基于儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)狀的煤炭白燃影響因素分析

陳穎

【摘要】煤的自燃是由于內(nèi)層煤通風(fēng)不好，導(dǎo)致熱量積累引起，所以.煤的自燃都是從內(nèi)開(kāi)始，逐漸向外擴(kuò)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(chǎng)所。煤的自燃不但浪費(fèi)寶貴的煤炭資源，而且影響煤炭的安全生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和環(huán)保。由于受地面儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)狀的限制，長(zhǎng)期以來(lái)一些基本措施得不到落實(shí)，儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程煤炭自燃問(wèn)題沒(méi)有得到根本解決。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)運(yùn)現(xiàn)狀 煤炭自燃 影響因素 措施

一、煤炭的儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)狀

（一）儲(chǔ)存條件

大型煤場(chǎng)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(fā)生著變化。水分含量是影響煤炭化學(xué)性質(zhì)的一種重要因素。因此，不同的煤堆，同一煤堆的不同部位發(fā)生自燃的可能性都不同。一般在降水季節(jié)，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(shí)，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(fā)季節(jié)。

煤堆場(chǎng)地選擇不當(dāng)，地面不平整，沒(méi)有進(jìn)行水泥地面硬化，存在坑洼地點(diǎn)，或者沒(méi)有設(shè)置專門的排水溝，從而造成積水：煤堆維護(hù)不夠，頂部出現(xiàn)大面積的凹陷，測(cè)溫、降溫措施缺乏：堆煤方位不當(dāng)，煤堆的方向以東西方向取長(zhǎng)，增加了陽(yáng)光照射的時(shí)間，從而增加了煤堆中太陽(yáng)輻射的熱量聚集。每座煤堆應(yīng)堆成長(zhǎng)方形，并使煤堆的長(zhǎng)度方向與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向平行，如果是垂直或斜交時(shí)，會(huì)增加煤堆的漏風(fēng)量，與空氣接觸的機(jī)會(huì)加強(qiáng)：堆煤方式也影響儲(chǔ)存條件，應(yīng)盡量選擇在夜間或較低溫度下堆煤，如果在正午太陽(yáng)光下堆煤，會(huì)增加煤堆中熱量的攜帶。同時(shí)，大風(fēng)天氣更有利于煤堆的自燃。

（二）運(yùn)輸條件

煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)過(guò)程預(yù)防自燃是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要在儲(chǔ)存、運(yùn)輸整個(gè)過(guò)程中各部門協(xié)調(diào)進(jìn)行，但火車行車過(guò)程各站點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)不夠，導(dǎo)致運(yùn)輸過(guò)程沒(méi)有采取任何防護(hù)和監(jiān)測(cè)煤炭自燃的措施。

按規(guī)定，鐵路貨運(yùn)各公司會(huì)委托專業(yè)檢測(cè)部門做煤炭自燃傾向性技術(shù)鑒定，鑒定的內(nèi)容包括測(cè)定煤的揮發(fā)份含量、最低著火溫度、自燃發(fā)火期、自燃傾向性等指標(biāo)。但是實(shí)際運(yùn)作中會(huì)存在弄虛作假，應(yīng)付差事。筆者在現(xiàn)場(chǎng)曾發(fā)現(xiàn)過(guò)一些虛假的煤質(zhì)鑒定報(bào)告，這些報(bào)告中往往把I級(jí)容易自燃的煤鑒定為III級(jí)不易自燃的煤，目的是能通過(guò)檢查，裝車運(yùn)輸，這些煤運(yùn)輸過(guò)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(duì)于易自燃的煤堆常常用灑水的辦法來(lái)抑制煤的自燃，因?yàn)榇罅康乃謺?huì)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(huì)對(duì)煤的自燃起到推波助瀾的作用。當(dāng)煤吸附水分會(huì)釋放大量的熱量，這份熱量會(huì)促使煤中發(fā)生各種反應(yīng)，如煤中硫的酸化，放出的熱量又加速其它氧化反應(yīng)過(guò)程，加劇了煤的自燃，所以煤的濕度較大時(shí)，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(guò)大，煤浸入水中，此時(shí)水分起到了阻止煤直接接觸氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)的作用。此外，水的蒸發(fā)要消耗大量的熱量，煤的含水量越大，蒸發(fā)時(shí)間越長(zhǎng)，這一階段的煤溫度不會(huì)顯著增加。據(jù)分析，煤炭自燃之前的總水分為5%-7%。當(dāng)煤炭含水量達(dá)到12%時(shí)，不發(fā)生自燃。

