戚晟德

（甘肅煤田地質(zhì)研究所， 甘肅 蘭州 730000）

引言

鐵路是運(yùn)輸煤炭資源的重要方式之一，全國煤炭總運(yùn)量的60%都由鐵路運(yùn)輸完成，隨著社會(huì)發(fā)展我國煤炭需求量不斷加大，煤炭運(yùn)輸量增加，鑒于煤炭自燃性特征，對(duì)鐵路運(yùn)輸煤炭的安全提出更高要求。因此，探究鐵路運(yùn)輸中煤炭自燃防治對(duì)實(shí)現(xiàn)安全有序運(yùn)輸有著重要意義。

1 鐵路運(yùn)輸中儲(chǔ)存煤炭自燃現(xiàn)象分析

1.1 煤炭自燃機(jī)理

關(guān)于煤炭自燃的研究已持續(xù)了近百年，提出了自由基作用、細(xì)菌作用、鐵礦作用和煤氧復(fù)合作用等諸多學(xué)說，其中煤氧復(fù)合作用是公認(rèn)度最高的學(xué)說。簡單來講，煤氧復(fù)合即在煤體與空氣產(chǎn)生接觸后，經(jīng)物理吸附氧氣，并放出物理吸附熱量，繼而進(jìn)行化學(xué)吸附與反應(yīng)，釋放出化學(xué)吸附熱、反應(yīng)熱，熱量逐漸集聚在煤體存放環(huán)境中，從而因改變環(huán)境實(shí)現(xiàn)自燃，但并非所有煤炭都能經(jīng)過氧化發(fā)生自燃，氧化需在穩(wěn)定、絕熱、低溫的條件下進(jìn)行[1]。煤炭自燃經(jīng)歷潛伏、自熱、自燃三個(gè)階段，當(dāng)常溫狀態(tài)下吸附空氣中氧氣發(fā)生氧化，能夠產(chǎn)生熱量，隨著空氣流動(dòng)熱量及時(shí)散失，煤炭溫度無法升高；若熱量長時(shí)間無法散去，媒體溫度持續(xù)升高，并加速煤炭自身的氧化，煤炭自身從而產(chǎn)生大量熱量，當(dāng)煤炭自身的溫度達(dá)到300～350 ℃時(shí)，煤炭則發(fā)生自燃。

1.2 煤炭自燃條件

煤炭自燃的過程與發(fā)展變化均具有復(fù)雜性特征，受多種因素的影響與作用，但煤炭自燃必須具備以下條件：一是，煤炭本身有著低溫易氧化特征，即具備自燃傾向（煤吸氧量大于0.4 cm3/g），并且煤炭在儲(chǔ)存時(shí)處于破碎狀態(tài)；二是，具備持續(xù)供氧條件；三是，煤炭氧化過程中產(chǎn)生熱量的速度快于散熱速度；四是，以上3 個(gè)條件同時(shí)存在時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭在最短時(shí)間內(nèi)自燃。其中前3 個(gè)條件為煤炭自燃的必要條件，第4個(gè)條件為煤炭自燃的充分條件。

1.3 煤炭自燃原因

在鐵路運(yùn)輸過程中，煤炭存儲(chǔ)、裝車、運(yùn)載過程中因運(yùn)輸時(shí)間長、儲(chǔ)運(yùn)條件有限以及需嚴(yán)格執(zhí)行鐵路行車秩序等因素，導(dǎo)致運(yùn)輸過程中存在諸多不利因素，如加長煤炭在空氣中的暴露時(shí)間，提高自燃發(fā)生概率。

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)煤炭含水量、含硫量、孔隙度、灰分、導(dǎo)熱性、連續(xù)供氧條件、粒徑尺寸和氧化熱集聚環(huán)境等均可成為煤炭自燃的誘導(dǎo)因素，其中最為關(guān)鍵的是鐵路運(yùn)輸過程中煤炭內(nèi)部在氧化熱或高溫天氣的影響下水分加速流失，無法吸收與及時(shí)消散蓄積的熱量；煤炭本身具有較強(qiáng)的自燃傾向性；裝載環(huán)節(jié)自燃或溫度已接近煤炭著火點(diǎn)溫度；運(yùn)輸過程中大量空氣進(jìn)入到煤層內(nèi)部，提供連續(xù)供氧條件[2]。

