尉明凈

[摘 要]隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于能源的需求也隨之增加，促進(jìn)了火電發(fā)電廠的發(fā)展。生產(chǎn)煤作為火電發(fā)電廠的重要資源，也是火電發(fā)電廠燃料管理流程的重要環(huán)節(jié)，露天煤場(chǎng)的管理不僅影響著火電發(fā)電廠的經(jīng)營(yíng)管理效益，還影響著生產(chǎn)安全的管理水平。在露天煤場(chǎng)中，如果煤炭長(zhǎng)時(shí)間處于露天的狀態(tài)，那么其將會(huì)與空氣中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)作用，出現(xiàn)氧化自燃等問題，進(jìn)而引發(fā)煤質(zhì)灰分增加等問題，影響煤礦的安全生產(chǎn)質(zhì)效以及經(jīng)濟(jì)效益。本文論述了煤的氧化自燃機(jī)理以及煤的氧化自燃影響因素，并提出露天煤場(chǎng)安全監(jiān)管治理策略，希望能夠優(yōu)化煤場(chǎng)管理的方法，健全露天煤場(chǎng)管理制度，提升露天煤場(chǎng)的安全管理水平，以保障露天煤場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞]露天煤場(chǎng)；安全監(jiān)管；管理

中圖分類號(hào)：E227 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1722（2022）10-0088-03

如果露天煤場(chǎng)的安全管理工作落實(shí)不到位，那么將會(huì)引發(fā)煤自燃的現(xiàn)象。作為一種較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害，煤自燃現(xiàn)象的產(chǎn)生不僅會(huì)影響煤炭的生產(chǎn)管理秩序，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)以及資源損失，還會(huì)給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成危害[1]。為了保障生產(chǎn)管理的需要，大部分的露天煤場(chǎng)都會(huì)儲(chǔ)備大量的備用煤，由于備用煤的儲(chǔ)存時(shí)間較久，再加上露天煤場(chǎng)安全管理工作不到位，將會(huì)出現(xiàn)氧化等問題，不僅會(huì)降低煤的質(zhì)量，還會(huì)給煤炭生產(chǎn)管理埋下安全隱患。因此，為了能夠提升露天煤場(chǎng)的安全管理水平，確保露天煤場(chǎng)的正常運(yùn)營(yíng)秩序，需要加強(qiáng)露天煤場(chǎng)的管理[2]。

（一）煤的氧化自燃機(jī)理概述

作為一種在常溫狀態(tài)下會(huì)出現(xiàn)緩慢氧化的物料，露天煤礦在置放的過程中將會(huì)與空氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)氧化自燃的現(xiàn)象。如果露天煤場(chǎng)中出現(xiàn)氧化自燃的煤礦未得到及時(shí)的處理，而是聚集在煤堆內(nèi)，那么隨著時(shí)間的推移，露天煤場(chǎng)的煤堆中的熱能將會(huì)不斷增加，使得煤堆中的溫度也隨之增加，加快露天煤場(chǎng)煤堆中的氧化反應(yīng)速度，進(jìn)而使得露天煤場(chǎng)煤堆中所釋放的熱量不斷增多。根據(jù)研究數(shù)據(jù)分析，如果露天煤場(chǎng)的煤堆溫度每增加8～10℃時(shí)，那么露天煤場(chǎng)煤堆的氧化速度將會(huì)成倍增加[3]。由此可見，露天煤場(chǎng)的煤堆溫度的上升是以加速度的形式出現(xiàn)的，當(dāng)露天煤場(chǎng)的煤堆自燃所產(chǎn)生的溫度超過60℃以上時(shí)，如果露天煤場(chǎng)的安全管理人員未及時(shí)采取相應(yīng)的措施及時(shí)處理，那么將會(huì)造成大面積的煤堆自燃現(xiàn)象，引發(fā)露天煤場(chǎng)的安全管理問題[4]。

