基于储运现状的煤炭自燃影响因素分析*

杨虹霞

兰州资源环境职业技术学院

煤的自燃是由于内层煤通风不好，导致热量积累引起，所以煤的自燃都是从内开始，逐渐向外扩展。因此露天煤矿、煤层露头以及煤堆都是容易引起煤自燃的场所。煤的自燃不但浪费宝贵的煤炭资源，而且影响煤炭的安全生产、储运和环保[1]。由于受地面储运现状的限制，长期以来一些基本措施得不到落实，储运过程煤炭自燃问题没有得到根本解决。

1 煤炭的储运现状

1.1 储存条件

大型煤场一般都是露天堆放煤，在雨雪天气、日晒等自然条件下，其中的水分含量发生着变化。水分含量是影响煤炭化学性质的一种重要因素。因此，不同的煤堆，同一煤堆的不同部位发生自燃的可能性都不同。一般在降水季节，煤层被雨水渗透，如果管理疏忽，煤堆中的大量雨水从底部排出时，把煤中的灰分和末粉一起带走，煤层变得很疏松，尤其在底部形成了许多空洞，这些空洞给热量的聚积提供了条件。每年秋后，天干物燥，是煤自燃的多发季节。

煤堆场地选择不当，地面不平整，没有进行水泥地面硬化，存在坑洼地点，或者没有设置专门的排水沟，从而造成积水；煤堆维护不够，顶部出现大面积的凹陷，测温、降温措施缺乏；堆煤方位不当，煤堆的方向以东西方向取长，增加了阳光照射的时间，从而增加了煤堆中太阳辐射的热量聚集。每座煤堆应堆成长方形，并使煤堆的长度方向与当地主导风向平行，如果是垂直或斜交时，会增加煤堆的漏风量，与空气接触的机会加强；堆煤方式也影响储存条件，应尽量选择在夜间或较低温度下堆煤，如果在正午太阳光下堆煤，会增加煤堆中热量的携带。同时，大风天气更有利于煤堆的自燃。

煤堆的深度不同，如果煤堆太大太高，不仅测温措施不能到位，其他措施，如喷淋冷却、翻晒等也不易做到，留下自燃的隐患。相邻两煤堆之间没有留一定的防火间距，也增加自燃的可能性，一旦发生自燃也容易引起周围的煤燃烧。另外不同煤质的煤混放、混堆，块煤和粉煤一起贮存，都容易引起自燃。

由于销售、运输等问题，堆放时间长，超过自然发火期的现象也常发生。

煤场现场使用煤堆测温仪定期测温，这种测温方法无法准确、严格地确定测温位置，使得测温措施流于形式，不能及时掌握自燃的先兆[2-3]。

1.2 运输条件

铁路是煤炭运输的主要方式，铁路运输过程量大路程远，时间较长，加上铁路部门有严格的行车秩序和运行规则的限制，导致一些措施根本无法采取和执行。特别是煤炭运力紧张的时节，可能造成滞留等现象。由于铁路运力不足，公路运输作为辅助运输手段，对煤炭的运输也起到了重要作用。公路主要承担短距离的煤炭运输，特别是乡镇煤矿生产规模小，布点分散，主要靠汽车将大量煤炭集运到铁路车站。

煤炭储运过程预防自燃是一个系统工程，需要在储存、运输整个过程中各部门协调进行，但火车行车过程各站点现场协调不够，导致运输过程没有采取任何防护和监测煤炭自燃的措施。

按规定，铁路货运各公司会委托专业检测部门做煤炭自燃倾向性技术鉴定，鉴定的内容包括测定煤的挥发份含量、最低着火温度、自燃发火期、自燃倾向性等指标。但是实际运作中会存在弄虚作假，应付差事。笔者在现场曾发现过一些虚假的煤质鉴定报告，这些报告中往往把Ⅰ级容易自燃的煤鉴定为Ⅲ级不易自燃的煤，目的是能通过检查，装车运输，这些煤运输过程引起自燃是必然的[4-5]。

2 煤炭自燃的影响因素分析

煤炭自燃的影响因素很多，决定性的因素是煤的自燃倾向性，对于自燃倾向性为自燃和容易自燃的煤种来说，储运现状条件是影响其自燃的重要因素，如煤中水分应该保持多少最有利于防止自燃，通风的利与弊，煤颗粒大小如何决定自燃的难易程度，煤堆测温位置的不同对防自燃的作用等，下面来分析这几个影响煤炭自燃的因素并加以明确。

