第二章 煤的自燃

1、下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃1 煤的自燃學(xué)說(shuō) 煤自燃是煤自身氧化升溫引起的燃燒現(xiàn)象。煤自燃是煤自身氧化升溫引起的燃燒現(xiàn)象。1.1 自燃的含義 可燃物質(zhì)受熱升溫而不需明火作用就能自行燃燒的可燃物質(zhì)受熱升溫而不需明火作用就能自行燃燒的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。這里指的是廣義的自燃，包括本身自燃和受熱這里指的是廣義的自燃，包括本身自燃和受熱自燃自燃(加熱自燃）。加熱自燃）。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃1 煤的自燃學(xué)說(shuō) 主要的有主要的有黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)、細(xì)菌作用學(xué)說(shuō)、酚基作用黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)、細(xì)菌作用學(xué)說(shuō)、酚基作用學(xué)說(shuō)以及煤

2、氧化復(fù)合作用學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō)以及煤氧化復(fù)合作用學(xué)說(shuō)等等 1.2 煤自燃的學(xué)說(shuō)種類 下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-121.2.1 黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)黃鐵礦作用學(xué)說(shuō) 波蘭學(xué)者奧爾萍斯基(Olpinsi.W)對(duì)波蘭煙煤的考查表明，只有當(dāng)煤中硫鐵礦含量較高硫鐵礦含量較高時(shí)（大于1.5），才具有自燃傾向性。但是他認(rèn)為這類煤的自燃傾向性增高的原因是由于煤化程度較低而引起的。因?yàn)樵诓ㄌm自然發(fā)火較多的煤均是煤化程度較低而硫化鐵含量較高的煤。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃 英國(guó)學(xué)者溫米爾(Winmill.T.F)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在不自燃的煤中加入30的黃鐵礦即可變?yōu)榫哂凶匀純A向性的煤。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2

3、022-3-12 1.2.1黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)黃鐵礦作用學(xué)說(shuō) 黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)認(rèn)為煤的自燃是由煤層中的黃鐵礦黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)認(rèn)為煤的自燃是由煤層中的黃鐵礦（FeS2）與空氣中的水份和氧相互作用、發(fā)生熱反應(yīng)而引與空氣中的水份和氧相互作用、發(fā)生熱反應(yīng)而引起的。起的。 2FeS2 + 2H2O + 7O22FeSO4 + 2H2SO4+Q1 12FeSO 4 + 6H2O + 3O24Fe 2(SO4)3 + 4Fe(OH)3 + Q2 FeS2 + Fe2(SO4)2 + 3O2 + 2H2O3FeSO 4 + 2H2SO4 + Q 3 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3

4、-12 以上的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)(Q1、Q2、Q3代表一定的熱量)，而且，黃鐵礦在井下潮濕的環(huán)境里被氧化產(chǎn)生SO2、CO2、CO、H2S等氣體，也都是放熱反應(yīng)。1.2.1黃鐵礦作用學(xué)說(shuō)黃鐵礦作用學(xué)說(shuō) 黃鐵礦的另一個(gè)作用：黃鐵礦的另一個(gè)作用：促使煤體氧化的物理作用，即黃鐵礦氧化時(shí)體積增大，對(duì)煤體具有脹裂作用脹裂作用，能夠使煤體裂隙擴(kuò)大和增多，與空氣的接觸面積增加，因而導(dǎo)致氧氣滲入，促使煤的氧化。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 英國(guó)學(xué)者帕特爾(Potter.M.C) 認(rèn)為在細(xì)菌的作用下，煤在發(fā)酵過(guò)程中放出一定熱量對(duì)煤的自燃起了決定性的作用。 1.2.

5、1 細(xì)菌作用學(xué)說(shuō)細(xì)菌作用學(xué)說(shuō) 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃 波蘭學(xué)者杜博依斯(DuboisR)等人在考查泥煤的自熱與自燃時(shí)指出：當(dāng)微生物極度增長(zhǎng)時(shí)，一般都伴有一個(gè)生化的放熱過(guò)程生化的放熱過(guò)程。在30以下是親氧的真菌親氧的真菌和放線菌放線菌起主導(dǎo)作用。使泥煤的自熱提高到6070是由于放線菌作用的結(jié)果。在6065時(shí)，親氧真菌死亡，嗜熱細(xì)菌開(kāi)始發(fā)展，在7275時(shí)所有的生化過(guò)程均將消亡。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 1940年蘇聯(lián)學(xué)者特龍諾夫(EBTponoB)提出：煤的自熱是由于煤體內(nèi)不飽和的酚基化合物強(qiáng)烈地吸附吸附空氣中的氧，同時(shí)放出一定量的熱量造成的。 這個(gè)學(xué)者提出的基點(diǎn)是建立

