地下煤层为什么会自燃?是什么引起了燃烧?

地下煤层的自燃有两个原因,一个是内因,即煤自身引起的。因为煤的主要成分是炭,和空气接触时氧化,氧化时散发热量,若此时空

气流通,热量就会很快散失。一旦空气不流通,热量聚集到一定程度,煤层就会自燃。

另一个引发煤层自燃的原因可能是由于矿井下电线短路引起的,电火花点燃瓦斯,然后使整个煤层自燃。不过,煤层自燃最关键的问题是空气流通。如,地下废矿区,那里的

空气不流通,以前剩下的煤逐渐氧化,产生的热量无法散发,最后只能导致煤炭自燃。 天山南北坡的煤层自燃大都是这种情况。

一般的地下煤层自燃面积比较大,很难控制。据了解,大同煤矿已投入巨资整治了多年,还是没有完全治理好。主要是因为过去无法确定其燃烧范围,不过现在遥感技术可以根据自燃温度的高低、煤层自燃产生的三氧化二铁的颜色,基本控制自燃

范围。确定好范围以后,煤层自燃就容易治理了。矿井下煤层自燃,一般的治理方法是密闭自燃区,如果煤层自燃严重,可以用灭火器,但是这种措施成本较高。采取“注入泥浆法”效果更好,具体的做法是在地表钻孔,然后就地取材将泥和水按1:4或1:5的

比例和成泥浆注入到燃烧煤层上压住火焰,消除自燃。

煤体要发生自燃必须具备以下三个条件:

①具有低温氧化性,即有自燃倾向的煤以破碎状态存在

②有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤

③空气流动速度适中,使破裂煤体有积聚氧化热的环境。

在上述3个条件同时具备的状态下,持续一定的时间,使煤体可以达到着火温度,产生自燃。

煤的自燃发展,一般要经过三个时期,即准备时期,又称潜伏期自热期最后进入燃烧期。

1.潜伏时期。煤自燃的潜伏时期即煤的低温氧化过程,潜伏时期即准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件,如褐煤几乎没有准备时期,而烟煤则需要一个相当长的准备时期。

2.自热期。经过潜伏期,煤的氧化速度增加,不稳定的氧化物先后分解成水、二氧化碳和一氧化碳。氧化产生的热量使煤的温度上升,当温度超过临界温度T=60~80℃时,煤的温度急剧增加,氧化加剧,煤开始出现矸馏,生成碳氢化合物、氢气、一氧化碳、二氧化碳等火灾气体,煤呈赤热状态,当到达着火温度以上时便燃着。这一阶段就是煤的自热阶段,又称煤的自热期。

3.燃烧期。这一时期是煤从低温氧化发展成自燃的最后的一个阶段。主要特征是:空气中氧含量显著减少,二氧化碳的数量倍增,同时由于燃烧不完全和二氧化碳的分解,而产生较多的一氧化碳,巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾,有时还出现明火,火源温度达到1000℃左右。


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