礦山自燃火災事故與安全常見自燃物質工農產品濾布、稻草煤、硫礦石油布、油綢、油紙、漆布、蠟布、蠟管，油棉麻、桐油黃磷、三丁基硼礦石油類物質

化學物品1.煤礦自燃機理

2.煤礦自燃早期發現

一煤礦自燃與防治

3.煤礦自燃防治1.研究現狀2.火災機理3.自燃火災發展過程

1.煤炭自燃火災現狀與趨勢有煤炭自燃傾向的礦井：56%有自燃發火危險的煤層：60%自燃火災占礦井火災總數：70%趨勢：綜采放頂煤開采技術，火災更頻繁2.煤炭自燃發火機理黃鐵礦作用學說煤層中的黃鐵礦(FeS2)與空氣中水份和氧發生熱反應引起細菌作用學說在細菌作用下，煤在發酵過程中放出熱量引起2.煤炭自燃發火機理酚基作用學說煤體內不飽和的酚基化合物與空氣中氧反應，放出熱量引起煤氧作用學說在空氣中氧作用下，煤氧化放出熱量引起煤的自燃是一個低溫氧化過程有自燃傾向的煤炭，只要存在有利于煤炭氧化進程發展的時間與熱量蓄積條件，就可能發生自燃？3.煤炭自燃發展過程

自燃期燃燒期潛伏期潛伏期自燃期燃燒溫度70時間冷卻風化0T臨界溫度煤炭自燃過程潛伏氧氧化物羥基著火點活潑性溫度未增加自熱達到自熱溫度，》60℃后，反應加速，干餾燃燒溫度》著火點溫度后，導致自燃，否則風化OH煤炭自熱溫度自熱溫度煤加速反應的臨界溫度。達到了該溫度點后，氧化產熱量高于散熱量，導致環境溫度上升，氧化速度增加，并又產生更多的熱量。影響因素煤的產熱能力與蓄熱環境。煤炭自燃條件

煤具有自燃傾向性

有連續的供氧條件熱量易于積聚足夠的時間

煤炭著火點溫度著火點溫度

煤自發燃燒的最低溫度。達到了該溫度點后，煤炭開始燃燒。主要煤炭著火溫度

400℃320～380℃270～350℃無煙煤煙煤褐煤1.煤的自燃傾向性2.地質采礦影響

煤自燃危險程度煤自燃危險程度

（1）煤的自燃傾向性（2）地質采礦因素（3）自燃發火期1.煤的自燃傾向性1.煤變質程度2.煤的水分3.煤巖成分4.煤的含硫量5.煤的粒度6.煤瓦斯含量

煤炭自燃傾向性取決于常溫下煤的氧化能力和發熱能力。不同的煤自燃傾向性不同,是采礦安全設計的基礎。自燃傾向性分類：容易自燃、自燃、不易自燃。《規程》要求：新建礦井與延深新水平所有煤層的自燃傾向性要進行鑒定。火溫度法色譜吸氧法煤自燃傾向影響因素（1）煤的變質程度

碳化程度越高，煤體內的活性結構越少。所以煤的變質程度越低，煤自燃傾向性越大。褐煤最易自燃，無煙煤最不易自燃，煙煤介于之間。煙煤的煤化度：長焰煤、不黏煤、弱黏煤、氣煤、肥煤、焦煤煤自燃傾向影響因素

（2）煤的水分

自熱時，水分的催化作用隨著溫度的增加增大（雨后地面煤堆，灌水滅火疏干）。水分是FeS2反應的必要條件。自熱時水分生成蒸氣要消耗熱量，所以濕度太大，溫度難以上升。煤自燃傾向影響因素（3）煤巖成分煤巖成分：絲煤、亮煤和鏡煤、暗煤

