煤矸石自燃的影响因素

煤矸石自燃受多种因素共同影响，包括矸石中黄铁矿的含量、矸石粒径、堆积方式、水分、风压等因素。

1、可燃物含量

煤矸石自燃是可燃物发生氧化反应放热导致的，可燃物含量制约着反应的持续时间，热量只有不断积聚才会导致自燃，黄铁矿集中的区域往往是自燃的中心。研究表示，黄铁矿中硫含量为2%时，自燃倾向性最高。

2、堆积孔隙率

堆积孔隙率受矸石粒径与堆积方式的制约。

（1）煤矸石粒径

煤矸石中的粒径大小代表与氧气的接触程度，粒径小的矸石比表面积相对较大，反应较为充分，活性有所增强，并且导致堆积孔隙率降低，易于储存热量，但粒径太小会影响氧气的流通。研究表示，矸石颗粒粒径在6mm～13mm范围内，自燃可能性最高。

（2）堆积方式

矸石堆积有三种类型：自然倾倒、轻度压实和分层压实。不同的堆积方式孔隙率不同，自然倾倒堆积松散，堆积孔隙率最大，有良好的透气性，气流速度也最大，为氧化反应创造了有利条件，自燃可能性最高。因此，对煤矸石进行压实处理可有效缓解矸石自燃。

3、风压

矸石山未发生自燃时，空气在自然风压的作用下流入，并在边界处形成部分静压。当矸石山发生自燃时，矸石山受到热浮力的影响，内外压力差越来越大，空气不断进入矸石山。风压的大小影响着氧气的供给，主要与风速和堆积角度有关。

（1）风速

风速的变化影响煤矸石外部边界压力的大小，自然风向矸石山内部流动，进一步影响矸石山内部的压力，导致内部气体渗流状态发生变化。

（2）堆积角度

矸石的堆积角度也会影响坡面静压，静压越大，空气越易于进入矸石山。静压随着堆积角度的增大而增大。因此，降低堆积角度会减缓矸石自燃。

4、水分

水分可以催化黄铁矿和碳的氧化，增加煤矸石的吸收的氧气量，加快反应速率，产生吸附热，使矸石温度提高10-15℃；水分的作用会使得风化作用加剧，煤矸石风化后，粒径变小，物理外形的变化使得比表面积增大，促进放热速率；在一定范围内，水分可降低着燃点，加剧矸石山自燃，水分含量过高也会降低可燃物的燃点。研究表示，水分含量在12%~17%范围内自燃可能性最高。

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参考文献：

[1]杨娜. 荫营煤矿自燃矸石山温度分布及动态演变规律研究[D]. 山西:太原理工大学,2021.