[科普中国]-煤炭自燃机理

人们从17世纪开始探索煤炭自燃机理，先后提出多种阐述煤炭自燃机理的学说，其中主要有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说以及煤氧化合学说等。

目前被人们认可的、比较合理解释煤的自燃机理的学说为煤氧化合学说，这种学说认为，煤在常温下吸附空气中的氧，并发生氧化反应，生成热量，热量积聚，导致煤的自燃。1

煤炭自燃的基本条件煤炭自燃的形成必须具备以下四个基本条件：

(1)煤本身具有自燃倾向性。这是煤自燃的内在因素，与煤本身所含化学成分有关。

(2)煤呈破碎状态存在。煤破碎以后，接触氧的表面积增大，吸附氧的能力大大增强，容易氧化产生大量的热量。

(3)连续供氧。缓慢地连续供氧能使煤的氧化继续。

(4)热量易于积聚。发生自燃的地点，通风不畅(如采空区、煤柱裂缝、浮煤堆积处等)，煤氧化产生的热量不易散发出去，热量逐渐积累，温度不断升高，当达到燃点温度时煤就燃烧起来。

煤本身具有自燃倾向性是形成煤炭自燃的内在条件，是内因;而后三个条件是煤炭自然发火的外在因素，是外因，可以人为地控制。预防煤炭自燃火灾的发生，应设法避免后三个条件的形成。2

煤炭自燃的发展过程煤炭的自燃过程按其温度和物理化学变化特征，分为潜伏期、自热期、自燃期和熄灭四个阶段，如图4-1所示。潜伏期与自热期之和为煤的自然发火期。

(1)潜伏期。自煤层被开采、接触空气起至煤温开始升高的时间区间称为潜伏期。在潜伏期，煤与氧的作用是以物理吸附为主，放热很小;煤的质量略有增加，增加的质量等于吸附氧的质量，煤的化学性质变得活泼，煤的着火温度降低。

(2)自热阶段。煤温开始升高至其温度达到燃点的过程叫自热阶段。自热过程是煤氧化反应自动加速、氧化产生热量逐渐积累、温度自动升高的过程。具有以下特点：①氧化放热较大，煤温及其环境温度升高;②空气中CO、CO2含量显著增加，并散发出煤油味和其他芳香气味;③有水蒸汽生成，火源附近出现雾气，在支架及巷道壁上凝有水珠;④微观结构发生变化。

(3)燃烧阶段。煤温达到其自燃点后，若能得到充分的供氧(风)，则发生燃烧，出现明火。这时会产生大量的高温烟雾，其中含有CO、CO2以及碳氢类化合物。若煤温达到自燃点，但供风不足，则只有烟雾而无明火，此即为干馏或阴燃。

(4)熄灭。及时发现，采取有效的灭火措施，使煤温降至燃点以下，燃烧熄灭。

本词条内容贡献者为:

李兵 - 副教授 - 西南大学