運(yùn)輸過程中敞車下部側(cè)門是煤炭自燃現(xiàn)象高發(fā)位置，因空氣從側(cè)門縫隙內(nèi)進(jìn)入，通過煤炭空隙深入煤層內(nèi)部，經(jīng)氧化、積熱，大量熱量無法及時(shí)消散，發(fā)生自燃；同時(shí)，敞車上部也是自燃多發(fā)點(diǎn)，煤炭儲(chǔ)存狀態(tài)下著火點(diǎn)通常位于煤層深度15～20 cm 處，運(yùn)輸途中空氣進(jìn)入到煤炭煤層15～20 cm 處時(shí)持續(xù)提供氧氣，使煤炭積熱、氧化、自燃，加之該部位也受光照的影響，增強(qiáng)熱量的蓄積，使自燃條件更加充分。

2 鐵路運(yùn)輸中存儲(chǔ)煤炭自燃防治技術(shù)

為有效預(yù)防鐵路運(yùn)輸過程中煤炭自燃，應(yīng)從自燃發(fā)生條件著手，有效控制氧氣的連續(xù)供應(yīng)，創(chuàng)造充分散熱條件，防止運(yùn)輸中溫度上升至危險(xiǎn)范圍。鐵路運(yùn)輸中存儲(chǔ)煤炭的主要防治技術(shù)有以下幾點(diǎn)。

2.1 鑒定煤炭自燃傾向性

鐵路運(yùn)輸環(huán)節(jié)煤炭自燃的發(fā)生根本原因是具備煤炭自燃的特殊條件，其中煤炭本身是否具有自燃傾向性最為關(guān)鍵，在運(yùn)輸前干燥且自燃傾向性較高的煤炭經(jīng)歷雨淋、灑水處理后，內(nèi)部蓄積熱量；外部熱源也為煤層內(nèi)蓄積熱量創(chuàng)造條件；運(yùn)輸通風(fēng)不良熱量無法及時(shí)散發(fā)也提高熱量蓄積效果，因此，造成許多煤炭在裝車前已具備一定自燃條件或已發(fā)生自燃?；谝陨锨闆r，運(yùn)輸前對(duì)煤體自燃傾向性進(jìn)行鑒定具有重要價(jià)值，可了解當(dāng)前煤炭是否具備自燃條件，分析煤炭自燃規(guī)律，制定自燃防治方案；不具備專業(yè)鑒定能力時(shí)，可總結(jié)煤炭情況，聘請(qǐng)具備專業(yè)咨詢與鑒定資質(zhì)的機(jī)構(gòu)展開鑒定，從專業(yè)角度分析煤的揮發(fā)份、自燃發(fā)火期以及最低著火溫度等指標(biāo)，按照指標(biāo)阻斷自燃條件，規(guī)避自燃的發(fā)生[3]。

