[科普中国]-煤自燃

煤自燃也称煤炭自然，是煤不经点燃而自行着火的现象，是有自燃倾向性的煤在遇到空气中的氧气时，进行氧化产生的热量大于向周围环境中散失的热量，发生了热量聚集，使煤温升高达到燃点而着火的过程。煤层露头、老窿，以及煤堆，都是容易引起煤自燃的场所。煤的自燃不但浪费地下煤炭资源，而且影响煤矿生产和安全。煤自燃的原因，主要是煤与空气接触发生氧化，一方面使煤的温度升高，同时又使煤的燃点降低，因而易于引起煤的自燃。此外，煤层由于地质构造变动或因采掘而破碎，以及通风不良等，也是引起自燃的因素。

释义煤自燃也称煤炭自然，是煤不经点燃而自行着火的现象，是有自燃倾向性的煤在遇到空气中的氧气时，进行氧化产生的热量大于向周围环境中散失的热量，发生了热量聚集，使煤温升高达到燃点而着火的过程。1

煤的自燃假说对于煤炭自燃的起因和过程，人们在17世纪就开始了探索研究。1686年，英国学者普洛特（Plot）发表了第一篇有关煤自燃的论文，他认为煤中含硫化矿物的氧化是造成煤堆自燃的原因。其后至现在的几百年中，为解释煤炭自燃的起因，各国学者先后提出了各种假说，主要有黄铁矿作用、细菌作用、酚基作用、自由基作用、煤氧复合作用等假说，其中煤氧复合作用假说现已被国内外广泛认同。2

黄铁矿作用假说该假说最早由英国人（Polt和Berzelius）于17世纪提出，是第一个试图解答煤自燃原因的假说，曾在19世纪下半叶广为流传。它认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起的。早期，人们认为黄铁矿在空气中逐渐氧化而产生的热是煤炭自热的诱因，然而，现在已经确定煤中的黄铁矿促进含碳成分氧化的途径一方面是通过将煤分解成更小的碎片从而把更大的煤体表面积暴露到空气中，另一方面是通过自身氧化释放出的热量来提高煤温，从而使之氧化自热。此假说认为，煤炭自热是氧和水与煤中的黄铁矿按以下化学反应式作用生热的结果：

2FeS2+7O2+2H2O → 2FeSO4+2H2SO4+25.7kJ

这种放热反应促使煤炭发热，在适宜条件下而自燃。

细菌作用假说该假说是由英国人帕特尔（Potter,M.C.）于1927年提出的，他认为在细菌的作用下，煤体发酵，放出一定热量，这些热量对煤的自燃起了决定性的作用。

1951年波兰学者杜博依斯（Dubois,R.）等人在考查泥煤的自热与自燃时指出：当微生物极度增长时，通常发生伴有放热的生化反应，30℃以下是亲氧的真菌和放线菌起主导作用（使泥煤的自热提高到60~70℃是由于放线菌作用的结果）；60~65℃时，亲氧真菌死亡，嗜热细菌开始发展；72~75℃时，所有的生化过程均遭到破坏。为考察细菌作用学说的可靠性，英国学者温米尔（Winmill·T·F）与格瑞哈姆（Graham,J.J）曾将具有强自燃性的煤置于100℃真空器里长达20h，在此条件下，所有细菌都已死亡，然而煤的自燃性并未减弱。因此，细菌作用假说未能得到广泛承认。

酚基作用假说1940年，前苏联学者特龙诺夫（Б．B．Tpoиoв）提出：煤的自热是由于煤体内不饱和的酚基化合物吸附空气中的氧，同时放出一定的热量所致。此假说的实质实际上是煤与氧的作用问题，因此，可认为是煤氧复合作用学说的补充。该学说的依据是：煤体中的酚基类最容易被氧化，不仅在纯氧中可被氧化，而且亦可与其他氧化剂发生作用。