絲煤：結構松散，著火點低（190-270℃），最易自燃，引火作用。

鏡煤/亮煤：脆性大，易破碎，而且灰分少，常充填有黃鐵礦，易自燃，利于自燃的發展。

暗煤：硬度大，不易自燃。煤自燃傾向影響因素

（4）煤的含硫量硫存在形式：FeS2、有機硫以及硫酸鹽黃鐵礦：黃鐵礦比熱小，吸附相同氧量，溫度增值比煤大3倍。低溫氧化時產生硫酸鐵和硫酸亞鐵，使煤膨脹松散，促煤更易氧化自燃。煤中含黃鐵礦越多，越易自燃。含硫3%以上的煤層均為自燃發火煤層。煤炭自燃傾向影響因素（5）煤破碎程度完整的煤體不會自燃，破碎后表面積增大、著火溫點降低，自燃性能顯著提高。煤粒直徑=1.5～2mm，著火點330～360℃；粒度直徑〈1mm，著火點低到190～220℃。煤的自燃性隨著破碎度的增加而上升。煤自燃傾向影響因素（６）煤的瓦斯含量瓦斯含量較高的煤，含有大量的吸附瓦斯，使煤與空氣隔離，氧氣不易與煤表面發生接觸，使煤炭不易自燃。當煤中殘余瓦斯量》5m3/t時，煤難以自燃。但在瓦斯的放散后，自燃特性就再現出來了。2.地質采礦對煤自燃的影響因素1.地質賦存條件2.開拓采礦3.通風條件煤自燃地質采礦影響因素（１）地質賦存條件厚度大：回采時間長，大量殘礦傾角大：封閉困難，大量殘礦地質構造復雜：破碎易吸氧、氧化頂板堅硬：煤柱易壓碎，冒落空區不密實煤自燃地質采礦影響因素（2）開拓與采礦開拓切割煤層越多，自燃發火危險性越大。采礦礦石損失越大、回采時間越長，危險性越大煤自燃地質采礦影響因素（3）通風漏風采空區：殘礦、裂縫煤柱、裂縫煤壁工作面：大量堆煤措施：堵塞、降低風壓（4）煤的瓦斯含量瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，由于其表面有大量的吸附瓦斯，煤與空氣隔離，不易氧化。在吸附瓦斯量《5m3/t時，煤才會自燃。煤自燃地質采礦影響因素1.煤自燃階段征兆2.煤自燃早期識別1.煤自燃階段征兆1.自熱初期階段征兆2.自熱后期階段征兆煤自燃初期征兆

（1）初期征兆自熱潛伏期結束后進入自燃初期。煤炭自燃發展有一個過程。主要征兆為：煤溫度升高，但在臨界溫度以下空氣中氧濃度降低空氣中相對濕度較大出現CO、CO2煤自燃初期征兆

（2）自熱后期征兆自熱溫度超過臨界值，但未達到明火燃燒溫度，為自熱后期。主要征兆為：火源處空氣濕度大、霧氣、煤壁出汗出現煤炭氧化物：CO、CO2、甲烷等煤溫、水溫、空氣溫度升高水酸度增大2.煤自燃早期識別方法

1.直接測試方法2.測試分析法煤自燃早期識別

1.直接測試方法煤炭自燃發展有一個過程。初期發現，可阻止發展，避免釀成火災。其自燃有明顯的外部特征，可采用直接測試的方法測定。主要測試方法為：人的感覺氣味測定溫度測定（空氣、圍巖）（1）人的直接感覺煤自燃的初期階段

嗅覺：煤油、芳香味、非飽和碳氫化合物視覺：水蒸氣、表面水珠、煙霧觸覺：頭痛、悶熱、精神疲乏根據人的感覺，是最快捷、最簡便的方法。（2）氣味劑測試法氣味膠囊：封裝有低沸點、高蒸汽壓、濃烈氣味的液態物質（硫醇和紫羅蘭酮）測試方法：將其埋在測點，溫度升高，膠囊破裂發出特殊氣味。煤自燃早期識別

氣味？煤自燃早期識別

氣味測試劑

紫羅蘭酮黃色液體（香精），沸點140～147℃。有濃郁甜花香或松木香。

硫醇無色液體，沸點36.2℃。有強烈大蒜氣味（空氣中濃度達到500億分之一）；吸入引起頭痛、惡心。

（3）溫度測試方法直接測定：將溫度傳感器放入鉆孔中或埋在采空區內測定煤巖體溫度（熱電偶和熱敏電阻）煤自燃早期識別

溫度傳感器傳感器測試儀器溫度直接測定（3）溫度測試方法間接測溫：將無線電或紅外輻射儀傳感器埋入測點，通過無線電信號、紅外輻射測定熱量煤自燃早期識別

傳感器接收機測定熱量推測溫度2、測定礦內空氣和圍巖溫度風速：太小、太大或太遠，影響氣味儀器易損壞：頂板垮落、底板開裂火源遠：煤的熱傳導能力弱，熱量影響范圍小（1m）濕度大：結果可靠性差

