煤矿采空区遗煤自燃机理有哪些(采空区煤层自燃)

导语：煤矿采空区遗煤自燃机理

煤矿采空区一般是指在煤矿开采过程中，煤炭或煤矸石等被开采运出矿井后留下的空洞或空腔。从上世纪80年代开始，煤矿开采研究者提出了采空区三带”划分理论。在该理论中，采空区被划分为散热带、自燃带、窒息带。散热带一般紧贴开采工作面，漏风量大，氧气比较充足，由于相对通风，因此热量难以持续积聚，达不到煤自燃的程度；自燃带位于散热带后面，离开采工作面有一定距离，漏风流速、漏风量和孔隙率相对变小，导致该区域遗煤氧化产生的热量难以被带走，随着煤氧化的持续，当热量积聚到一定程度，一旦该区域温度突破自燃点，煤就会自燃；窒息带属于相对稳定的区域，它处于自燃带再往里的位置，远离开采工作面，岩石孔隙率小，由于氧气浓度很低，煤氧化时又要消耗氧气，最终导致氧气浓度极低，煤氧化反应产生的热量小，热量容易被空气带走，遗煤难以到达自燃点，发生自燃的概率极小。

煤矿中遗煤自燃，通常情况下需要满足以下3个条件：①遗煤具有自燃倾向性；②具有持续且足够的氧气；③有持续的热源。由于自燃带区域风量逐渐减小，不能充分带走遗煤氧化产生的热量，热能积聚，少量氧气又促进遗媒加剧氧化，温度持续升高，最终导致遗煤自燃。自燃带是采空区火灾发生重点监测预警的区域。

根据煤自燃的特征划分，自燃带的遗煤自燃，一般需要经历3个时期：潜伏期、氧化期、燃烧稳定期。在潜伏期，有自燃倾向的煤吸附空气中的氧，生成不稳定的氧化物附在表面，开始氧化时产生热量较少，由于及时散发热量，煤温增加不明显，但化学活性增强，煤的自燃温度稍有下降。潜伏期的长短取决于煤的种类。一般来说，褐煤的潜伏期较短，烟煤的潜伏期较长。随着潜伏期的持续，煤氧化慢慢深入，长时间的热量积累促进遗煤氧化加速，从潜伏期进入了氧化期。遗煤加速氧化过程中，将产生一些氧化物，如H2O、CO、CO2等。通过对这些标志性的氧化物进行实时监测，可以进行早期遗煤氧化程度的研究。持续氧化促进温度升高，一般遗煤快速氧化的临界温度为60~80℃，一旦临界温度被超越，遗煤氧化速度会加剧，生成若干种碳氢可燃气体。经过氧化期的加速氧化，遗煤的温度会急剧上升，当遗煤的温度超过自燃温度后就开始自燃，进入燃烧稳定期。煤的自燃温度取决于煤的品种，褐煤的自燃温度为267~300℃，而无烟煤在400℃左右时才会燃烧。遗煤燃烧将对煤矿的安全造成严重的威胁。

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