2.1 煤中水分含量的影响

对于易自燃的煤堆常常用洒水的办法来抑制煤的自燃，因为大量的水分会起到冷却降温的作用，但是，如果煤中的水分刚刚适宜的话，则会对煤的自燃起到推波助澜的作用。当煤吸附水分会释放大量的热量，这份热量会促使煤中发生各种反应，如煤中硫的酸化，放出的热量又加速其它氧化反应过程，加剧了煤的自燃，所以煤的湿度较大时，煤的自燃周期缩短。研究表明，增加1%的含水量将使煤温升高17℃。然而，如果煤的湿度过大，煤浸入水中，此时水分起到了阻止煤直接接触氧气发生氧化反应的作用。此外，水的蒸发要消耗大量的热量，煤的含水量越大，蒸发时间越长，这一阶段的煤温度不会显着增加。据分析，煤炭自燃之前的总水分为5%～7%。当煤炭含水量达到12%时，不发生自燃。

一般来说，用洒水的方法使煤堆冷却降温是可行的方法，但是对于已经产生自发热的煤堆来说冷却水很难将全部的煤浸透，煤堆中部分温度仍然会继续上升，此时不宜用水冷却[5]。

2.2 通风的影响

加强通风可以阻止热量集聚，而减少通风是为了阻止空气的供给，达到窒息的目的，那么在防止煤炭自燃应该加强还是减少通风呢？理论上讲，在松散的煤堆中，煤与不流通的空气接触，发生完全氧化反应，将使其温度上升。当高速流通的空气在煤中提供氧气的同时也会带走大量的热，而低速则恰好相反，尽管也提供相当数量的氧气但却不能带走其自发产生的热量。通风方法不当或通风强度不够时，不但起不到降温的作用反而提供了足够的空气，容易引起自燃。因此，既要加强通风散热而又不让空气与煤炭直接接触是最好的办法。如在火车运输过程，可以采取这样的措施，车厢内部从前至后安装几排导管（选用轻质、易导热的材质），导管四周填实煤炭，这样通过管道内的通风可将车厢中部的热量带走，又避免了空气与煤炭的直接接触[5]。

2.3 煤堆粒度大小的影响

一般来说，煤的粒度大小与自然发热成反比的关系，颗粒越小其表面积越大，与空气的接触越充分，氧化反应越剧烈，越容易自燃。但是粒度很小的话，煤堆容易压实，导致煤堆缝隙小，减少了空气的进入，因而窒息效果好，反而不容易自燃。

露天堆煤时，粉煤容易压紧，而块煤间隙大，存在许多空洞，这些空洞给煤的氧化创造了条件。考虑堆置的稳固性，使煤堆不致于坍塌，一般会将其细度控制在一定范围。另外，块煤和粉煤分开堆放储存，以便采取不同的防自燃措施也是行之有效的[6]。

2.4 煤堆测温位置的确定

及时掌握储煤的升温情况是防止煤炭自燃的有效措施。当前，煤场对煤堆温度的检测最常用的是定期用测温仪插入煤堆内部进行测定，一般选择几个不同深度的位置测温。据研究，容易发生自燃的部位既不在煤堆的表面，也不在煤堆深部，而在表层以下某位置。煤在自然堆积（无压实）状态下，可分为三层，一是冷却层：从煤堆的表层约0.5～1.5m厚，该层煤较松散，与空气接触充分，虽然会发生氧化反应，但因散热条件好，所以一般不会发生自燃。二是氧化层：该层位于冷却层以下，厚度在1～4m左右，既有空气漏入，散热条件又不是很好，所以具备煤自燃的所有条件，达到自然发火期即会自燃。三是窒息层：该层位于氧化层以下，煤层相对压实，供氧不充分，且含水率较高，氧化程度较低，不易发生自燃。实际中，往往会把煤堆压实后储存，导致孔隙率减小，煤堆氧化层的深度也相应减小。因此，应根据实际情况确定氧化层的深度，现场测温的位置应该重点布置在氧化层及以下，才能通过测温来正确反映煤堆自燃的征兆[6]。

[1] 宋元文.煤矿灾害防治技术[M].兰州:甘肃科学技术出版社,2007

[2] 肖华,戚晟德.露天煤矿、煤场储存煤自燃的原因分析及预防处理[J].甘肃科技,2016,32(5):63-64

[3] 康青春,贾立军.防火防爆技术[M].北京:化学工业出版社,2013

[4] 蒋军成.事故调查与分析技术[M].北京:化学工业出版社,2015

[5] 孙有仙,杨虹霞.煤炭储运过程自燃现状剖析[J].甘肃科技,2011,(21):71-73

[6] 胡明红,王红汉,范喜生.煤堆自燃原因分析与防治措施[J].工业安全与防尘,2001,(1):25-27