6、在對(duì)各種煤體中的有機(jī)化合物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)酚基類是最易氧化酚基類是最易氧化的。不僅在純氧中可以氧化，而且與其它氧化劑接觸時(shí)也可以發(fā)生作用。所以他認(rèn)為正是空氣中的氧與煤體內(nèi)的酚基類化合物作用而導(dǎo)致自燃。1.2.3 酚基作用學(xué)說(shuō)酚基作用學(xué)說(shuō) 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 1870年瑞克特(Rachta nH)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出；一晝夜里每1g煤的吸氧量為0.10.5ml，而褐煤為0.12ml。 1945年姜內(nèi)斯(Jone s ER)提出：在空氣中，在常溫下煙煤的吸氧量可達(dá)0.4mlg。 六十年代撫順煤研所曾以煤的吸氧量作為區(qū)別煤的自燃傾向性大小的指標(biāo)。通過(guò)大

7、量煤樣分析，確定了100g煤樣在30的條件下經(jīng)96h吸氧量小于200m1時(shí)屬于不自燃的，超過(guò)300m1時(shí)屬于易自燃的煤。這也說(shuō)明，在低溫時(shí)，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。 1.2.4 煤氧復(fù)合作用學(xué)說(shuō)煤氧復(fù)合作用學(xué)說(shuō) 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-122 煤的自燃發(fā)展過(guò)程煤的自燃發(fā)展過(guò)程 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃2.1煤炭自燃條件煤炭自燃條件 煤炭自燃的必要充分條件是：煤炭自燃的必要充分條件是： (1)有自燃傾向性的煤被開(kāi)采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度有自燃傾向性的煤被開(kāi)采后呈破碎狀態(tài)，堆積厚度一般要大于一般要大于0.4m。 (2)有較好的蓄熱條件。有較好的

8、蓄熱條件。 下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-122 煤的自燃發(fā)展過(guò)程煤的自燃發(fā)展過(guò)程 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃2.1煤炭自燃條件煤炭自燃條件 (3)有適量的通風(fēng)供氧。通風(fēng)是維持較高氧濃度的必有適量的通風(fēng)供氧。通風(fēng)是維持較高氧濃度的必要條件，是保證氧化反應(yīng)自動(dòng)加速的前提。要條件，是保證氧化反應(yīng)自動(dòng)加速的前提。實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明:氧氧濃度濃度15時(shí)，煤炭氧化方可較快進(jìn)行。時(shí)，煤炭氧化方可較快進(jìn)行。 (4)上述三個(gè)條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。上述三個(gè)條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。上述四個(gè)條件缺一不可，上述四個(gè)條件缺一不可，前三個(gè)條件是煤炭自燃的必要條前三個(gè)條件是煤炭自燃的必要條

9、件，最后一個(gè)條件是充分條件件，最后一個(gè)條件是充分條件。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-122.2 煤的自燃發(fā)展過(guò)程煤的自燃發(fā)展過(guò)程 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃）潛伏（自燃準(zhǔn)備）期潛伏（自燃準(zhǔn)備）期：自煤層被開(kāi)采、接觸空氣起自煤層被開(kāi)采、接觸空氣起至煤溫開(kāi)始升高的時(shí)間區(qū)間至煤溫開(kāi)始升高的時(shí)間區(qū)間稱之為潛伏期。在潛伏期，稱之為潛伏期。在潛伏期，煤與氧的作用是以煤與氧的作用是以物理吸附物理吸附為主為主，放熱很小，無(wú)宏觀效，放熱很小，無(wú)宏觀效應(yīng)；經(jīng)過(guò)潛伏期后煤的燃點(diǎn)應(yīng)；經(jīng)過(guò)潛伏期后煤的燃點(diǎn)降低，表面的顏色變暗。降低，表面的顏色變暗。煤自燃發(fā)展過(guò)程煤自燃發(fā)展過(guò)程下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回20

