四、熄灭 及时发现，采取有效灭火，煤温降至燃点以下，燃烧熄灭
燃烧
风化 时间
第二节 煤炭自燃的理论基础
6 煤的自燃过程----特征 1)、潜伏（自燃准备）期 物理吸附，放热少，无宏观表现
2)、自热阶段
(1)氧化放热较大, 煤温、环境( 风、 水、 煤壁) 温度升高； (2)产生CO、 CO2 和碳氢类气体, 并散发出煤油味和其他芳香气味； (3)有水蒸气生成, 火源附近出现雾气, 遇冷会在巷道壁面上凝结成 水珠,出现所谓“ 挂汗“ 现象; (4) 微观结构发生变化。 3)燃烧 生成大量的高温烟雾, 其中含有CO、CO2 以及碳氢类化合物。 4)熄灭 若煤温达到自燃点, 但供风不足, 则只有烟雾而无明火, 此即
阶段起一定的影响, 既有加速氧化, 也有阻滞氧化因素。 煤中硫和其它矿物质－－煤中含有的硫和其他催化剂, 则会加速煤的
氧化过程。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
5 影响煤炭自然发火的因素 二、开采技术 矿井开拓方式----两翼对角比中央并列式有利于防火 采区巷道布置----留煤柱大小，沿空掘巷(留巷)。 回采方法、回采工艺----放顶煤、综采、炮采等，回采率和工作面 推进速度。 工作面通风方式----“U”型比“Y”型
为干馏或阴燃
第二讲 煤炭自燃的理论基础
本讲主要内容
1、自然发火，煤层自然发火期，2、煤炭自燃的充要条件。 3、煤炭自燃的影响因素。4、煤的自燃过程及特点。
思考题
1、什么是自然发火，什么是煤层自然发火期？ 2、试述煤炭自燃的充要条件。 3、试述煤炭自燃的影响因素。 4、简述煤的自燃过程及特点。
3）温度不变条件下，吸氧速度常数随时间按指数规律衰减:
U U1 H
4）吸氧速度常数Ｕ与煤自身温度之间符合幂函数关系:
Ｕ＝Ｕｅ２.３Ｂ（ｔ－ｔ0） 0
5）煤在氮气中加热后再冷却可使它的活性增加，并有重新恢复到原有 活性的可能。
6）吸氧速度常数Ｕ与粒度之间成复杂关系。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
3 自然发火与自然发火期 自然发火 有自然发火的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触发生氧化， 产生热量使其温度升高，出现明火和冒烟的现象。 出现下列现象之一 （1）煤因自燃出现明火、 火炭或烟雾等现象; （2）由于煤炭自热而使煤体、 围岩或空气温度升高至70℃以上; (3) 由于煤炭自热而分解出CO、C 2H4( 乙烯) 或其他指标气体, 在空 气中的浓度超过预报指标, 并呈逐渐上升趋势。
③采空区遗煤温升速度 dt>1℃/d为自燃带。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
5 影响煤炭自然发火的因素 四、漏风
在煤炭氧化过程的热平衡关系中，漏风起两方面的作用： 向煤提供氧化所必须的氧气，促进氧化发展； 带走氧化生成的热量，降低煤温，抑制氧化过程发展。 五、地质因素 倾角－－倾角越大，自燃危险性超高； 煤层厚度－－厚度越厚，自燃危险性越大； 地质构造－－地质构造附近煤易自燃； 开采深度－－深度太深或太浅，越易自燃。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
3 自然发火与自然发火期
煤层自然发火期
从煤层被开采破碎、接触空气之日起，至出现自燃现象或温度 上升到自燃点为止，所经的时间。 影响自然发火期因素： 1)煤层的自然发火期取决于煤的内部结构和物理化学性质; 2)被开采破坏后的堆积状态参数( 分散度) ; 3）裂隙或空隙度； 4）通风供氧、 蓄热和散热等内、外部环境等因素。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
5 影响煤炭自然发火的因素 三、影响采空区自燃的因素 采空区煤炭自燃“三带”划分的指标
①采空区漏风风速Vm/s V>0.9m/s为散热带；0.02≤V≤0.9m/s为自燃带；V＜0.02m/s为窒息带。
②采空区氧浓度（C）分布 认为C＜8%为窒息带， 8%≤C≤18% 为自燃带。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
6 煤的自燃过程
一、潜伏（自燃准备）期
自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高 的时间区间称之为潜伏期。
二、自热阶段
温度／℃ Tb
温度开始升高起至其温度达到燃点过程，自热阶段。
自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化生成热量
逐渐积累、温度自动升高的过程。
Tc
三、燃烧阶段
煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧（风），则 潜伏期 自热期 发生燃烧，出现明火。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
1 煤炭自燃机理学说 黄铁矿作用学说 细菌作用学说 酚基作用学说 基团作用学说 煤氧化合学说
第二讲 煤炭自燃的理论基础
2 煤的氧化特性
煤的吸氧速度－－煤单位时间内吸氧量。
1）所有品种煤在常温下都吸氧，但吸氧速度不同。
2）煤的吸氧速度与所在空气中的氧浓度成正比:
dm U C d
煤的分子结构－－含氧官能团多少和分子结构的疏密程度； 煤化程度－－煤的自燃倾向性随煤化程度增高而降低； 煤岩成分－－氧化能力按镜煤>亮煤>暗煤>丝煤的顺序递减； 煤中的瓦斯含量－－煤中瓦斯存在和放散影响吸氧和氧化过程进行,
它类似用惰性气体稀释空气对氧化发生的影响。 水分－－外在、内在水分、空气中的水蒸气对褐煤和烟煤在低温氧化
第二讲 煤炭自燃的理论基础
5 影响煤炭自然发火的因素 三、影响采空区自燃的因素
采空区煤炭自燃“三带”划分： 对于“U”通风系统(一源一汇)的采空区，按漏风大小和遗煤发生 自燃的可能性采空区可分为三带：散热带Ⅰ，自燃带Ⅱ，窒息（不 自燃）带Ⅲ。
I

III
τ＝(L1+L2) / V
L1
L2
τS≤τ时，可能发生煤炭自燃。
第二讲 煤炭自燃的理论基础
4 煤炭自燃条件
煤炭自燃的必要充分条件：
1）具有自燃倾向的煤被开采后呈破碎堆积状态，
堆集厚度＞0.4m 2）有较好的蓄热条件。
必要条件
3）有适量的通风供氧。
4）上述三个条件共存的时间大于煤的自然发火期。 充分条件
第二讲 煤炭自燃的理论基础
5 影响煤炭自然发火的因素 一、煤的自燃性能