安全新技术讲座论文

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1、煤炭自燃机理及自燃发火的研究一、煤炭自燃机理一百多年来，先后提出阐述煤炭自燃机理学说有多种，其中主要的有黄铁矿作用学说、细菌作用学说、酚基作用学说、自由基作用学说、基团作用学说、电化学作用学说、氢原作用学说以及煤氧化合学说等。１９５１年苏联学者维谢洛夫斯基(Веселовский.В.С)等人提出，煤的自燃是氧化过程自身加速发展的结果。这种氧化反应的特点是分子的基链反应。让我们具体来看看这几种假说：1.煤炭自燃黄铁矿导因说这种学说把煤的自燃主要归因于黄铁矿的作用。众所周知，黄铁矿井中黄铁矿被氧化放热是

2、一种普遍现象。煤中硫铁矿（主要以黄铁矿的形式存在）的含量经常超过12％。早期，人们猜测黄铁矿在空气中逐渐氧化而产生的热是煤炭自热的诱因。通过温米尔对黄铁矿在空气中对煤炭自热的影响展开了全面的调查。它总结出黄铁矿只有在占比例较大并且处于被分解成极细微状态时才可能引发煤炭自热。如果黄铁矿存在形式较为集中或出现在矿脉中或以高结晶‘铜’的形态存在，它对煤初期自热的作用是微乎其微的。许多研究仍然说明，煤中含有黄铁矿，尤其是其量较大时，将有助于煤自燃过程的发展，它起着催化剂的作用。2.煤炭自燃细菌导因说细菌导因说

3、主要认为煤炭自燃是细菌的作用。究竟细菌在煤炭自燃过程中是直接作用，还是间接作用，各抒己见。波特尔经研究认为，酵母菌的发酵作用在煤的自燃过程中起决定性作用，而哈尔丹等人认为，菌的作用不在于它本身，在于它接触煤后将产生一些易于氧化的化合物，它们与氧接触放出大量的热使煤升温而自燃。这就从原则上否认了菌的本身作用。细菌导因说在实践中也遇到了很多矛盾，使它很难为人们所信服。温米尔和格雷哈姆的研究都说明了这一点：放在真空中温度100℃以下的煤炭，经过20h，所有细菌都会死掉，它们的自燃倾向性与加热前完全相同。因此

4、，这一学说没有被人们广泛承认。3.煤炭自燃酚基导因说这一学说的其中提出者弗金尔和特洛诺夫认为，煤炭自燃是由于煤中含有不饱和酚基化合物激烈吸收大气中的氧，同时放出热量所引起。但对酚的产生，它与氧化合反应的机理，尤其是这种反应是否足以导致煤的自热尚待进一步研究和探讨。4.自由基作用学说1996年中国矿业大学李增华研究认为：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

5、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。该学说认为煤自由基氧气反应经历了如下过程：煤体遭破坏后产生大量自由基，当有氧气存在时，则会发生氧化反应。反应历程如下：煤中自由基与O2反应，生成过氧化物自由基。此反应为放热反应，产生的热量导致煤自燃。5.地壳运动导热说在煤层上部来的压力下，煤的压裂有时会是造成煤炭自燃的热来源成因之一。突然的顶板冒落造成的空气的绝热压缩会暂时升高周围环境温度。贝芮格观察到虽然压裂产生的热会导致煤炭自燃，但煤的氧化是更为重要的因素。当然，煤的压裂

6、会增加煤的被氧化表面积，使煤体发生自热的潜在可能性更大。6.煤吸收水份发热说当一种液体渗透到煤体内（部分以蒸汽状态）时，煤开始润湿并要求有一定的能量。但更多的能量是由液体与煤表面的相互作用释放出来，即我们所知的润湿热。由于煤体本质上具有吸湿性，当煤被液体润湿时会产生大量的热量。Bhattacharya观察到除了上面提到的煤润湿会产热，当水以蒸汽状态被煤吸收时，它的汽化潜热会被加到润湿产热上，从而显著增加煤层温度,但煤中存有液态的水蒸发对煤起到吸热作用。7.电化学作用学说俄罗斯斯科钦斯基矿业研究院的研究

7、人员认为，煤中含有铁的变价离子，组成氧化还原系Fe2+／Fe3+，氧化还原系Fe2+／Fe3+在煤的氧化反应中起催化作用，在煤中引起电化学反应，产生许多具有化学活性的链根，从而极大地加快煤的自动氧化过程。8.煤-氧复合导因说该学说直至今日还是大多数学者所承认的学说，因为在实验及实践中得到不同程度的证实，比如利用热重分析方法对煤炭井下加热时发现，在加热初期煤的重量增加，这只能从其与氧复合这学说来进行解释。尽管不同学者对它有不同解释，但是都把煤自燃的原因归于煤有吸氧的能力和与此相联系的放热作用。不同学者从

8、不同角度对这一过程进行了研究。莱切尔斯研究结果得知，煤在一昼夜吸氧随煤种不同可达0.1～0.5m1／g；约翰逊等得出，正常温度下煤的吸氧能力可达0.4ml／g(均值,而且对新煤样而言)。许多学者如帕尔及达维斯、维谢洛夫斯基等，对水与湿气在煤吸氧过程中的作用做了许多工作，认为它们对煤吸氧起着催化作用(形成中间过渡络合物)。一、煤炭自燃的影响因素1、煤质　　煤质本身对煤自热敏感性有显著的影响。　　（1）煤的品级。煤的品级表明了煤的变质程度，常用挥发分含量和含