自由基作用假说煤是一种有机大分子物质，在外力（如地应力、采煤机的切割等）作用下煤体破碎，产生大量裂隙，必然导致煤分子的断裂。分子链断裂的本质就是链中共价键的断裂，从而产生大量自由基。自由基可存在于煤颗粒表面，也可存在于煤内部新生裂纹表面，为煤自然氧化创造了条件，引发煤的自燃。

煤氧复合作用假说煤氧复合作用假说认为煤自燃的主要原因是煤与氧气之间的物理、化学复合作用的结果，其复合作用是指包括煤对氧的物理吸附、化学吸附和化学反应产生的热量导致煤的自燃。该假说已在实验室的实验及现场的实践中得到不同程度的证实，因此得到了国内外的广泛认可。早在1848至1870年间，人们便开始研究煤对氧的吸附作用，并认为煤对氧的吸附作用是煤自燃的一个重要因素。1870年瑞克特（Rachtan·H）研究得出，煤在一昼夜吸氧随煤种不同可达0.1～0.5ml/g；1945年琼斯（Jones E·R）提出，正常温度下烟煤的吸氧能力可达0.4ml/g。在十九世纪末，霍尔丹（Haldanehe）和米切曼（Meachem）对煤矿井下实际发生的200多次自燃火灾进行了统计分析，并在实验中第一次观测到了煤自燃过程中出现的一氧化碳及其它氧化产物，佐证了煤氧作用的假说。2

煤自燃过程煤炭自燃一般是指：煤在常温环境下会与空气中的氧气通过物理吸附、化学吸附和氧化反应而产生微小热量，且在一定条件下氧化产热速率大于向环境的散热速率，产生热量积聚使得煤体温度缓慢而持续地上升，当达到煤的临界自热温度后，氧化升温速率加快，最后达到煤的着火点温度而燃烧起来，这样的现象和过程就是煤的自燃（或称之为煤的自然发火、煤矿的内因火灾）。

根据现有的研究成果，认为煤炭的氧化和自燃是基链反应，一般将煤炭自燃过程大体分为3个阶段：①准备期；②自热期；③燃烧期，如图所示。

煤炭在其形成过程中，形成许多含氧游离基，如羟基（-OH）、羧基（-COOH）和碳基（>C=O）等等。当破碎的煤与空气接触时，煤从空气中吸附的O2，只能与这些游离基反应，并且生成更多的、稳定性不同的游离基。此阶段煤体温度的变化不明显，煤的氧化进程十分平稳缓慢，然而煤确实在发生变化，不仅煤的重量略有增加，着火点温度降低，而且氧化性被活化。由于煤的自燃需要热量的聚集，在该阶段因环境起始温度低，煤的氧化速度慢，产生的热量较小，因此需要一个较长的蓄热过程，故这个阶段通常也称为煤的自燃准备期，它的长短取决于煤的自燃倾向性的强弱和外部条件。

经过这个准备期之后，煤的氧化速度增加，不稳定的氧化物分解成水（H2O）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）。氧化产生的热量使煤温继续升高，超过煤自热的临界温度（一般为60～80℃），煤温急剧加速上升，氧化进程加快，开始出现煤的干馏，产生芳香族的碳氢化合物（CxHy）、氢（H2）、更多的一氧化碳（CO）等可燃气体，这个阶段为自热期。

临界温度也称自热温度（Self-heating temperature，SHT），是能使煤自发燃烧的最低温度。一旦达到了该温度点，煤氧化的产热与煤所在环境的散热就失去了平衡，即产热量将高于散热量，就会导致煤与环境温度的上升，从而加速了煤的氧化速度并又产生更多的热量，直至煤自燃起来。煤的自热温度与煤的产热能力和蓄热环境有关，对于具有相同产热能力的煤，煤的自热温度也是不同的，主要取决于煤所在的散热环境。如浮煤堆积量越大，散热环境越差，煤的最低自热温度就越低。因此应注意即使是同一种煤，其自热温度不是一个常量，受散热（蓄热）环境影响很大。