10、22-3-122.2 煤的自燃發(fā)展過(guò)程煤的自燃發(fā)展過(guò)程 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃）自熱階段：）自熱階段： 溫度開(kāi)始升高起至其溫度達(dá)到燃點(diǎn)的過(guò)程叫自熱階段。溫度開(kāi)始升高起至其溫度達(dá)到燃點(diǎn)的過(guò)程叫自熱階段。自熱過(guò)程是煤氧化反應(yīng)自動(dòng)加速、氧化生成熱量逐漸積累、自熱過(guò)程是煤氧化反應(yīng)自動(dòng)加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動(dòng)升高的過(guò)程。溫度自動(dòng)升高的過(guò)程。其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是：氧化放熱較大，煤溫氧化放熱較大，煤溫及其環(huán)境及其環(huán)境(風(fēng)、水、煤壁風(fēng)、水、煤壁)溫度升高；產(chǎn)生溫度升高；產(chǎn)生CO、CO2和和碳?xì)涮細(xì)?CmHn)類氣體產(chǎn)物，并散發(fā)出煤油味和其他芳香氣類氣體產(chǎn)物，并散發(fā)出煤油味和其他芳香氣味；有水

11、蒸氣生成，火源附近出現(xiàn)霧氣，遇冷會(huì)在巷道味；有水蒸氣生成，火源附近出現(xiàn)霧氣，遇冷會(huì)在巷道壁面上凝結(jié)成水珠；微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。壁面上凝結(jié)成水珠；微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-122.2 煤的自燃發(fā)展過(guò)程煤的自燃發(fā)展過(guò)程 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃）自熱階段：）自熱階段： 煤和木材著火溫度（氧含量煤和木材著火溫度（氧含量21%）材質(zhì)著火溫度（）褐煤、木材250煙煤300350貧瘦煤、無(wú)煙煤650800下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 在自熱階段，若改變了散熱條件，使散熱大于生熱；在自熱階段，若改變了散熱條件，使散熱大于生熱；或限制供風(fēng)，使氧濃度降低至不能

12、滿足氧化需要，則自熱或限制供風(fēng)，使氧濃度降低至不能滿足氧化需要，則自熱的煤溫度降低到常溫，稱之為風(fēng)化的煤溫度降低到常溫，稱之為風(fēng)化。風(fēng)化后煤的物理化學(xué)。風(fēng)化后煤的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，失去活性，不會(huì)再發(fā)生自燃。性質(zhì)發(fā)生變化，失去活性，不會(huì)再發(fā)生自燃。）自燃階段：）自燃階段： 煤溫達(dá)到其自燃點(diǎn)后，若外界條件發(fā)生變化，溫度將煤溫達(dá)到其自燃點(diǎn)后，若外界條件發(fā)生變化，溫度將降下來(lái)，則進(jìn)入風(fēng)化狀態(tài)，若能得到充分的供氧風(fēng)，則發(fā)降下來(lái)，則進(jìn)入風(fēng)化狀態(tài)，若能得到充分的供氧風(fēng)，則發(fā)生燃燒，出現(xiàn)明火、煙霧、一氧化碳、二氧化碳以及各種生燃燒，出現(xiàn)明火、煙霧、一氧化碳、二氧化碳以及各種可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w。4）熄滅：）

13、熄滅：降到燃點(diǎn)以下。降到燃點(diǎn)以下。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.1 影響煤的自燃傾向性的因素影響煤的自燃傾向性的因素 1） 煤的變質(zhì)程度煤的變質(zhì)程度 各種煤都有發(fā)生自燃的可能，但是在褐煤礦井，煤化程度低的各種煤都有發(fā)生自燃的可能，但是在褐煤礦井，煤化程度低的一些煤層自然發(fā)火次數(shù)要多得多。煙煤礦井以開(kāi)采煤化程度最低的一些煤層自然發(fā)火次數(shù)要多得多。煙煤礦井以開(kāi)采煤化程度最低的長(zhǎng)焰煤和氣煤自燃的危險(xiǎn)性較大，貧煤就較小。在煤化程度高的無(wú)長(zhǎng)焰煤和氣煤自燃的危險(xiǎn)性較大，貧煤就較小。在煤化程度高的無(wú)煙煤礦井自燃火災(zāi)較為少見(jiàn)。所以可以認(rèn)為：煙煤礦井自燃火災(zāi)較為少