（二）煤的氧化自燃階段

露天煤場(chǎng)的煤堆自燃主要可以劃分為兩個(gè)階段：第一階段是煤堆初期氧化自熱階段。露天煤場(chǎng)的煤堆主要處于露天的存儲(chǔ)狀態(tài)，煤堆與空氣接觸將會(huì)自然而然地產(chǎn)生氧化作用。氧氣和水蒸氣是空氣中具有吸附性氣體性質(zhì)的物質(zhì)，當(dāng)其與煤中的礦物質(zhì)進(jìn)行接觸時(shí)，將會(huì)被自動(dòng)地吸附在煤中的活性官能團(tuán)中，當(dāng)煤處于一定的溫度狀態(tài)時(shí)煤中的活性官能團(tuán)將會(huì)與所吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，進(jìn)而使露天煤場(chǎng)的煤堆釋放相應(yīng)的熱量。與此同時(shí)，煤中的FeS2等礦物質(zhì)將會(huì)在放熱反應(yīng)的影響下與空氣中的物質(zhì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而釋放出更多的熱量。隨著露天煤場(chǎng)的煤堆所釋放的熱量不斷增加，煤堆周圍區(qū)域的溫度也隨之增加，加快煤堆氧化反應(yīng)的速度[5]。第二階段是煤堆的自燃現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生階段。當(dāng)露天煤礦的煤堆內(nèi)部中的熱量不斷增加，如果露天煤場(chǎng)的安全管理人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)該問題，導(dǎo)致煤堆所產(chǎn)生的氧化反應(yīng)的熱量無法得到及時(shí)的散發(fā)，那么將會(huì)在煤堆中形成熱能儲(chǔ)存，造成目標(biāo)區(qū)域煤堆內(nèi)部的溫度大幅度的上升。在目標(biāo)區(qū)域煤堆內(nèi)部的溫度上升的過程中，原先煤中的活性官能團(tuán)所吸附的各種氣體將會(huì)被釋放出來，同時(shí)煤在氧化自燃中所產(chǎn)生的熱分解也會(huì)同步析出硫化氫、一氧化碳等氣體。其所析出的氣體的燃點(diǎn)通常低于煤的燃點(diǎn)溫度，這將會(huì)給露天煤場(chǎng)的煤自燃產(chǎn)生重大的影響。當(dāng)露天煤場(chǎng)的煤堆周圍區(qū)域的溫度達(dá)到一定值時(shí)，這些被釋放或者析出的硫化氫、一氧化碳等氣體將會(huì)依附在煤堆表面，呈現(xiàn)出著火燃燒的現(xiàn)象，進(jìn)而點(diǎn)燃煤堆。

因此，由于煤的氧化自燃的特殊作用，在露天煤場(chǎng)中自燃現(xiàn)象的產(chǎn)生具有明顯的特征，首先是露天煤場(chǎng)的煤堆局部區(qū)域出現(xiàn)白氣。其次，經(jīng)過一段時(shí)間的放熱等相關(guān)反應(yīng)之后，露天煤場(chǎng)的煤堆局部區(qū)域隨之冒出黃色的煙霧。最后，露天煤場(chǎng)的煤堆局部區(qū)域在硫化氫、一氧化碳等氣體的影響下出現(xiàn)著火燃燒的現(xiàn)象，出現(xiàn)紅色的火苗。以生產(chǎn)不粘煤原煤的露天煤場(chǎng)為例，當(dāng)天氣的溫度處于30℃的狀態(tài)時(shí)，露天煤場(chǎng)的最短存儲(chǔ)期一般在20天左右，如果當(dāng)露天煤場(chǎng)的煤堆局部區(qū)域冒出白煙之后，那么露天煤場(chǎng)的最短存儲(chǔ)期將會(huì)縮短至3天，從側(cè)面證明了露天煤場(chǎng)中煤堆的溫度上升主要以加速度的形式呈現(xiàn)的。

（一）煤的氧化自燃內(nèi)部影響因素分析

1.變質(zhì)程度

通常情況下，當(dāng)煤的變質(zhì)程度提升時(shí)，煤在空氣中的耐氧化性能將會(huì)隨之增加，降低煤的氧化自燃現(xiàn)象的發(fā)生概率。換言之，在相同的環(huán)境狀態(tài)下，煙煤等變質(zhì)程度較高的煤礦更容易發(fā)生自燃。這是因?yàn)闊熋旱让旱V自身的變質(zhì)程度較高，其本身中碳含量的占比較高，與之相對(duì)應(yīng)的是氫含量的占比較小，影響了揮發(fā)分的含量，使得刀子煤的燃點(diǎn)處于較高的水平狀態(tài)。

