煤自燃的发火过程

经过大量的理论分析以及实验考证，学者们将煤自燃过程分为四个阶段，潜伏阶段、自热阶段，燃烧阶段以及燃尽阶段。

（1）潜伏阶段。当煤体暴露在空气中，空气中的氧气与煤体发生接触，煤体温度上升，达到临界温度，这一过程被称为煤自燃潜伏阶段。煤自燃处于潜伏阶段，煤氧复合作用主导为物理吸附，热量产生很少，致使煤体温度上涨趋势平缓，增长率较低。虽然潜伏阶段以物理吸附为主导，但是也伴随着化学吸附以及化学反应的产生，反应期间，产生少量气体并释放出少量热量。

在实践过程中，一般采取预防性措施延长煤自燃的潜伏阶段，如：改善煤破碎程度、堆积状态、散热条件以及通风状态，以此来预防煤自燃，提高煤矿开采的安全性。

（2）自热阶段。当煤体自燃达到临界温度与干裂温度区间，这一过程被称为自热阶段。在煤体经过潜伏阶段后，自燃点被活化，煤体更快地吸附氧气，从而加快了氧化反应的速度，并释放出更多的热量。这些热量使得煤体的产热量大于散热量，从而加剧了自燃的过程。由于煤温的剧烈上升，煤体开始发生干馏，产生大量可燃气体，例如一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷等。同时，煤体还会散发出其他的芳香气味。自热阶段产生的气体可通过检测仪表测量出具体浓度以及气体种类。自热过程中，由于温度升高，煤体内部的水分开始蒸发，产生大量水蒸气，从而导致生火点附近出现雾气。这些水蒸气在巷道壁面遇冷后会凝结成水珠，形成所谓的挂汗现象。此外，煤体的微观结构也会发生变化。

在自热阶段，如果能够加速散热，使散出的热量大于产生的热量；或者改变通风环境，降低氧气体积分数，使得自热温度降低到临界温度以下，就可以防止煤体的自燃。这种情况下，煤体会发生风化现象，其物理性质和化学性质都会发生变化，从而失去原有的活性，不再发生自燃。煤体的理化性质会因风化而发生结构性改变，失去原有活性，不再发生自燃。

（3）自燃阶段。当煤体经历自热阶段达到着火温度，将导致煤炭进入自燃阶段。此时，煤体出现着火现象，导致明火，大量烟雾以及可燃气体的产生，并且出现难闻的火灾气味。一般认为无烟煤着火温度大于400℃、烟煤着火温度在320~380℃、褐煤210~350℃。

（4）熄灭阶段。当煤自燃时，通过采取应急措施降低煤体温度，可以使煤体自燃熄灭。

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参考文献：

[1]陶华焕.扎赉诺尔矿区褐煤自燃预警体系研究[D].辽宁工程技术大学,2023.