14、見(jiàn)。所以可以認(rèn)為：煤化程度愈高的煤自煤化程度愈高的煤自燃傾向性愈小。燃傾向性愈小。但是決不能以煤的煤化程度作為判定自燃傾向性大但是決不能以煤的煤化程度作為判定自燃傾向性大小的唯一標(biāo)志。因?yàn)樯a(chǎn)實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，煤化程度相同的煤有的小的唯一標(biāo)志。因?yàn)樯a(chǎn)實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn)，煤化程度相同的煤有的具有自燃特性，有的就不自燃。具有自燃特性，有的就不自燃。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.1 影響煤的自燃傾向性的因素影響煤的自燃傾向性的因素 2） 煤的水份煤的水份 煤的含水量是影響其氧化進(jìn)程的重要因素，在煤

15、的自煤的含水量是影響其氧化進(jìn)程的重要因素，在煤的自熱階段，由于水份的生成與蒸發(fā)必然消耗相當(dāng)?shù)臒崃俊Ｃ簾犭A段，由于水份的生成與蒸發(fā)必然消耗相當(dāng)?shù)臒崃?。煤體中外在水份沒(méi)有全部蒸發(fā)之前溫度很難上升到體中外在水份沒(méi)有全部蒸發(fā)之前溫度很難上升到100，這就是水份含量大的煤炭難以自燃的原因。這就是水份含量大的煤炭難以自燃的原因。 一定含量的水份有利于煤的自燃，而濕度過(guò)大，則會(huì)一定含量的水份有利于煤的自燃，而濕度過(guò)大，則會(huì)抑制煤的自燃。抑制煤的自燃。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃

16、煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的吸氧量與濕度之間的關(guān)系煤的吸氧量與濕度之間的關(guān)系下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.1 影響煤的自燃傾向性的因素影響煤的自燃傾向性的因素 3） 煤巖成份煤巖成份 按煤巖成份可將煤的類型分為：按煤巖成份可將煤的類型分為：暗煤、亮煤、鏡煤、絲煤暗煤、亮煤、鏡煤、絲煤 在組成煤炭的四種煤巖成份中，在組成煤炭的四種煤巖成份中，暗煤暗煤硬度也最大，占比重最大，硬度也最大，占比重最大，難以自燃。難以自燃。鏡煤與亮煤鏡煤與亮煤脆性大、易破裂，而且在其次生的裂隙中常脆性大、易破裂，而且在其次生的裂隙中常常充填有黃鐵礦，開(kāi)采中局碎

17、裂為微細(xì)的顆粒。細(xì)粒狀的煤?；螯S常充填有黃鐵礦，開(kāi)采中局碎裂為微細(xì)的顆粒。細(xì)粒狀的煤粒或黃鐵礦都有較高的自燃性，因它的氧化接觸面積大，著火溫度低。鐵礦都有較高的自燃性，因它的氧化接觸面積大，著火溫度低。絲絲煤煤結(jié)構(gòu)松散，著火點(diǎn)溫度低，僅為結(jié)構(gòu)松散，著火點(diǎn)溫度低，僅為190270，正是由于它的微孔，正是由于它的微孔松散結(jié)構(gòu)決定了它的吸氧性能特強(qiáng)。松散結(jié)構(gòu)決定了它的吸氧性能特強(qiáng)。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.1 影響煤的自燃傾向性的因素影響煤的自燃傾向性的因素 4） 煤的含硫量煤的含硫量 我

18、國(guó)許多高硫礦區(qū)如貴州的六枝，四川的中梁山、江西的萍我國(guó)許多高硫礦區(qū)如貴州的六枝，四川的中梁山、江西的萍鄉(xiāng)、英崗嶺，湖南的楊梅山，寧夏的石炭井均為自燃發(fā)火比較嚴(yán)重鄉(xiāng)、英崗嶺，湖南的楊梅山，寧夏的石炭井均為自燃發(fā)火比較嚴(yán)重的礦區(qū)。硫在煤中有三種存在形式：硫化鐵即的礦區(qū)。硫在煤中有三種存在形式：硫化鐵即黃鐵礦黃鐵礦(FeS2)、有機(jī)有機(jī)硫硫以及以及硫酸鹽硫酸鹽。對(duì)煤的自燃起主導(dǎo)作用的是對(duì)煤的自燃起主導(dǎo)作用的是硫化鐵硫化鐵，它的比熱小，它的比熱小，它與煤吸附相同的氧量而溫度的增值比煤大三倍，黃鐵礦的分解產(chǎn)它與煤吸附相同的氧量而溫度的增值比煤大三倍，黃鐵礦的分解產(chǎn)物氧化物氧化(Fe2O3)比煤的吸氧性更