2.粒度

煤的粒度與煤的氧化自燃水平有著極為密切的聯(lián)系，如果煤的粒度較大，那么煤的表面積將會(huì)隨之減少，由于煤的氧化自燃反應(yīng)主要集中在煤的表面，當(dāng)煤的表面積變小時(shí)，煤的氧化自燃現(xiàn)象的發(fā)生概率也會(huì)隨之降低。

3.水分含量

水分含量同樣會(huì)影響煤的氧化自燃反應(yīng)，當(dāng)露天煤場(chǎng)的煤堆溫度上升時(shí)，煤自身的水分含量將會(huì)影響煤堆溫度的升高。當(dāng)露天煤場(chǎng)的煤堆溫度處于80～90℃時(shí)，如果煤本身的水分處于較高的水平狀態(tài)，將會(huì)延長(zhǎng)煤的氧化自燃反應(yīng)時(shí)間；如果煤的水分蒸發(fā)潛能與煤的氧化熱出現(xiàn)嚴(yán)重的失衡，將會(huì)加快煤的氧化自燃反應(yīng)的速度。

4.黃鐵礦含量

煤的氧化自燃反應(yīng)同樣受到煤中黃鐵礦含量的影響，當(dāng)煤中黃鐵礦與空氣中的氧元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，那么出現(xiàn)二氧化硫等物質(zhì)時(shí)，這些物質(zhì)容易釋放出大量的熱量。此外，二氧化硫等物質(zhì)也是維持煤堆初期氧化自熱階段的重要因素之一。由此可見，如果煤中的黃鐵礦以及硫等元素的含量較大，那么在潮濕的狀態(tài)下煤會(huì)更容易出現(xiàn)自燃，進(jìn)而引發(fā)露天煤場(chǎng)的安全管理問題。

（二）煤的氧化自燃外部影響因素分析

1.氣候條件

除了內(nèi)部影響因素之外，煤的氧化自燃還會(huì)受到氣候條件等因素的影響。氣候條件因素主要包括溫度以及風(fēng)力等因素，露天煤場(chǎng)中煤堆所處的溫度是導(dǎo)致煤的氧化自燃反應(yīng)產(chǎn)生的直接影響因素，如果露天煤場(chǎng)煤堆所處的溫度越高，那么煤堆向外散熱的能力將會(huì)受到削弱，進(jìn)而導(dǎo)致煤堆內(nèi)部聚集的溫度也隨之增高，加快煤的氧化自燃的速度。而風(fēng)力能夠影響煤堆向外散熱的能力，如果風(fēng)力強(qiáng)度上升，那么煤堆向外散熱的能力也會(huì)隨之增加，降低煤的氧化自燃過程中所產(chǎn)生的熱量，進(jìn)而控制煤的氧化自燃的速度。因此，與夏季相比，冬季發(fā)生煤的氧化自燃的概率會(huì)降低。

2.堆放方式

堆放方式的不同所產(chǎn)生的煤的氧化自燃現(xiàn)象概率也會(huì)隨之不同，如果煤的堆放方式呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)，那么煤堆的厚度將會(huì)降低，提高煤堆的散熱能力，導(dǎo)致煤堆的內(nèi)部難以快速地形成熱的積累，進(jìn)而降低煤的氧化自燃現(xiàn)象的發(fā)生概率。此外，還需要注意的是，如果煤堆下部越不平坦，那么煤的氧化自燃發(fā)生的概率也會(huì)隨之增加。這是因?yàn)槊憾严虏刻幱诓黄教沟臓顟B(tài)時(shí)，容易出現(xiàn)雨水積累，影響到煤堆下部的散熱能力。