自热期的发展有可能使煤温上升到着火温度（Ts）而导致自燃。煤的着火点温度由于煤种不同而变化，无烟煤一般为400℃，烟煤为320～380℃，褐煤为270～350℃。如果煤温根本不能上升到临界温度，或能上升到这一温度但由于外界条件的变化更适于热量散发而不是聚集，煤炭自燃过程自行放慢而进入冷却阶段，继续发展，便进入风化状态，使煤自燃倾向性能力降低而不易再次发生自热，如上图中虚线所示。

从煤的自燃过程可见，煤的自燃过程就是煤氧化产生的热量大于向环境散失的热量而导致煤体热量聚集，使煤的温度上升而达到着火点的过程。

印度学者纳吉（Banerjee）认为煤的氧化过程可以分为以下四个阶段：

（1）物理吸附阶段。煤对氧气的物理吸附在－80℃就可以发生，并且物理吸附是可逆的，当温度达到30~50℃时，吸附的氧会很快脱附出来。物理吸附过程会因为对煤炭表面能量的改变而发出热量。放出的热量使煤温度开始上升。

（2）化学吸附阶段。在50℃时，化学吸附作用就比较明显了。这个过程将产生不稳定的氢氧化合物，就是所谓的过氧化合物。

（3）自热阶段。当温度接近或者达到自热温度点（SHT）时，过氧化物就会加速分解，从而也需要更多的氧气为下步氧化做准备。这阶段温度大约是50~120℃左右，其典型值为70℃。温度更高时，过氧化物的分解速度将比其生成速度更快（Chakravorty，1960）并且化学反应将会产生气体放出，其中最为重要的有CO、CO2、水蒸气、乙二酸、芳香酸和不饱和烃等标志性气体。

（4）温度高于150℃的加速燃烧阶段。煤进入高温燃烧阶段，并释放出大量的燃烧气体。

国内外开展的煤自燃试验的结果表明，上述的煤氧化的四个阶段是与实际相符的。2

煤自燃影响因素煤自燃是煤的氧化产热与向环境散热的矛盾发展的结果。因此，只要与煤自燃过程产热和热量向环境散失相关的因素都能影响煤的自然发火过程。可以将影响煤自燃的因素分为内在因素和外在因素。

内在因素自燃是煤的－种自然属性，但发生自燃的能力（煤的自燃倾向性）却不相同。这是因为不同的煤其氧化能力不一样，而影响其自身氧化能力的，即内在影响因素，主要有煤化程度、煤中的水分、煤岩成分、煤中的硫以及煤中瓦斯等等。实际上，这些影响因素也就是煤的自燃倾向性的影响因素。

1**）煤化程度**

煤化程度即煤的变质程度。我们知道，古代高等植物先经生物化学作用变成了泥炭。泥炭在位于其上的覆沉积物的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用，这样，泥炭逐渐变成了密度较大、较为致密的岩石状的褐煤，泥炭在这个过程中受到的作用叫成岩作用。其后，当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化，碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也不断的发生变化，最终变成无烟煤。褐煤向烟煤和无烟煤的转化称为变质作用。煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。其中，促成煤变质作用的主要因素是温度和时间。温度越高，变质作用的速度越快，因为变质作用的实质是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。因此，在较低温度下长时间受热和较高温度下短时间受热，就可能得到同样煤化程度的煤。这就是为什么有些成煤年代较早，而其煤化程度却不如成煤年代较晚的煤高。

不同煤化程度煤的自燃倾向性发生规律性变化正是由于随着煤化程度的变化煤的分子结构发生规律性变化所致。随着煤化程度的增加，结构单元中芳香环数增加，对气态氧较活泼的侧链和含氧官能团减少甚至消失，煤的抗氧化作用的能力增加。低煤化程度的褐煤及烟煤，其分子结构中性质活泼的侧链及含氧官能团较高，芳香环数少，芳香化程度低，因而其抗氧化作用能力较弱，易于氧化自燃；而高煤化程度的无烟煤，因其分子结构中性质活泼的侧链及含氧官能团减少甚至消失，芳香化程度高，因而抗氧化作用能力强，难以自燃。一般说来，煤的煤化程度愈低，挥发分就愈高，氢氧含量就愈大，其自燃危险性就愈大。例如，褐煤的自燃危险性比烟煤大，烟煤比无烟煤大。在烟煤中，开采煤化程度较低的长焰煤和气煤的自燃危险性大，煤化程度高的瘦煤和贫煤自燃危险性小。