19、強(qiáng)，能將吸附的氧比煤的吸氧性更強(qiáng)，能將吸附的氧(O2)轉(zhuǎn)讓給煤粒轉(zhuǎn)讓給煤粒使之發(fā)生自燃，所以認(rèn)為使之發(fā)生自燃，所以認(rèn)為黃鐵礦對(duì)煤的自燃過(guò)程起加速的作用黃鐵礦對(duì)煤的自燃過(guò)程起加速的作用。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.1 影響煤的自燃傾向性的因素影響煤的自燃傾向性的因素 5） 煤的粒度煤的粒度 完整的煤體一般不會(huì)發(fā)生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態(tài)存完整的煤體一般不會(huì)發(fā)生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態(tài)存在，其自燃性能將顯著提高。這是因?yàn)槠扑榈拿禾坎粌H與氧相接觸在，其自燃性能將顯著提高。這是因?yàn)?/p>

20、破碎的煤炭不僅與氧相接觸的表面積增大，而且著火溫度明顯降低。根據(jù)波蘭的試驗(yàn)，當(dāng)煙煤的表面積增大，而且著火溫度明顯降低。根據(jù)波蘭的試驗(yàn)，當(dāng)煙煤粒度直徑為粒度直徑為1.52mm時(shí)，其著火點(diǎn)溫度大多在時(shí)，其著火點(diǎn)溫度大多在330360；粒度；粒度直徑小于直徑小于1mm以下時(shí)，著火溫度可能低到以下時(shí)，著火溫度可能低到190220。因此，在礦。因此，在礦井里最易發(fā)生自燃火源的地方都是碎煤與煤粉集中堆積的地點(diǎn)，如井里最易發(fā)生自燃火源的地方都是碎煤與煤粉集中堆積的地點(diǎn)，如采空區(qū)的四周邊緣地帶，特別是工作面運(yùn)煤巷鏈板運(yùn)輸機(jī)尾煤粉堆采空區(qū)的四周邊緣地帶，特別是工作面運(yùn)煤巷鏈板運(yùn)輸機(jī)尾煤粉堆集的地方，受壓破裂的煤

21、柱和垮塌的煤壁，充滿煤粉與碎煤的煤壁集的地方，受壓破裂的煤柱和垮塌的煤壁，充滿煤粉與碎煤的煤壁裂隙以及煤巷局部冒高，在棚梁上形成浮煤堆積的地方。裂隙以及煤巷局部冒高，在棚梁上形成浮煤堆積的地方。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.2 煤的自燃傾向性鑒定方法煤的自燃傾向性鑒定方法 鑒定煤的自燃傾向性對(duì)于掌握自燃火災(zāi)的發(fā)生規(guī)律，鑒定煤的自燃傾向性對(duì)于掌握自燃火災(zāi)的發(fā)生規(guī)律，有針對(duì)性地采取防火措施具有重要意義。有針對(duì)性地采取防火措施具有重要意義。 目前常用測(cè)定煤的自燃傾向性的方法有：目前常用測(cè)定煤的

22、自燃傾向性的方法有： 1）著火溫度降低值測(cè)定法著火溫度降低值測(cè)定法 2）吸氧量測(cè)定法吸氧量測(cè)定法 3）重量測(cè)定方法重量測(cè)定方法 4）氧化速度測(cè)定法（又稱雙氧水法）氧化速度測(cè)定法（又稱雙氧水法） 5）差熱分析法差熱分析法 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.2 煤的自燃傾向性鑒定方法煤的自燃傾向性鑒定方法 1）著火溫度降低值測(cè)定法）著火溫度降低值測(cè)定法 處于自燃潛伏期的煤，在常溫條件下，吸氧后的著火處于自燃潛伏期的煤，在常溫條件下，吸氧后的著火溫度有不同程度的降低。在同一條件下，溫度有不同程度的降

23、低。在同一條件下，自燃傾向性大的自燃傾向性大的煤，易于氧化，著火溫度值降低的幅度較大。自燃傾向性煤，易于氧化，著火溫度值降低的幅度較大。自燃傾向性小的煤，著火溫度值降低較小。小的煤，著火溫度值降低較小。因此可用氧化前后著火溫因此可用氧化前后著火溫度差度差T作為表示煤的自燃傾向性的指標(biāo)。作為表示煤的自燃傾向性的指標(biāo)。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類 這種方法需測(cè)三種煤樣（原煤樣、還原煤樣和氧化煤樣）的著