2.2 強(qiáng)化煤炭存儲(chǔ)管理

首先，確立儲(chǔ)存登記臺(tái)賬管理制度，準(zhǔn)確登記煤炭來源、上貨時(shí)間、質(zhì)量、儲(chǔ)存時(shí)間以及數(shù)量等信息；且應(yīng)在運(yùn)輸前獲取煤炭企業(yè)的臺(tái)賬信息，了解在煤炭企業(yè)內(nèi)的存放時(shí)間以及具體采出時(shí)間。尤其是我國內(nèi)蒙古采取的褐煤、陜北神木地區(qū)采出的長焰煤等，自燃發(fā)生頻率較高，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行登記。其次，嚴(yán)格按照煤種進(jìn)行分區(qū)存放。設(shè)置不同煤種專區(qū)堆存區(qū)，并設(shè)置標(biāo)識(shí)牌，登記堆存時(shí)間、數(shù)量等信息，避免混亂，并將新煤、舊煤進(jìn)行區(qū)分，嚴(yán)禁在堆存區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)已發(fā)熱煤炭；露天堆存條件下，應(yīng)選擇合適的堆置方式，為煤炭創(chuàng)造良好的通風(fēng)條件，并設(shè)置防曬網(wǎng)、煤棚等遮陰設(shè)施，避免長時(shí)間暴露在高溫下暴曬；儲(chǔ)煤區(qū)域底部與周圍圍擋設(shè)施應(yīng)為混凝土結(jié)構(gòu)，可預(yù)防水分滲漏、減少水分流失，且遠(yuǎn)離高溫?zé)嵩?，配有噴水設(shè)備，定期噴水降溫。再次，加強(qiáng)日常巡視，定時(shí)進(jìn)行煤堆溫度檢測試，在煤堆表層、400 mm、1 000 mm、1 500 mm 四個(gè)層次設(shè)置測溫點(diǎn)，每堆選擇4～5 處，測量溫度后進(jìn)行記錄；新媒進(jìn)場前溫度已達(dá)到50℃以上時(shí)，則應(yīng)經(jīng)澆水、翻堆等降溫處理后進(jìn)場堆存；儲(chǔ)存時(shí)間超過30 d以上的煤堆，需每日進(jìn)行測溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部有無發(fā)熱情況，避免裝車時(shí)裝入已經(jīng)自燃煤炭[4]。最后，加強(qiáng)日常管理，在煤場周圍張貼醒目標(biāo)識(shí)，禁止煙火，工作人員不得在煤場內(nèi)吸煙，并及時(shí)清理煤場內(nèi)存在的廢紙、木屑等可燃物質(zhì)；在夏季等外部環(huán)境溫度較高時(shí)，應(yīng)提高煤炭測溫頻率與現(xiàn)場巡視頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤堆局部冒煙、冒熱氣情況，快速處理火源。

2.3 強(qiáng)化煤炭裝車管理

首先，裝車前應(yīng)對(duì)煤炭情況進(jìn)行了解，逐一核對(duì)產(chǎn)地、儲(chǔ)存時(shí)間等信息，加強(qiáng)對(duì)自燃傾性較強(qiáng)的煤種管理，做好運(yùn)輸時(shí)間、裝車順序的安排，加速流轉(zhuǎn)，避免運(yùn)輸中形成高溫條件，增加自燃風(fēng)險(xiǎn)。并檢測煤炭溫度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部溫度有超過50 ℃情況時(shí)，需經(jīng)降溫處理后裝車，未經(jīng)處理不得裝車。其次，在裝車過程中，采取人機(jī)交互作業(yè)模式，由1 名平煤工與裝載機(jī)配合操作，按照“一看、二測、三裝車”的原則，嚴(yán)禁將已自燃煤炭裝車，嚴(yán)格控制外來火源，并在敞車門縫較大位置鋪設(shè)阻燃材料作為襯墊，一方面預(yù)防運(yùn)輸中煤炭自燃，另一方面預(yù)防煤炭散落。最后，裝車后進(jìn)行測溫，每批次測溫不得少于2 個(gè)車廂，條件允許下應(yīng)車車測溫，測溫點(diǎn)由表及里設(shè)置3 處，記錄信息后，向煤炭表層噴灑抑塵劑，合理控制噴灑劑量，不得滲透至煤層10 mm 內(nèi)[5]。

2.4 制定自燃現(xiàn)象緊急施救預(yù)案

鐵路運(yùn)輸作為煤炭物流的中間環(huán)節(jié)，有效的管理以及事前檢查可降低運(yùn)輸途中發(fā)生自燃的概率，但一旦發(fā)生自燃，也應(yīng)采取積極的應(yīng)對(duì)策略，可利用阻燃劑快速滅火；發(fā)現(xiàn)局部有冒煙、冒熱氣時(shí)及時(shí)挖掉自燃煤炭并噴水降溫；采用滅火劑或噴灑足夠量的水，快速降低煤炭溫度、散發(fā)煤堆內(nèi)部熱量。

3 結(jié)語

煤炭自燃是鐵路運(yùn)輸過程中的重大安全隱患，為有效防治自燃，實(shí)現(xiàn)安全高效運(yùn)輸，本文分析了煤炭自燃現(xiàn)象，加深對(duì)煤炭自燃的了解，提出加強(qiáng)煤炭自燃傾向性鑒定與管理、制定自燃施救預(yù)案等防治措施做好自燃預(yù)防，有效降低煤炭自燃發(fā)生概率。