尽管煤的自燃性是随着煤的变质程度增高而降低，但不能以煤化程度作为判断煤的自燃危险性的唯一标志。因为在生产实践中人们发现，煤化程度相同的煤，有的具有自燃特性，有的就不自燃，自燃的难易程度也不同。例如，同一牌号的煤若含硫量较高，则吸氧能力强，因此易于自燃。

2**）煤的水分**

根据煤中水分赋存的特点，煤的水分分为内在水分和外在水分，煤的内在水分是吸附或凝聚在煤颗粒内部直径小于10cm的毛细孔中的水分，煤的外在水分是指附着在煤的颗粒表面以及直径大于10cm的毛细孔中的水分。一般来说，煤的内在水分在100℃以上的温度才能完全蒸发于周围空气中，煤的外在水在常温状态下就能不断蒸发于周围空气中，在40～50℃温度下，经过一定时间，煤的外在水分会完全蒸发。在煤的水分还没有全部蒸发之前，煤的温度很难上升到100℃，因此，煤的含水量对煤的氧化进程有重要影响。

煤的含水量对其氧化进程的影响表现在两个方面。在煤炭自燃初始阶段，水分起到催化作用。在一定条件下，水分又可以起到阻化作用。煤中水分对煤炭自燃到底是起阻化抑制作用，还是起催化作用，应根据煤质等具体条件而定。

3**）煤岩成分**

煤岩成分是指煤层中煤的岩相学组分。用肉眼看，可以将煤层中的煤分为丝煤、暗煤、亮煤和镜煤4种煤岩成分。不同的煤炭中，这四种成分的数量差别很大，通常煤体中暗煤和亮煤所占的比例最大，丝煤与镜煤所占比例比较小。丝煤和镜煤仅仅是煤中的少量混杂物质。褐煤中丝煤含量最高，几乎无镜煤；无烟煤中镜煤含量最高，几乎无丝煤。镜煤与丝煤组成成分比较单一。

不同的煤岩成分有着不同的氧化性，氧化趋势按下列顺序降低：镜煤、亮煤、暗煤、丝煤。在低温下，丝煤吸氧最多，但是，随着温度的升高，镜煤吸氧能力最强，其次是亮煤，暗煤最难于自燃。丝煤吸氧量强主要是其结构松散，着火温度低，仅为190～270℃。英国试验证明：在常温条件下，15℃时丝煤吸附氧的数量较其它煤种要多1.5～2.0倍；50℃时为5倍；100℃时则下降，仅为7%。所以人们认为，在常温条件下，丝煤是自燃中心，起着引火物的作用。

4**）煤的含硫量**

硫在煤中有3种存在形式：二硫化亚铁即黄铁矿（FeS2）、有机硫以及硫酸盐。煤中的无机硫和有机硫在氧化反应中的行为不同。有学者认为在25℃时黄铁矿的氧化显著，而在80℃时有机硫的氧化较明显，在105℃的湿空气下有20%的总硫被氧化，其中黄铁矿中硫的4%被氧化，有机硫中的16%被氧化。

对煤自燃起主导作用的是黄铁矿，它的比热小，与煤吸附相同的氧量其温度的增值比煤大3倍。黄铁矿的分解产物氧化铁（Fe2O3）比煤的吸氧性更强，能将吸附的氧（O2）转让给煤粒使之发生氧化自燃，显然它对煤的自燃过程起到了加速作用。煤中含黄铁矿越多往往就越容易自燃。我国许多高硫矿区如贵州的六枝、四川的芙蓉和中梁山、江西的萍乡、英岗岭、湖南的杨梅山均属自燃比较严重的矿区。我国西南主要矿区的统计资料表明，含硫3%以上的煤层为自然发火煤层。