24、火溫度，即這種方法需測(cè)三種煤樣（原煤樣、還原煤樣和氧化煤樣）的著火溫度，即T原原、T還還，和，和T氧氧，三種煤樣（粒度在，三種煤樣（粒度在0.15mm以下）的配制方法如下：以下）的配制方法如下：原煤樣：原煤樣： 煤樣：亞硝酸鈉（煤樣：亞硝酸鈉（NaNO2）1：0.75（重量比）（重量比）還原煤樣：還原煤樣： 煤樣：亞硝酸鈉：聯(lián)苯胺（煤樣：亞硝酸鈉：聯(lián)苯胺（NH 2COH4NH2）=1：0.75：0.025（重量比）（重量比）氧化煤樣：氧化煤樣： 取取lmg煤樣與濃度為煤樣與濃度為30的雙氧水（的雙氧水（H2O2）0.5mL混合密封，放置于暗處氧混合密封，放置于暗處氧化化24h，然后再暴露于空氣

25、中，然后再暴露于空氣中2h，使雙氧水蒸發(fā)，最后置放于溫度為，使雙氧水蒸發(fā)，最后置放于溫度為50的真空的真空干燥箱內(nèi)，經(jīng)干燥后的煤樣與亞硝酸鈉（干燥箱內(nèi)，經(jīng)干燥后的煤樣與亞硝酸鈉（NaNO2）按）按1：0.75（重量比）配制即（重量比）配制即得氧化煤樣。得氧化煤樣。 下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.2 煤的自燃傾向性鑒定方法煤的自燃傾向性鑒定方法 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類1）著火著火溫度溫度降低降低值測(cè)值測(cè)定法定法 11025496783 圖2-2 煤炭自燃傾向性測(cè)量示意圖1-加熱器; 2-煤樣管; 3-溫度計(jì); 4

26、-集氣管; 5-水槽; 6-三通閥7-梳形管; 8-聯(lián)結(jié)管; 9-吸氣球; 10-銅恒溫器; 11-變阻器111-加熱器加熱器; 2-煤樣管煤樣管; 3-溫度計(jì)溫度計(jì); 4-集氣管集氣管; 5-水槽水槽; 6-三通閥三通閥7-梳形管梳形管; 8-聯(lián)結(jié)管聯(lián)結(jié)管; 9-吸氣球吸氣球; 10-銅恒溫器銅恒溫器; 11-變阻器變阻器下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.2 煤的自燃傾向性鑒定方法煤的自燃傾向性鑒定方法 2）吸氧量測(cè)定法吸氧量測(cè)定法 煤在一定溫度

27、時(shí)的吸氧量越大，表明越易被氧化，因此越易自煤在一定溫度時(shí)的吸氧量越大，表明越易被氧化，因此越易自燃。所以可以用定溫下吸氧量的大小來(lái)衡量煤的自燃傾向性。燃。所以可以用定溫下吸氧量的大小來(lái)衡量煤的自燃傾向性。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類等級(jí)等級(jí)自燃傾向等級(jí)自燃傾向等級(jí) 褐煤、煙煤褐煤、煙煤 高硫煤、無(wú)煙煤高硫煤、無(wú)煙煤硫含量硫含量容易自燃容易自燃0.81.02.0%自燃自燃0.410.790.81.02.0%不易自燃不易自燃0.410.82.0%下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12.2 煤的自燃傾向性鑒定方法煤的自燃傾向性鑒定

28、方法 3）重量測(cè)定方法重量測(cè)定方法 據(jù)煤在氧化前后的重量增值來(lái)確定煤的自燃傾向性。據(jù)煤在氧化前后的重量增值來(lái)確定煤的自燃傾向性。 4）氧化速度測(cè)定法（又稱雙氧水法）氧化速度測(cè)定法（又稱雙氧水法） 此法以煤樣經(jīng)雙氧水處理時(shí)的溫升速度相產(chǎn)生的熱量作為自燃此法以煤樣經(jīng)雙氧水處理時(shí)的溫升速度相產(chǎn)生的熱量作為自燃傾向性指標(biāo)。傾向性指標(biāo)。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃3 煤的自燃傾向性鑒定方法與分類煤的自燃傾向性鑒定方法與分類 5）差熱分析法差熱分析法 根據(jù)不同傾向性的煤在相同條件下逐漸加溫所吸收的熱量和升根據(jù)不同傾向性的煤在相同條件下逐漸加溫所吸收的熱量和升溫的不同，通過(guò)差熱分析法測(cè)定差熱曲線，以確定