一般來(lái)說(shuō)，用灑水的方法使煤堆冷卻降溫是可行的方法，但是對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生自發(fā)熱的煤堆來(lái)說(shuō)冷卻水很難將全部的煤浸透，煤堆中部分溫度仍然會(huì)繼續(xù)上升，此時(shí)不宜用水冷卻。

（二）通風(fēng)的影響

加強(qiáng)通風(fēng)可以阻止熱量集聚，而減少通風(fēng)是為了阻止空氣的供給，達(dá)到窒息的目的，那么在防止煤炭自燃應(yīng)該加強(qiáng)還是減少通風(fēng)呢？理論上講，在松散的煤堆中，煤與不流通的空氣接觸，發(fā)生完全氧化反應(yīng)，將使其溫度上升。當(dāng)高速流通的空氣在煤中提供氧氣的同時(shí)也會(huì)帶走大量的熱，而低速則恰好相反，盡管也提供相當(dāng)數(shù)量的氧氣但卻不能帶走其自發(fā)產(chǎn)生的熱量。通風(fēng)方法不當(dāng)或通風(fēng)強(qiáng)度不夠時(shí)，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(qiáng)通風(fēng)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(yùn)輸過(guò)程，可以采取這樣的措施，車廂內(nèi)部從前至后安裝幾排導(dǎo)管（選用輕質(zhì)、易導(dǎo)熱的材質(zhì)），導(dǎo)管四周填實(shí)煤炭，這樣通過(guò)管道內(nèi)的通風(fēng)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(lái)說(shuō)，煤的粒度大小與自然發(fā)熱成反比的關(guān)系，顆粒越小其表面積越大，與空氣的接觸越充分，氧化反應(yīng)越劇烈，越容易自燃。但是粒度很小的話，煤堆容易壓實(shí)，導(dǎo)致煤堆縫隙小，減少了空氣的進(jìn)入，因而窒息效果好，反而不容易自燃。

露天堆煤時(shí)，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(chuàng)造了條件?？紤]堆置的穩(wěn)固性，使煤堆不致于坍塌，一般會(huì)將其細(xì)度控制在一定范圍。另外，塊煤和粉煤分開(kāi)堆放儲(chǔ)存，以便采取不同的防自燃措施也是行之有效的。

（四）煤堆測(cè)溫位置的確定

及時(shí)掌握儲(chǔ)煤的升溫情況是防止煤炭自燃的有效措施。當(dāng)前，煤場(chǎng)對(duì)煤堆溫度的檢測(cè)最常用的是定期用測(cè)溫儀插入煤堆內(nèi)部進(jìn)行測(cè)定，一般選擇幾個(gè)不同深度的位置測(cè)溫。據(jù)研究，容易發(fā)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(wú)壓實(shí)）狀態(tài)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(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，但因散熱條件好，所以一般不會(huì)發(fā)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(dá)到自然發(fā)火期即會(huì)自燃。三是窒息層：該層位于氧化層以下，煤層相對(duì)壓實(shí)，供氧不充分，且含水率較高，氧化程度較低，不易發(fā)生自燃。實(shí)際中，往往會(huì)把煤堆壓實(shí)后儲(chǔ)存，導(dǎo)致孔隙率減小，煤堆氧化層的深度也相應(yīng)減小。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定氧化層的深度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫的位置應(yīng)該重點(diǎn)布置在氧化層及以下，才能通過(guò)測(cè)溫來(lái)正確反映煤堆自燃的征兆。

三、結(jié)論

目前，煤礦井下的自燃問(wèn)題普遍采取改進(jìn)開(kāi)拓開(kāi)采技術(shù)預(yù)防自燃，增阻、均壓等方法減少漏風(fēng)防滅火，介質(zhì)法防滅火等措施來(lái)預(yù)防或減少自燃火災(zāi)，并且取得了明顯的效果。相對(duì)于煤礦井下預(yù)防煤炭自燃的措施，地面預(yù)防自燃的措施應(yīng)該更簡(jiǎn)便和易于實(shí)現(xiàn)。