5**）煤的粒度与孔隙结构**

完整的煤层和大块堆积的煤一般不会发生自燃，一旦受压破裂，呈破碎状态存在，煤才可能自然发火。这是因为氧气不能够进入完整煤层的煤体，大块的煤能够充分与氧接触的表面积有限，氧化产生的热量相对较小，不足以使煤块升温，并且由于大块煤堆积的大缝隙导致对流传热明显，热量不易于积聚。一些学者认为，当煤的粒度过于小时，氧气难以进入堆积的煤体内部，影响了煤的充分氧化。因此，推测煤自燃有一个最优粒度，该粒度也就是在煤氧化产热和热散失相对最大时候的粒度，并且该粒度随其它影响因素的变化而变化，一般认为粒度在1mm左右时煤的氧化性较强。同时，较为破碎的煤的自燃点（着火点）也会显著降低，比如当烟煤的粒度直径为1.5～2mm时，其着火点温度大多在330～360℃，粒度直径小于1mm以下时，着火点温度可能降低到190～220℃。但是也有一些学者认为，当煤的粒度下降到一定粒度以下时（比如1mm），煤的氧化能力就与粒度无关了。另外，如果将一定粒度的煤混合，其氧化性会显著增加，这一现象的原因是显而易见的，不同粒度的组合不但使氧易于进入煤体内部，而又不易形成对流传热，结果充分发挥了小粒度煤易于氧化产热、大粒度煤粒易于使氧达到煤体内部的优点，该现象在现场已经得到了充分证实。

孔隙越发育的煤，其内表面积越大，单位质量吸附氧气的能力越大，利于反应的进行，而且孔隙发育的煤的导热性也相对较差（孔隙中充满气体，气体导热性比无孔隙的实体煤差），因此，孔隙越发育的煤，往往越易于自燃，如褐煤。

6**）煤的瓦斯含量**

瓦斯（主要为CH4，还含一部分N2、少量CO2和其它气体）是煤在形成过程和在地层中保存过程的伴生物。煤与瓦斯在一般温度条件下不发生反应，否则煤就不可能与瓦斯共存于煤层之中了。从煤氧化角度来说，瓦斯相当于惰性气体。因此，瓦斯或者其它气体含量较高的煤，由于其内表面受到隔离（由于煤层中的瓦斯压力一般比大气压力高），氧气不易与煤表面发生接触，也就不易同煤进行复合。即使氧气能够达到煤体，瓦斯的稀释作用使氧气浓度降低，使煤氧发生反应的强度降低，产生热量的强度降低，煤发生自燃的危险性也相应减小。我国许多高瓦斯矿井自然发火程度都比较低，例如，四川绿水洞煤矿、淮北朱庄煤矿等。一般认为，当煤中残余瓦斯量大于5m/t时，煤往往难以自燃。但是随着瓦斯的放散，煤自燃性将会提高，自然发火的危险性同一般的煤也就没有区别了。因此，瓦斯含量也不应该作为煤层自燃危险性的判断标准。

外在因素煤炭自燃倾向性取决于煤在常温下的氧化能力，是煤层发生自燃的基本条件。然而在生产中，一个煤层或矿井的自然发火危险程度并不完全取决于煤的自燃倾向性，还受外界条件的影响，如煤层的地质赋存条件、开拓、开采方法及通风等。这些外界条件决定着煤炭接触到的空气量和与外界的热交换。因此，必须掌握它们的基本规律，来指导现场的生产实践，保证安全生产。

1**）煤层地质赋存条件**

煤层地质赋存条件主要是指煤层厚度、倾角、煤层埋藏深度、煤层的地质构造及围岩性质等。

较厚的煤层总的来说是一个增大火灾危险性的因素。开采厚煤层的矿井，内因火灾发生次数比开采中厚和薄煤层的矿井多。究其原因，一是因为厚煤层难以全部采出，遗留大量浮煤与残柱，而遗留在采空区的煤，尤其是碎煤，由于导热能力弱，常常会造成局部储热条件；二是采区回采时间长，大大超过了煤层的自然发火期；三是煤层容易受压破裂而发生自燃。据统计，有80%的自燃火灾发生在厚煤层开采中。国内的鹤岗矿区统计，有86.6%的自燃火灾发生在5m以上的厚煤层中；原苏联库兹涅茨矿区三分之二以上的煤炭自燃也发生在5m以上的厚煤层中。