29、煤的自燃傾向性。溫的不同，通過(guò)差熱分析法測(cè)定差熱曲線，以確定煤的自燃傾向性。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 自燃發(fā)火：自燃發(fā)火：具有自燃的煤層被開(kāi)采破碎后在常溫下與具有自燃的煤層被開(kāi)采破碎后在常溫下與空氣接觸并發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱量使煤體溫度升高，出現(xiàn)明空氣接觸并發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱量使煤體溫度升高，出現(xiàn)明火和燃燒的現(xiàn)象。火和燃燒的現(xiàn)象。 在在礦井防滅火規(guī)范礦井防滅火規(guī)范中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即中規(guī)定出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一，即為自然發(fā)火。為自然發(fā)火。煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象，煤因自燃出現(xiàn)明火、火炭或煙霧等現(xiàn)象，由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空氣溫度升高至由于煤炭自熱而使煤體、圍巖或空

30、氣溫度升高至70以以上；由于煤炭自熱而分解出上；由于煤炭自熱而分解出CO、C2H4或其它指標(biāo)氣體，或其它指標(biāo)氣體，在空氣中的濃度超過(guò)預(yù)報(bào)指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢(shì)。在空氣中的濃度超過(guò)預(yù)報(bào)指標(biāo)，并呈逐漸上升趨勢(shì)。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃4煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 自燃發(fā)火期：自燃發(fā)火期：從煤層被開(kāi)采破碎接觸空氣之日起，至從煤層被開(kāi)采破碎接觸空氣之日起，至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升至燃點(diǎn)為止所經(jīng)歷時(shí)間，所經(jīng)歷出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升至燃點(diǎn)為止所經(jīng)歷時(shí)間，所經(jīng)歷的時(shí)間叫煤層的自然發(fā)火期，以的時(shí)間叫煤層的自然發(fā)火期，以月或天月或

31、天為單位。煤層的自為單位。煤層的自然發(fā)火期取決于煤的然發(fā)火期取決于煤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、被開(kāi)采破內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)、被開(kāi)采破壞后的堆積狀態(tài)參數(shù)壞后的堆積狀態(tài)參數(shù)(分散度分散度)、裂隙或空隙度、通風(fēng)供氧、裂隙或空隙度、通風(fēng)供氧、蓄熱和散熱等外部環(huán)境蓄熱和散熱等外部環(huán)境等因素。等因素。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃4 煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃4 煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期煤層的自然發(fā)火期估算方法煤層的自然發(fā)火期估算方法: : (1)統(tǒng)計(jì)比較法。統(tǒng)計(jì)比

32、較法。礦井開(kāi)工建設(shè)揭煤后，對(duì)已發(fā)生自礦井開(kāi)工建設(shè)揭煤后，對(duì)已發(fā)生自燃火災(zāi)的自然發(fā)火期進(jìn)行推算，并分煤層統(tǒng)計(jì)和比較，以燃火災(zāi)的自然發(fā)火期進(jìn)行推算，并分煤層統(tǒng)計(jì)和比較，以最短者作為煤層的自然發(fā)火期。計(jì)算自然發(fā)火期的關(guān)鍵是最短者作為煤層的自然發(fā)火期。計(jì)算自然發(fā)火期的關(guān)鍵是首先確定火源的位置。首先確定火源的位置。此法適用于生產(chǎn)礦井此法適用于生產(chǎn)礦井。 目前我國(guó)規(guī)定采用目前我國(guó)規(guī)定采用統(tǒng)計(jì)比較法統(tǒng)計(jì)比較法和和類比法類比法確定煤層的自確定煤層的自然發(fā)火期。然發(fā)火期。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃4 煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期 (2

33、)類比法。類比法。對(duì)于新建的開(kāi)采有自燃傾向性的煤層的礦對(duì)于新建的開(kāi)采有自燃傾向性的煤層的礦井，可根據(jù)地質(zhì)勘探時(shí)采集的煤樣所做的自燃傾向性鑒定井，可根據(jù)地質(zhì)勘探時(shí)采集的煤樣所做的自燃傾向性鑒定資料，并參考與之條件相似區(qū)或礦井，進(jìn)行類比而確定之，資料，并參考與之條件相似區(qū)或礦井，進(jìn)行類比而確定之，以供設(shè)計(jì)參考。以供設(shè)計(jì)參考。此法適用于新建礦井此法適用于新建礦井。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃4 煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期煤層自燃危險(xiǎn)程度及自然發(fā)火期延長(zhǎng)煤層自然發(fā)火期的途徑：延長(zhǎng)煤層自然發(fā)火期的途徑： (1)減小煤的氧化速度和氧化生熱減小煤的氧化速度和

