主讲嘉宾

　　姚有利，毕业于中国矿业大学（北京）安全工程专业，教授，山西省煤炭学会学科带头人、省科协专家、中文核心期刊《工业安全与环保》编委，国家注册安全工程师。她的主要研究方向为安全工程和应急管理，发表论文30余篇，出版专著2部，主持纵、横向项目10余项、获得省级科研二等奖一项。

5 核心提示 煤炭自燃机理

　　煤氧化自燃过程一般有潜伏期、自热期、燃烧期。在潜伏期，氧化比较平缓，宏观上没有变化，重量略有增加，着火温度降低，化学活泼性增强。在自热期，氧化速度增加，不稳定的氧化物分解成水、二氧化碳和一氧化碳，煤体温度持续升高。当煤温超过自热的临界值（60℃-80℃）时，煤温急剧上升，氧化进程加快，开始出现煤的干馏，生成CmHn、H及CO气体。燃烧期，若煤温上升到着火点温度，则煤持续燃烧；若煤温不能上升到一定温度或上升到这一温度后由于外界条件的变化又降低了下来，则会进入风化状态。自热期的发展有可能使煤温上升到着火温度而导致自燃。煤的着火点温度由于煤种不同而变化。无烟煤一般为400℃，烟煤为320℃-380℃，褐煤为270℃-350℃。

6 核心提示 煤炭自燃倾向性

　　煤炭自燃倾向性是煤的一种自然属性，它取决于煤在常温下的氧化能力和发热能力，是煤发生自燃能力总的量度。不同的煤，其自燃倾向性不同。掌握煤的自燃倾向性非常重要。它是恰当地设计采煤方法，选择采区规模，合理设计矿井通风和风压条件的重要依据之一。我国将煤的自燃倾向性分为容易自燃、自燃、不易自燃三类。煤矿矿井必须根据煤自燃倾向性的分类等级而采取相应的防治措施。《规程》要求必须对新建矿井与生产矿井延深新水平的所有煤层的自燃倾向性进行鉴定。

　　从煤的氧化自燃过程可以看出，煤炭自燃必须具备以下三个条件：煤炭具有自燃的倾向性，并呈破碎状态堆积存在；连续的通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展；煤氧化生成的热量能大量蓄积，难以及时散失。

7 核心提示 影响煤炭自然发火的因素（一）

　　影响煤炭自然发火的第一个因素煤的变质程度，煤的变质过程伴随着煤分子结构的变化，碳化程度越高，煤体内含有的活性结构越少。煤的变质程度是煤自燃倾向性的决定性因素。统计表明褐煤最易自燃，无烟煤最不易自燃，烟煤介于二者之间。

　　第二个因素是煤岩成分，煤岩成分一般分为丝煤、暗煤、亮煤和镜煤四种。不同的煤岩成分有着不同的氧化性。在低温下，丝煤吸氧最多，但是，随着温度的升高，镜煤吸附氧能力最强，其次是亮煤，暗煤最难于自燃。镜煤与亮煤脆性大，易破碎，而且灰分少，在其次生的裂隙中常伴有黄铁矿，开采中易碎裂为微细的颗粒，细微状的煤粒或黄铁矿都有较高的自燃氧化特性，因此它的氧化接触面积大，着火温度低。故镜煤与亮煤在丝煤吸附氧化升温的促使诱导下很容易自燃。

　　第三个因素是煤的含硫量，硫在煤中有三种存在形式：硫化铁即黄铁矿、有机硫以及硫酸盐。对煤自燃起主导作用的是黄铁矿。黄铁矿的比热小，它与煤吸附相同的氧量而温度的增值比煤大3倍。黄铁矿在低温氧化时产生硫酸铁和硫酸亚铁，体积增大，使煤体膨胀而变得松散，增大了氧化表面积，而且其分解产物比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧转让给煤粒使之发生氧化。在煤中含黄铁矿越多，就越易自燃。我国西南主要矿区的统计资料表明，含硫3%以上的煤层均为自然发火煤层。

　　第四个因素是煤的粒度、孔隙特性和破碎程度。完整的煤体一般不会发生自燃，一旦受压破裂，呈破碎状态存在，其自燃性能显著提高。这是因为破碎的煤炭不仅与氧接触的表面积增大，而且着火温度也明显降低。有人研究，当煤粒度小于1毫米时氧化速率与粒径无关，并认为孔径大于100埃米的孔在煤氧化中起重要作用。根据波兰的试验，当烟煤的粒度直径为1.5到2毫米时，其着火点温度大多在330℃-360℃；粒度直径小于1毫米以下时，着火点温度可能降低到190℃～220℃。因此，煤的自燃性随着其孔隙率、破碎度的增加而上升。