煤层倾角对煤炭自燃也有重要影响，开采急斜煤层比开采缓斜煤层易自燃。因为倾角大的煤层受到地质作用影响比较大，使得煤层在开采过程中比较容易破碎，形成的煤粒度比较小。同时，倾角大的煤层频繁发生自燃还因为急倾斜煤层顶板管理困难，采空区不易充严，煤柱也不易保留，漏风大，上部已经过一定时期的自燃准备的煤下滑。开滦赵各庄煤矿东西两翼煤层倾角东缓西陡，火区大都发生在西翼。徐州大黄山煤矿南北两翼煤层倾角南陡北缓，南翼局部倒转，自然发火次数南翼为北翼的一倍以上。原苏联库兹涅茨矿区75%的自燃火灾发生在45°～90°倾角的煤层中。德国鲁尔矿区81.5%的自燃火灾发生在36°～90°倾角的煤层内。

地质构造复杂的地区，包括断层、褶曲发育地带、岩浆入侵地带，自然发火次数要多于煤层层位规则之地。这是由于煤层受张拉、挤压的作用，裂隙大量发生，破碎的煤体吸氧条件好，氧化性能高。据四川芙蓉煤矿统计，巷道自燃火灾52%发生在断层附近。

煤层顶板的性质也影响煤炭发生自燃过程。煤层顶板坚硬，煤柱易受压碎裂。坚硬顶板的采区空冒落充填不密实，冒落后有时还会形成与相邻正在回采的采区，甚至地面连通的裂隙，漏风无法杜绝，为自燃提供了条件，大同矿区的自燃就具有此特征。若顶板易于垮落，垮落后能够严密地充填采空区并很快被压实，火灾就不易形成，即使发生，规模也不会很大。

2**）采掘技术因素**

采掘技术因素对自燃危险性的影响主要表现在采区回采速度、回采期、采空区丢煤量及其集中程度、顶板管理方法、煤柱及其破坏程度、采空区封闭难易等方面。好的开拓方式应是少切割煤层，少留煤柱，矿压的作用小，煤层的破坏程度低，所以岩石结构的开拓方式，如集中平硐、岩石大巷、石门分采区开拓布置能减少自燃危险性。

由于采煤方法影响煤炭自燃主要表现在煤炭回采率的高低和回采时间的长短等，所以，丢煤愈多、浮煤越集中的采煤方法越易引起自燃。落垛式的采煤方法自不待言，采用冒落法管理顶板的开采方法在采空区中遗留的碎煤一般都比其它方法多。由于顶板岩层的破坏，隔离采空区的工作比较困难，易于发生煤炭自燃。开采一个采区时采用前进式开采程序比用后退式开采的漏风大，而且也使采空区内的遗煤受氧作用时间长，都为自燃创造了条件。因此，开采有自燃倾向性煤层的采区，一般都采用后退式回采程序。另外，后退式回采程序对煤柱的压力较小，遗留在采空区的碎煤也少，而且也易于隔离采空区，防止其漏风。

长壁式采煤法中留煤皮假顶，留刀柱支持顶板，以及回采率较低的水力采煤，也均不利于防止自燃。

一个采区或工作面回采速度慢，拖的时间长，使采空区遗煤经受氧的作用时间大大超过煤层的自然发火期，就难于控制自燃发生。因此，应力求采用进度快的生产工艺。神东矿区采用先进可靠的大功率重型综采设备，实现了矿井的快速开采，从而使得该矿区采空区自燃“三带”中的“自燃带”存在时间短暂，大大减小了采空区自燃的可能性；在工作面回撤过程中，采用“辅巷多通道”的搬家新技术，实现了工作面的快速搬家，很大程度上降低了停采线附近发生自燃灾害的概率；同时，该矿区还综合采用快速封闭技术并结合无轨胶轮车快速运输手段，实现了巷道的快速封闭，减少了煤与氧的接触时间，使煤体无法积聚发生自燃所必需的热量。通过“快采”、“快撤”和“快闭”技术的实施，有效控制了煤的氧化蓄热，大大减小了“两道”和“两线”处自燃灾害发生的危险性，成功地实现了“以快防火”。