煤自燃早期識別

（4）直接測試方法存在問題測試法操作簡便，但有以下問題：2.測試氣體分析法煤炭自熱時產生的CO、CO2，是分析火災變化趨勢的主要指標。測出這些變化值，除以氧氣的消耗量，即獲得新鮮空氣被稀釋影響。煤自燃早期識別

氣體濃度和煤溫的關系

煤自燃早期識別

乙烷乙烯丙烯無味弱中等強烈氣味COH2煤溫℃濃度ppm返回原始氧氣比值K=（氧氣比例/惰性氣體比例）=20.93%/79.04%=0.2648氧氣減少量

煤自燃早期識別

（1）氧氣減少量原始O0現在O2煤自燃早期識別

機理：CO生成溫度低，生成量大，并且生成量隨溫度升高按指數規律增加CO指數：CO/ΔO2（英國學者IvonGraham提出）優點：反映自燃火災靈敏，比其它方法早數周，并且不受風量影響（2）CO指數（ICO）CO指數特點與不足比值持續》0.5％：有自熱現象。氧氣消耗量小：精度低非火災CO影響：CO—采空區、空氣（通常比值《0.5％）煤自燃早期識別

（2）CO2指數機理：火災會產生大量的CO2，同時，在陰燃轉為明燃時，CO還會燃燒成為CO2CO2指數：CO2/ΔO2特點：[CO2/ΔO2]>[CO/ΔO2]。在CO2/ΔO2升高、CO/ΔO2降低時，表明正向燃燒發展CO2：易溶于水中，不穩定煤自燃的初期階段

（3）碳氧化物比值碳氧化物比值：CO/CO2機理：可顯示火災發展狀況。初期該比值上升；充分燃燒時，為一個常數。特點：當火災形成富燃料燃燒時，CO/CO2值會快速增加（如煤炭、瓦斯與其它參與燃燒）。煤自燃的初期階段

火災監測系統

測點取樣粉塵過濾器井下至地面管線氣體分析儀計算機聽覺警報聽覺警報數字顯示圖表顯示試樣選擇器程序控制試樣校對1111多余氣體水分捕捉器CO/CO21.高溫自燃火災機理

2.氧化發火影響因素

二高硫高溫礦山

2.高硫高溫礦山火災機理1.火災機理2.硫鐵礦性質3.硫鐵礦放熱反應1、火災機理機理：高硫高溫礦床由于硫化物——氧化——而大量積聚熱量，導致礦石自熱發火燃燒。高硫高溫礦山火災機理

高硫高溫礦山火災機理

2、硫鐵礦性質物理：3。

化學：弱導電性，溶于硝酸，不溶于水和稀鹽酸，容易氧化，燃燒時發出SO2臭味。

特點：常與有色金屬共生，可用于制硫酸,硫磺。高硫高溫礦山火災機理

品種顏色比重硬度延展性結晶黃金金黃色19.322.5好立方體黃鐵礦淡金黃色6.55差無硫鐵礦與黃金的物理性質差別高硫高溫礦山火災機理

高硫高溫礦山火災機理

2FeS2+7O2+2H2O=2FeSO4+2H2SO4+Q1↑FeS2+3O2=FeSO4+SO2+Q2↑12FeSO4+6H2O+3O2＝4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓+Q3↑3、硫鐵礦氧化反應待續高硫高溫礦山火災機理

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2+Q4↑

FeSO4+FeS2+2H2O+3O2＝3FeSO4+2H2SO4+Q5↑2SO2+O2+2H2O=2H2SO4+Q6↑3、硫鐵礦氧化反應

上述化學反應中不斷產生大量熱量，如不能及時擴散，積聚熱量促使溫度升高，就會引燃周圍可燃物導致火災

2.硫氧化發火影響因素1.地質賦存條件2.開拓采礦3.通風條件氧化發火影響因素

1．礦石含硫量含硫：15～20%有發火可能含硫：40～50%發火危險性最大礦巖中含炭、自然硫危險性更大

燃點（℃）含硫（%）自然硫（%）名稱1234礦石含硫與燃點關系黃鐵礦黃銅礦舊坑木新坑木36.432.2341350