基于儲運現狀的煤炭白燃影響因素分析

陳穎

【摘要】煤的自燃是由于內層煤通風不好，導致熱量積累引起，所以.煤的自燃都是從內開始，逐漸向外擴展。因此露天煤礦、煤層露頭以及煤堆都是容易引起煤自燃的場所。煤的自燃不但浪費寶貴的煤炭資源，而且影響煤炭的安全生產、儲運和環保。由于受地面儲運現狀的限制，長期以來一些基本措施得不到落實，儲運過程煤炭自燃問題沒有得到根本解決。

【關鍵詞】儲運現狀 煤炭自燃 影響因素 措施

一、煤炭的儲運現狀

（一）儲存條件

大型煤場一般都是露天堆放煤，在雨雪天氣、日曬等自然條件下，其中的水分含量發生著變化。水分含量是影響煤炭化學性質的一種重要因素。因此，不同的煤堆，同一煤堆的不同部位發生自燃的可能性都不同。一般在降水季節，煤層被雨水滲透，如果管理疏忽，煤堆中的大量雨水從底部排出時，把煤中的灰分和末粉一起帶走，煤層變得很疏松，尤其在底部形成了許多空洞，這些空洞給熱量的聚積提供了條件。每年秋后，天干物燥，是煤自燃的多發季節。

煤堆場地選擇不當，地面不平整，沒有進行水泥地面硬化，存在坑洼地點，或者沒有設置專門的排水溝，從而造成積水：煤堆維護不夠，頂部出現大面積的凹陷，測溫、降溫措施缺乏：堆煤方位不當，煤堆的方向以東西方向取長，增加了陽光照射的時間，從而增加了煤堆中太陽輻射的熱量聚集。每座煤堆應堆成長方形，并使煤堆的長度方向與當地主導風向平行，如果是垂直或斜交時，會增加煤堆的漏風量，與空氣接觸的機會加強：堆煤方式也影響儲存條件，應盡量選擇在夜間或較低溫度下堆煤，如果在正午太陽光下堆煤，會增加煤堆中熱量的攜帶。同時，大風天氣更有利于煤堆的自燃。

（二）運輸條件

煤炭儲運過程預防自燃是一個系統工程，需要在儲存、運輸整個過程中各部門協調進行，但火車行車過程各站點現場協調不夠，導致運輸過程沒有采取任何防護和監測煤炭自燃的措施。

按規定，鐵路貨運各公司會委托專業檢測部門做煤炭自燃傾向性技術鑒定，鑒定的內容包括測定煤的揮發份含量、最低著火溫度、自燃發火期、自燃傾向性等指標。但是實際運作中會存在弄虛作假，應付差事。筆者在現場曾發現過一些虛假的煤質鑒定報告，這些報告中往往把I級容易自燃的煤鑒定為III級不易自燃的煤，目的是能通過檢查，裝車運輸，這些煤運輸過程引起自燃是必然的。

二、煤炭自燃的影響因素分析

（一）煤中水分含量的影響

對于易自燃的煤堆常常用灑水的辦法來抑制煤的自燃，因為大量的水分會起到冷卻降溫的作用，但是，如果煤中的水分剛剛適宜的話，則會對煤的自燃起到推波助瀾的作用。當煤吸附水分會釋放大量的熱量，這份熱量會促使煤中發生各種反應，如煤中硫的酸化，放出的熱量又加速其它氧化反應過程，加劇了煤的自燃，所以煤的濕度較大時，煤的自燃周期縮短。研究表明，增加1%的含水量將使煤溫升高17℃。然而，如果煤的濕度過大，煤浸入水中，此時水分起到了阻止煤直接接觸氧氣發生氧化反應的作用。此外，水的蒸發要消耗大量的熱量，煤的含水量越大，蒸發時間越長，這一階段的煤溫度不會顯著增加。據分析，煤炭自燃之前的總水分為5%-7%。當煤炭含水量達到12%時，不發生自燃。

一般來說，用灑水的方法使煤堆冷卻降溫是可行的方法，但是對于已經產生自發熱的煤堆來說冷卻水很難將全部的煤浸透，煤堆中部分溫度仍然會繼續上升，此時不宜用水冷卻。

（二）通風的影響

加強通風可以阻止熱量集聚，而減少通風是為了阻止空氣的供給，達到窒息的目的，那么在防止煤炭自燃應該加強還是減少通風呢？理論上講，在松散的煤堆中，煤與不流通的空氣接觸，發生完全氧化反應，將使其溫度上升。當高速流通的空氣在煤中提供氧氣的同時也會帶走大量的熱，而低速則恰好相反，盡管也提供相當數量的氧氣但卻不能帶走其自發產生的熱量。通風方法不當或通風強度不夠時，不但起不到降溫的作用反而提供了足夠的空氣，容易引起自燃。因此，既要加強通風散熱而又不讓空氣與煤炭直接接觸是最好的辦法。如在火車運輸過程，可以采取這樣的措施，車廂內部從前至后安裝幾排導管（選用輕質、易導熱的材質），導管四周填實煤炭，這樣通過管道內的通風可將車廂中部的熱量帶走，又避免了空氣與煤炭的直接接觸。

（三）煤堆粒度大小的影響

一般來說，煤的粒度大小與自然發熱成反比的關系，顆粒越小其表面積越大，與空氣的接觸越充分，氧化反應越劇烈，越容易自燃。但是粒度很小的話，煤堆容易壓實，導致煤堆縫隙小，減少了空氣的進入，因而窒息效果好，反而不容易自燃。

露天堆煤時，粉煤容易壓緊，而塊煤間隙大，存在許多空洞，這些空洞給煤的氧化創造了條件。考慮堆置的穩固性，使煤堆不致于坍塌，一般會將其細度控制在一定范圍。另外，塊煤和粉煤分開堆放儲存，以便采取不同的防自燃措施也是行之有效的。

（四）煤堆測溫位置的確定

及時掌握儲煤的升溫情況是防止煤炭自燃的有效措施。當前，煤場對煤堆溫度的檢測最常用的是定期用測溫儀插入煤堆內部進行測定，一般選擇幾個不同深度的位置測溫。據研究，容易發生自燃的部位既不在煤堆的表面，也不在煤堆深部，而在表層以下某位置。煤在自然堆積（無壓實）狀態下，可分為三層，一是冷卻層：從煤堆的表層約0.5-1.5m厚，該層煤較松散，與空氣接觸充分，雖然會發生氧化反應，但因散熱條件好，所以一般不會發生自燃。二是氧化層：該層位于冷卻層以下，厚度在1-4m左右，既有空氣漏入，散熱條件又不是很好，所以具備煤自燃的所有條件，達到自然發火期即會自燃。三是窒息層：該層位于氧化層以下，煤層相對壓實，供氧不充分，且含水率較高，氧化程度較低，不易發生自燃。實際中，往往會把煤堆壓實后儲存，導致孔隙率減小，煤堆氧化層的深度也相應減小。因此，應根據實際情況確定氧化層的深度，現場測溫的位置應該重點布置在氧化層及以下，才能通過測溫來正確反映煤堆自燃的征兆。

三、結論

目前，煤礦井下的自燃問題普遍采取改進開拓開采技術預防自燃，增阻、均壓等方法減少漏風防滅火，介質法防滅火等措施來預防或減少自燃火災，并且取得了明顯的效果。相對于煤礦井下預防煤炭自燃的措施，地面預防自燃的措施應該更簡便和易于實現。