甘肃省窑街煤矿开采特厚、易燃煤层，主采层22m、最厚达98m，自然发火期3～6个月。矿区井田范围内自明朝就有古窑开采，小窑星罗棋布，老空区纵横重叠，自燃火灾频频发生。为扭转严重的发火局面，将集中运输巷由煤层改到底板岩层；改革了采煤法，以倾斜分层、金属网假顶采煤代替了高落式和煤皮假顶倾斜分层采煤法，并且采取了黄泥注浆、不留煤柱、老空复采的综合措施，发火率由原来的1.65次/万吨降到0.052次/万吨。

3**）通风管理因素**

通风因素的影响主要表现在采空区、煤柱和煤壁裂隙漏风。如果漏风很小，供氧不足，则抑止煤炭自燃。如果漏风量大，大量带走煤氧化后产生的热量，则也很难产生自燃。决定漏风大小的因素有矿井、采区的通风系统，采区和工作面的推进方向，开采与控顶方法等。

根据漏风规律可知，决定其主要漏风的是漏风通道风阻和其两端压差。如果工作面即上下口之间压差小于一定值，则后方采空区就不会自燃。因此，只要能严密堵塞漏风通道，降低压差，即可大大减少矿井的自燃发生。根据采场通风方式可以看到，后退式“U”型、“W”通风方式有利于防治自燃，“Y”型和“Z”型通风方式易促进采空区自燃。

不同煤层的赋存条件和具体情况不同，其影响煤层自燃的主要因素也不相同。就一般情况而言，煤炭自燃主要决定于内因，即自燃倾向性，而煤层自然发火的危险性和发火期又受外因条件的严重影响。煤的自燃倾向性是客观存在、不易改变的，但采矿技术、通风管理则完全取决于人的主观能动性。只要从实际出发，采取正确合理的开拓方式、开采方法、通风方式，并加强对采空区、煤柱和通风的管理等，就会防止或大大减少煤层自燃。

开采自燃煤层时，合理的通风系统可以大大减少或消除自然发火的供氧因素，无供氧蓄热条件，煤是不会发生自燃的。所谓合理的通风系统是指：矿井通风网络结构简单，风网阻力适中；主要通风机与风网匹配，通风设施布置合理，通风压力分布适宜。

（1）风网结构合理，主要通风机与风网匹配

从全矿井网络结构来看，开采自燃煤层的大中型矿井，以中央分列式和两翼对角式通风为好，这种方式一是有利于防火，因为采区封闭后可以调节其压力，消除主要通风机风压的影响；二是便于灾变时进行通风控制，防止主井进风流发火危及全矿井。

采区应是分区通风，即采区之间是一个并联子系统，而不应是串联，应尽量避免角联。工作面保持后退式。

主要通风机与风网匹配，是指主要通风机运行的工况点位于高效区内。在尽量降低井巷的通风阻力，扩大矿井等积孔的同时，主要通风机压力最好保持在2kPa以下。

（2）通风设施布置合理

通风设施布置合理是指风门、风墙、调节风门等通风构筑物及设施位置恰当、布局合理。因此在设置这些通风设施时，位置一定要选择好。一般来说，以减小采空区或火区进回风密闭墙两侧通风压差为准。

最近几年，在老矿挖潜中，为了适应生产的发展，一些矿井采用了高风压大风量的主要通风机，但对通风系统的改造注意不够，两者不匹配。矿井风量增长有限，风压却急剧上升，有的高达4～5kPa，结果通风管理困难，漏风严重，自然发火趋势恶化。相反，神东矿区为预防煤层自然发火，采用大断面、多通道、低负压通风，通风方式尽量选用对角式、分区式，取得了比较好的预防效果。2

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学