露天煤矿煤层自燃原因分析及预防

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[摘 要]露天煤矿煤层自燃发火是煤矿开采的一个主要灾害，要保证煤矿的安全生产，全面了解煤矿煤炭自燃发火产生的原因和条件，积极采取策略，从开采技术和管理等方面提出了露天矿煤炭自燃的预防措施，为煤矿开采过程中防灭火提供理论和技术支持，提高煤炭质量，减少煤炭资源损失，确保煤矿安全生产。

[关键词]露天煤矿 煤层自燃 危害 预防

中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0033-01

随着我国经济的发展，煤炭作为我国主要能源的地位和作用越来越重要，由于在适宜的条件下，采用露天开采具有建设快、产量高、成本低、回收率高、劳动条件好、效率高等优点，世界各主要产煤国都大力发展露天开采。露天煤矿在生产能力和生产规模不断扩大，开采深度也随之加深的情况下，非工作帮和工作帮的台阶多，煤体暴露面积逐渐增大，加之气候高温炎热，干旱少雨，风害大，煤层极易自燃，不仅浪费资源，而且降低了煤炭质量，还影响矿区环境，并给煤矿安全生产带来了隐患。研究分析露天煤矿煤炭自燃现象，采取积极有效的措施预防和治理有着重要的意义。

1 露天煤矿煤层自燃发火产生的原因和条件

1.1 露天煤矿煤层自燃发火产生的原因及易燃点分析

煤层自燃是指在没有外来热源的情况下，由于煤自身氧化积热，使煤的温度升高而发生的燃烧现象。露天煤矿具有自燃倾向性的大量煤炭，长期暴露在空气中，由于外界环境风化及开采震动，造成煤体破碎松动，外界含氧空气渗入煤体之中发生煤氧复合作用，煤氧化学反应可以释放热量，由于煤体体积较大，热量被积聚起来，积聚的热量反过来加热煤体，使煤体与空气之间的氧化反应更加剧烈，煤体温度不断上升，当达到煤的着火温度时（300-350°），导致煤体自燃发生。

易燃点分析：坑下非工作帮随采掘工作面的推进，逐渐形成固定状态，横断面上有部分原煤长时间暴露在空气中会发生自燃；煤台阶爆破形成的煤堆没有及时回收，此时内部较疏松，空气的接触面积增大，经风化氧化后便形成煤炭自燃；采掘工作面上，部分碎煤堆积，均易形成自燃发火；剥离时排弃到排土场中的发火煤引起自燃。

1.2 露天煤矿煤层自燃发火产生的条件

首先是具有低温氧化特性煤的存在，呈破碎状态，堆积厚度在0.4m以上，其次是要有通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展，氧浓度>15%时发展较快，再就是在煤的氧化过程中生成的热量大量蓄积，难以及时放散，最后是前三个条件存在的时间要大于煤的发火期，这四个条件缺一不可。

2 露天矿煤层自燃造成的危害

2.1 影响安全生产

煤炭自燃后常引起矿坑内地表裂缝，人员和设备不慎落入裂缝，会造成人员受伤和设备损坏，还存在大面积片帮现象，影响露天矿整体的边坡稳定，在不利的风向和风速特定的气象条件下还会造成火灾，给安全生产带来隐患，严重影响煤矿的安全生产。

2.2 污染环境，造成职业危害

坑下煤炭自燃发火产生大量烟雾烟尘，产生有毒有害气体，在坑内积聚不易扩散，危害工人呼吸，损害员工身体健康，烟雾烟尘影响工作人员视线，影响工人的工作效率，不利于安全生产，污染环境，严重污染矿坑及附近的大气环境。

2.3 浪费资源

煤炭自燃不仅会降低煤炭质量，还造成资源浪费，处理煤炭自燃需投入大量人力物力，影响煤矿企业的经济效益。

3 露天煤矿煤层自燃的预防

3.1 合理布局开拓和回采煤量

当处于缓倾斜或近水平时，取消开拓煤量，在满足生产的前提下，少留回采煤量，季节性生产的煤原则上应冬季多留，夏季少留，销售上做到当月储煤当月销售，防止煤堆积压，在空间上，回采煤量不要固定于一个采煤台阶上，要分布于多个采煤平盘上，采掘要及时跟上，防止自燃。

3.2 优化剥采计划

在开拓煤量和回采煤量符合规定，保障采掘连续进行的前提下，合理安排采掘顺序，精心设计采剥工程，提高回采率，减少电铲频繁行走形成的松散煤屑，减少煤的自燃条件，消除煤炭自燃隐患。

3.3 加强露天煤矿开采工艺管理

在满足产量的前提下，晚穿孔、晚爆破，减少破碎的原煤量，缩短堆放时间，防止煤的氧化、自燃；爆破时要根据现场实际控制好炸药量，防止大面积的爆破松动，采不完而引起自燃；工作面采用一爆一采的采装循环方法，一次将工作面上的爆堆采干净，采掘工作面严格按线开挖，做到工作面帮齐底平，不留爆堆，预防煤自燃；充分利用辅助设备，及时清除碎煤堆，不留不规则煤堆，对煤土交界处分别穿孔爆破，用推土机将煤岩分采分运，避免煤燃烧后与土岩混合形成燃烧带，给灭火带来更大困难；调整平盘作业参数，避免原煤的长期暴露，使露煤工程与采煤工作协调进行。

3.4 建立健全规章制度，强化现场安全管理

设立防灭火小组，指定专职负责人，防灭火工作要做到经常化、制度化、规范化，对穿爆、采掘、运输等工作定期检查，将防火意识渗透于生产各环节中，要定期和不定期的开展现场安全检查，发现异常现象应及时治理，防止煤层大面积自燃。

4 露天煤矿煤层自燃时采取的灭火方法

（1）水消法，一是用水浇灌，推土机封填，形成泥浆起到防火灭火作用；二是往采煤工作面火区上方用高压水浇灌，起到冷却降温隔氧灭火作用。

（2）强行采出，用电铲或前装机强行挖除着火煤层，使其在大气环境中自然冷却，排弃至排土区，再用推土机推至排土台阶下，用土岩覆盖。

（3）阻化剂灭火，采用粉煤灰、黄土、促凝剂、阻化剂，制成阻化泥浆，用大型泥浆喷洒设备喷洒在煤层表面，对煤层起到封闭和阻化作用。

（4）钻孔注浆，沿着着火煤层走向，进行钻孔，探测煤层内部温度，采用小水量，逐渐渗透，降低煤温度，达到彻底灭火目的。

5 结语

露天煤矿煤层防灭火工作是一项长期而艰巨的工作，火灾的发生给煤炭企业带来难以估量的负面影响，制约着煤炭企业的经济发展。煤矿自然发火是煤矿安全生产的重要隐患，通过对露天矿煤层自燃实施有效的预防措施和灭火措施，能在很大程度上抑制煤炭自燃，这样节约了能源，提高了煤质，创造可观的经济效益，在保护矿区环境污染和安全生产等方面起到了一定的作用。只要煤矿企业坚持“以防为主，防灭结合”的基本原则，把各项措施都落实到位，把安全施工管理放在首位，就能够切实有效地预防煤层自燃发火。