34、氧化生熱。減小漏風(fēng)，降低。減小漏風(fēng)，降低自熱區(qū)內(nèi)的氧濃度；選擇分子直徑較小、效果好的阻化劑自熱區(qū)內(nèi)的氧濃度；選擇分子直徑較小、效果好的阻化劑或固體漿材，噴灑在碎煤或壓注至煤體內(nèi)使其充填煤體的或固體漿材，噴灑在碎煤或壓注至煤體內(nèi)使其充填煤體的裂隙，阻止氧分子向孔內(nèi)擴(kuò)散。裂隙，阻止氧分子向孔內(nèi)擴(kuò)散。 (2)增加散熱強(qiáng)度，降低溫升速度增加散熱強(qiáng)度，降低溫升速度。增加遺煤的分散。增加遺煤的分散度以增加表面散熱量；對(duì)于處于低溫時(shí)期的自熱煤體可用度以增加表面散熱量；對(duì)于處于低溫時(shí)期的自熱煤體可用增加通風(fēng)強(qiáng)度的方法來(lái)增加散熱；增加煤體濕度。增加通風(fēng)強(qiáng)度的方法來(lái)增加散熱；增加煤體濕度。下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返

35、回2022-3-12 煤炭自燃傾向性是煤的一種自然屬性。實(shí)驗(yàn)證明，它煤炭自燃傾向性是煤的一種自然屬性。實(shí)驗(yàn)證明，它取決于煤在常溫下的氧化能力，是煤層發(fā)生自燃的基本條取決于煤在常溫下的氧化能力，是煤層發(fā)生自燃的基本條件。然而在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，一個(gè)煤層或礦井自然發(fā)火的危險(xiǎn)件。然而在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，一個(gè)煤層或礦井自然發(fā)火的危險(xiǎn)程度并不完全取決于煤的自燃傾向性，在一定程度上還受程度并不完全取決于煤的自燃傾向性，在一定程度上還受煤層的地質(zhì)賦存條件煤層的地質(zhì)賦存條件、開(kāi)拓開(kāi)拓、開(kāi)采開(kāi)采和和通風(fēng)條件通風(fēng)條件的影響。的影響。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃5 煤層自燃的外在影響因素煤層自燃的外在影響因素下一頁(yè)上一頁(yè)回

36、主目錄O返回2022-3-12 1 1）煤層地質(zhì)賦存條件煤層地質(zhì)賦存條件 據(jù)統(tǒng)計(jì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，80的自燃火災(zāi)是發(fā)生在的自燃火災(zāi)是發(fā)生在厚煤層開(kāi)采厚煤層開(kāi)采中。據(jù)中。據(jù)鶴崗礦區(qū)統(tǒng)計(jì)，鶴崗礦區(qū)統(tǒng)計(jì)，86的自燃火災(zāi)發(fā)生在的自燃火災(zāi)發(fā)生在5m以上的厚煤層中。以上的厚煤層中。在國(guó)外，西德魯爾礦區(qū)在國(guó)外，西德魯爾礦區(qū)80的產(chǎn)量來(lái)自薄及中厚煤層的產(chǎn)量來(lái)自薄及中厚煤層(2m以下以下)，但，但2m以上厚度的煤層自然發(fā)火次數(shù)占總數(shù)的一半。以上厚度的煤層自然發(fā)火次數(shù)占總數(shù)的一半。厚煤層容易自然發(fā)火的原因，一是難以全部采出，遺留大厚煤層容易自然發(fā)火的原因，一是難以全部采出，遺留大量浮煤與殘柱；二是采區(qū)回采時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，大大超過(guò)了煤層量浮煤與殘柱；二是采區(qū)回采時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，大大超過(guò)了煤層的自然發(fā)火期；三是開(kāi)采壓力大，煤壁受壓容易破裂。的自然發(fā)火期；三是開(kāi)采壓力大，煤壁受壓容易破裂。 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃5 煤層自燃的外在影響因素煤層自燃的外在影響因素下一頁(yè)上一頁(yè)回主目錄O返回2022-3-12 1）煤層地質(zhì)賦存條件煤層地質(zhì)賦存條件煤層傾角和厚度對(duì)自燃的影響煤層傾角和厚度對(duì)自燃的影響 第第二二章章 煤的自燃煤的自燃5煤層自燃的外在影響因素煤層自燃的