自燃，产生了大量的烟尘和有毒气体，严重污染了周边大气环境、地表环境以及水资源环境等。
矸石山在自燃情况下火区温度高达300～400℃，导致煤矸石山周边的农林作物多半被烟气熏死，严重影响了周边居民的日常生活。
此外，矸石山自燃发出的有毒气体随风飘荡，导致整个周边空气也遭受不同程度的污染。
煤矸石山自燃的影响因素有内因和外因两个方面。
首先从煤矸石自身性质来讲，矸石的吸氧量虽然不太大，但吸氧速度较快具备自燃特性。
煤炭中的硫含量大约占1%~2%，矸石中的黄铁矿含量非常多，尤其是在洗煤排出的矸石中含量多达5%以上。
经洗煤排出的矸石具有粒度小，较潮湿的特征，可加大黄铁矿的氧化速度。
黄铁矿在氧化过程中会释放出大量热能，促进洗中的煤炭进行低温氧化。
煤的性质以及高含量的黄铁矿是诱发煤矸石自燃的内在因素。
在堆积过程中矸石山比较疏松，具有较大的间隙率，这样给矸石提供了很好的吸氧条件。
煤矸石的自燃都有一个自然发火期，常见的堆积排矸方式，矸石从表面裸露到被其他矸石掩埋，在这一过程中石经历了不自燃带、可能自燃带、再到窒息带的变化过程。
由于采取的堆积排矸方式会增大排矸面积，降低排矸速度，因此煤矸石会长时间停留在可能自燃带。
不合理的堆积排矸方式是造成矸石山自燃的外在因素。
徐州吉安研发的普瑞特防灭火新技术非常适合煤矸石山自燃的预防和治理，普瑞特防灭火新技术集氮气、凝胶、三相泡沫、阻化剂等防灭火技术优点于一体，生成的凝胶以泡沫为载体向火区的中、高位火点堆积扩散，所到之处凝胶均能有效覆盖黏附浮煤裂隙，对火区煤体吸热降温并持久保持煤体湿润冷却，同时有效封堵漏风通道；材料添加剂中含有的阻化剂能长久对煤体阻化，防治煤体氧化升温；泡沫中的水固结在凝胶体内，避免泡沫易溃浆的缺点；泡沫中的氮气缓慢释放，避免了单独注氮时氮气容易散失的缺点，持久保持火区的惰化。