煤炭自燃条件及自燃过程

在我国煤炭生产中，矿井采空区火灾事故时有发生，其中矿井采空区发生火灾的主要因素是煤炭自燃。

煤炭自燃需要符合下列几个要求：①蓄热环境良好；②煤炭具有自燃趋势并且呈破碎状，累积厚度通常要超过0.4m；③环境中存在一定含量的氧气。漏风是保证较高氧气含量的关键和加速氧化反应的前提条件。大量的实验结果指出，当氧气含量高于15%时，煤炭可快速进行氧化反应；④以上三个要求在煤炭自燃的发火期必须同时具备。以上四个要求必须同时符合，前三个要求是煤炭自燃的必要条件，最后一个要求是煤炭自燃的充分条件。煤炭的自燃过程通常包括三个阶段，即准备阶段，氧化阶段和自燃阶段。

（1）准备阶段：又称潜伏期，是煤的低温氧化过程。从煤炭被开采并且接触到氧气后开始，到煤炭温度开始上升时为止，这一时间范围是潜伏期。潜伏期期间，煤炭与氧气之间的相互作用主要是物理吸附方式，释放的热量很少，没有发现宏观现象。

（2）氧化阶段：从煤炭温度开始升高开始，到煤炭温度达到燃点时为止，这一时间范围是自热阶段。氧化阶段期间，煤炭和氧气之间的氧化反应迅速进行，反应释放的热量逐渐聚集，煤炭温度快速升高。氧化期间的特征是：①形成CO、CO2和碳氢等气体生成物，并伴有煤油味以及芳香气味；②氧化反应所释放的热量较多，煤炭温度以及周围环境温度快速升高；③微观上的构造产生改变；④有大量的水蒸气产生，在火源周围形成雾气，在巷道表面上形成水珠。

（3）自燃阶段：当煤炭温度达到自燃点后，如果改变周围环境条件，就会导致煤炭温度下降，随后处于风化状态，如果能通过一定程度的风获得氧气，就会引起煤炭自燃现象，其特点是伴有明火、浓烟、CO、CO2以及其他气体的出现。

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参考文献：

[1]王杨.矿井密闭采空区火灾预测特征指标及应用技术研究[D].沈阳航空航天大学,2022.