影響煤炭自然發(fā)火的因素

影響煤層自然發(fā)火的因素主要有： 1、煤的自燃性能 煤的自燃性能主要受下列因素影響： 1）煤的分子結(jié)構(gòu)，研究表明，煤的氧化能力主要取決于含氧官能團(tuán)多少和分子結(jié)構(gòu)的疏密程度。隨煤化程度增高，煤中含氧官能團(tuán)減少，孔隙度減小，分子結(jié)構(gòu)變得緊密。 ２）煤化程度，煤化程度是影響煤炭自燃傾向性的決定性因素。就整體而言，煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低，即自燃傾向性從褐煤、長(zhǎng)焰煤、煙煤、焦煤至無(wú)煙煤逐漸減小；局部而言，煤層的自燃傾向性與煤化程度之間表現(xiàn)出復(fù)雜的關(guān)系，即同一煤化程度的煤在不同的地區(qū)和不同的礦井，其自燃傾向性可能有較大的差異。 3）煤巖成分，煤巖成分對(duì)煤的自燃傾向性表現(xiàn)出一定的影響，但不是決定性的因素。各種單一的煤巖成分具有不同的氧化活性，其氧化能力按鏡煤＞亮煤＞暗煤＞絲煤的順序遞減。 4）煤中的瓦斯含量，煤中瓦斯存在和放散影響吸氧和氧化過(guò)程進(jìn)行，它類似用惰性氣體稀釋空氣對(duì)氧化發(fā)生的影響。 5）水分，煤的外在和內(nèi)在水份以及空氣中的水蒸汽對(duì)褐煤和煙煤在低溫氧化階段起一定的影響，既有加速氧化的一面，也有阻滯氧化的因素。 6）煤中硫和其它礦物質(zhì)，煤中含有的硫和其它催化劑，則會(huì)加速煤的氧化過(guò)程。統(tǒng)計(jì)資料表明，含硫大于３％的煤層均為自然發(fā)火的煤層，其中包括無(wú)煙煤。 2、開(kāi)采技術(shù) 開(kāi)采技術(shù)對(duì)自然發(fā)火的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 1）礦井開(kāi)拓方式和采區(qū)巷道布置，既決定保護(hù)煤柱的數(shù)量及其大小，又決定所留煤柱受壓與碎裂程度，既決定可燃物的分布和集中情況，又決定向這些可燃物供風(fēng)的時(shí)間。 2）回采方法和回采工藝，但其決定的因素是回采率和工作面推進(jìn)速度。 3、影響采空區(qū)自燃的因素 １）采空區(qū)三帶劃分 對(duì)于后”U”通風(fēng)系統(tǒng)(一源一匯)的采空區(qū)，按漏風(fēng)大小和遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶：散熱帶Ⅰ（寬度為L(zhǎng)₁）、自燃帶Ⅱ（寬度為L(zhǎng)₂）和窒息（不自燃）帶Ⅲ（如圖10－3－1）?？拷ぷ髅娴牟煽諈^(qū)內(nèi)冒落巖石處于自由堆積狀態(tài)，空隙度大，漏風(fēng)大，氧化生熱小而散發(fā)熱量多，故不能發(fā)生自燃，叫散熱帶。其寬度大約5～20ｍ。自燃帶Ⅱ中巖石的空隙度較小，因而漏風(fēng)小，蓄熱條件較好，如果該帶的條件保持時(shí)間超過(guò)其自然發(fā)火期，就可能自燃。故此帶稱為自燃帶。其寬度取決于頂板巖性、工作面推進(jìn)速度、漏風(fēng)通風(fēng)壓差，一般寬度為20~70ｍ。自燃帶向采空區(qū)內(nèi)部延深，便是第Ⅲ帶。由于該帶距工作面較遠(yuǎn)，漏風(fēng)甚小或消失，氧濃度低，不具備自燃條件。故此帶處于惰化狀態(tài)，已經(jīng)發(fā)生自大在燃的遺煤也能窒息，故叫窒息（不自燃）帶。 確定劃分三帶的指標(biāo)有三種： ①采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)速V（V>0.9m/s為散熱帶；0.9≥V≥0.02m/s為自燃帶；∨＜0.02m/s為自窒息帶。）； ②采空區(qū)氧濃度（C）分布（認(rèn)為C＜8%為窒息帶，C≥8%為自燃帶）； ③采空區(qū)遺煤溫升速度（dt>1℃/d為自燃帶）。由于缺少深入的理論研究和試驗(yàn)結(jié)果，此指標(biāo)目前尚難以應(yīng)用。 圖10-3-1 采空區(qū)散熱、自燃、窒息三帶分布示意圖 ２）采空區(qū)遺煤自燃的條件及其影響因素，設(shè)自燃帶的最大寬度為L(zhǎng)₁+L₂，工作面的推進(jìn)速度為V，自然發(fā)火期為τ_S，在自燃帶內(nèi)煤暴露于空氣的最長(zhǎng)時(shí)間為τ(月)，當(dāng): τ_S≤(L₁+L₂) / V 10 -3-4 時(shí)，說(shuō)明自燃帶內(nèi)有△L=L₁+L₂-Vτ_S寬度存在時(shí)間超過(guò)自然發(fā)火期，有自燃危險(xiǎn)。由此可見(jiàn)，采空區(qū)遺煤自燃與否主要取決于工作面的推進(jìn)速度和自燃帶最大寬度L₁+L₂（ｍ）。 4、漏風(fēng) 在煤炭氧化過(guò)程的熱平衡關(guān)系中，漏風(fēng)起兩方面的作用：一是向煤提供氧化所必須的氧氣，促進(jìn)氧化發(fā)展；二是帶走氧化生成的熱量，降低煤溫，抑制氧化過(guò)程發(fā)展。采空區(qū)及煤柱的漏風(fēng)強(qiáng)度在0.1～0.24 m³/(min.m²) 時(shí)容易自然發(fā)火。有的作者認(rèn)為不會(huì)導(dǎo)致自燃的極限風(fēng)速低于０.０2～0.05 m³/(min.m²)；封閉采空區(qū)密閉墻漏風(fēng)壓差在300Pa、漏風(fēng)強(qiáng)度在０.02～1.2m³/(min.m²) 時(shí)容易自然發(fā)火的^{[ 136 ]}。把風(fēng)速控制在易燃風(fēng)速區(qū)之外，是從通風(fēng)的角度預(yù)防自然發(fā)火的原則。 5、地質(zhì)因素 地質(zhì)因素主要有：１）傾角。２）煤層厚度。表10—3—1為傾角和厚度對(duì)自燃影響的部分統(tǒng)計(jì)資料。３）地質(zhì)構(gòu)造。在有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū)，自燃危險(xiǎn)性加劇。４）開(kāi)采深度。煤層賦存太深或太淺都會(huì)增加自然發(fā)火的危險(xiǎn)性。 表10—3—1 煤層傾角和厚度對(duì)自燃影響 傾角 發(fā)火次數(shù) 比例,% 煤層厚度 發(fā)火次數(shù) 比例,% 緩傾斜 55 16 中厚以下 56 16 傾斜 121 34 厚煤層 135 38 急傾斜 176 54 特厚煤層 161 46 關(guān)鍵詞：煤炭因素自然