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煤矸石是采煤和洗煤過程中的排棄物，通常占采煤量的15% ～ 20%。煤矸石山對環境最大的危害除占地外就是自燃。自燃時釋放出大量二氧化硫、一氧化碳、硫化氫等有害氣體，嚴重污染周圍大氣環境，危害人們身體健康。在人們環保意識不斷提高、環保問題備受關注的今天，如何防治煤矸石自燃，就顯得尤其重要。

煤矸石自燃的原因

關于煤矸石自燃的原因，主要有硫鐵礦氧化學說和煤氧復合自燃學說。硫鐵礦氧化學說是目前解釋煤矸石自燃的主要理論。它認為，煤矸石中的硫鐵礦在低溫下發生氧化，產生熱量并不斷聚積，使煤矸石內溫度聚集，引起煤矸石中的煤和可燃有機物燃燒起來，從而導致煤矸石自燃。而煤氧復合自燃學說則認為煤矸石中通常夾帶著10 %～ 25 %的碳質可燃物，在常溫下，煤矸石中的煤(尤其是鏡煤和絲炭)會發生緩慢的氧化反應，同時放出熱量，當熱量聚積到一定溫度時，便可引起可燃物自燃，從而導致矸石山自燃。

煤矸石自燃的條件

煤矸石山發生自燃須具備以下條件：

1、煤矸石具有自燃傾向性；

2、有連續的氧氣供給；

3、有熱量積聚的環境；

4、以上條件應維持足夠時間已達到自燃點。

其中條件1為煤矸石發生自燃的內部特征，2、3為其自燃的外部條件。煤矸石中的可燃物主要是黃鐵礦和煤，而氧氣及熱量積聚的環境，與其堆積結構有關。矸石山在自然堆放(平地或順坡堆放)過程中，均會發生粒度偏析，在矸石山內產生“煙囪效應”。氧化產生的熱量，一部分由“煙囪效應”隨空氣帶出，另一部分則積聚在矸石山中。當某一局部溫度達到自燃點時便引起自燃，且逐步向四周蔓延。

煤矸石山滅火方法

1、直接挖出法

這種方法較為簡單，但只適用于初燃的矸石山。一般利用機器或高壓水槍，挖出著火矸石和熱矸石，用水冷卻或讓其自然冷卻，回填或重新堆積。

2、注漿法

注漿法是國內最常用的方法，可表面澆灑，也可挖溝灌注和鉆孔注漿。其中，鉆孔注漿對大面積或深部燃燒治理和防止復燃效果較為理想。該方法是在矸石山布置一定數量的鉆孔，將黃土、粉煤灰、電石渣和石灰等注漿材料配成一定濃度的漿液注入火區和自熱區�？紤]漿液受重力作用的影響，其擴散以垂直方向為主，難以控制其流動方向。近年來出現了將注漿與注泡沫滅火劑相結合的治理技術。泡沫有較好的隔氧作用，不僅可以節約用水，在矸石空隙中的擴散能力較強，又不會破壞漿液形成的密封帶。

3、灌水法

水在高溫下形成蒸汽，吸收大量汽化熱，其吸熱降溫效果非常好，是一種優良的滅火劑。但是，選擇這種方法必須非常慎重。一方面，注水后矸石山空隙率增加，干燥后矸石的反應活性也會增加，很難防止其復燃。另一方面，對深部高溫熾熱火區或含有硫鐵礦的火區，水與熾熱的炭相遇，產生大量的水煤氣，增加了爆燃幾率；水的加入會使硫鐵礦氧化反應更加劇烈、更復雜，產生的熱量和氣體來不及釋放，產生積聚而引發噴爆。

4、表面密封和壓實法

該方法是在矸石山表面鋪土、壓實，隔絕空氣進路，使矸石山內部空氣消耗殆盡后熄滅。表面密封和壓實法可以降低燃燒強度和污染物排放速率，主要用于控制矸石山火勢和污染強度，需要及時維護。國內采用分層堆放矸石、分層壓實的方法預防矸石山自燃取得了較好的效果，其滅火效果不太理想。

5、低溫惰性氣體法

該方法是向火區注入液氮和固體2CO混合物，可快速降低火區溫度，而且在相變過程中體積可增加500倍，形成冷壓波，從注入點快速擴散至全區，把低密度熱煙氣排至地表，同時隔絕空氣，達到降溫滅火的目的。

6、普瑞特防滅火新技術

為克服目前注漿、惰氣、凝膠、阻化劑、三相泡沫等防滅火技術的不足，徐州吉安礦業科技有限公司聯合中國礦業大學創新的提出了普瑞特防滅火新技術，并研制了普瑞特的裝備與材料。普瑞特防滅火新技術很好的融合了黃泥灌漿、惰性氣體、凝膠、阻化劑、三相泡沫等各項防滅火技術的優點，又避免了上述各項技術的多數缺點。

（1）集凝膠、黃泥灌漿、兩相或三相泡沫、惰性氣體和阻化劑的防滅火優點于一體，能把泡沫中的水固結在凝膠體內，避免了黃泥灌漿和其它泡沫大量水流失或者潰漿的缺點；

（2）在采空區具有良好的擴散性能，生成的普瑞特以泡沫為載體能夠對采空區或煤田火區的高、中、低位火源進行大范圍、全方位的覆蓋，持久保持煤體濕潤冷卻，隔絕氧氣，且添加劑中含有的阻化劑能長久對煤體阻化，徹底防治煤炭自燃；
（3）普瑞特被注入火區后，會在火區全方位覆蓋一層凝膠層，并且凝膠層中95%以上都是水，具有長久的吸熱降溫作用，能夠有效防止火區復燃；
（4）普瑞特以泡沫為載體，在防滅火區域內能向高處堆積，所到之處普瑞特都能有效覆蓋并黏附浮煤裂隙，具有良好的封堵漏風通道的性能；
（5）泡沫中的氮氣緩慢釋放，避免單獨注氮時氮氣容易流失的缺點，持久保持火區惰化。

結語

煤矸石山自燃是一個復雜的物理化學過程，煤和黃鐵礦是煤矸石的主要可燃物，對其回收分選是防止自燃的基本措施。為了提高治理矸石山自燃的主動性，首先應重視煤矸石的堆放處置方式和預處理，以防為主。其次，應加強煤矸石自燃機理、防治技術的研究，以減少人員傷亡。從環保的角度出發，則應加強煤矸石綜合利用技術研究，這也是治理煤矸石自燃的根本之道。