3.堆放時(shí)間

煤的氧化自燃現(xiàn)象在發(fā)生時(shí)，其自身的自燃性質(zhì)以及堆放時(shí)間等要素將會(huì)呈現(xiàn)出正比的狀態(tài)，如果煤的堆放時(shí)間較短，那么其自身的氧化變質(zhì)程度處于較低的狀態(tài)，降低煤的氧化自燃現(xiàn)象的發(fā)生概率。反之，則會(huì)提升煤的氧化自燃現(xiàn)象的概率。

（一）完善露天煤場(chǎng)安全管理機(jī)制

1.加強(qiáng)煤堆的存儲(chǔ)管理

為了能夠完善露天煤場(chǎng)的安全管理機(jī)制，提高露天煤場(chǎng)的安全監(jiān)管水平，露天煤場(chǎng)需要加強(qiáng)煤堆的存儲(chǔ)管理。露天煤場(chǎng)在存儲(chǔ)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)煤場(chǎng)的現(xiàn)象進(jìn)行全方位的清理，確保露天煤場(chǎng)能夠處于平整以及干燥的狀態(tài)。為了能夠保障露天煤場(chǎng)的存儲(chǔ)工作開展情況，露天煤場(chǎng)還需要對(duì)煤場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)所需要儲(chǔ)存的煤礦類型進(jìn)行歸類，根據(jù)煤礦的類型進(jìn)行分類堆放，確保煤礦的堆放處于整齊合理的狀態(tài)。在規(guī)劃的過程中應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持分段分層存煤的原則，堆煤的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)控制在40米以內(nèi)。此外，露天煤場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格安全工作要求落實(shí)定點(diǎn)堆料以及程序堆料工作方法，在堆煤的過程中如果發(fā)現(xiàn)露天煤場(chǎng)的煤堆局部區(qū)域出現(xiàn)白氣時(shí)，應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間停止堆料作業(yè)，并將冒汽煤取走，防止出現(xiàn)煤的氧化自燃現(xiàn)象。而在存儲(chǔ)的過程中，應(yīng)當(dāng)要確保煤堆能夠處于壓實(shí)的狀態(tài)，四邊坡角需要控制在40～50°的范圍內(nèi)，而此時(shí)的煤堆的頂部的寬度不得小于10米。為了能夠確保露天煤場(chǎng)煤礦的使用，還應(yīng)當(dāng)為同斗輪機(jī)行走預(yù)留5米距離的空間。

2.加強(qiáng)煤堆的取用管理

通過加強(qiáng)煤堆的取用管理，能夠有效地提升露天煤場(chǎng)的安全管理水平。首先，露天煤場(chǎng)在開展取煤工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照堆放的時(shí)間順序進(jìn)行取用，一般來說堆放時(shí)間較長(zhǎng)的煤堆應(yīng)當(dāng)被優(yōu)先取用，盡可能地縮短露天煤場(chǎng)的煤堆堆放時(shí)間。其次，露天煤場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照安全管理要求進(jìn)行取煤，采取分層分段的方式進(jìn)行取煤，每段的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)控制在20米的范圍內(nèi)，每層的高度不應(yīng)該超過4米。當(dāng)?shù)讓拥拿喝⊥曛?，?yīng)當(dāng)用推煤機(jī)將露天煤場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)清理干凈，避免其他自燃物的存在，以降低露天煤場(chǎng)的安全隱患。最后，露天煤場(chǎng)結(jié)束取煤工作之后，還應(yīng)當(dāng)對(duì)煤堆的陡坡及時(shí)進(jìn)行平整以及清理，以便于之后的取煤工作能夠有序開展。

3.加強(qiáng)煤堆的日常管理

為了能夠加強(qiáng)煤堆的日常管理，排除露天煤場(chǎng)的安全管理隱患。首先，露天煤場(chǎng)應(yīng)當(dāng)引入智能化溫度檢測(cè)裝置，通過智能化溫度檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)控露天煤場(chǎng)的溫度變化情況，一旦出現(xiàn)異常的溫度上升時(shí)，該檢測(cè)裝置將會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，以便露天煤場(chǎng)能夠及時(shí)對(duì)出現(xiàn)白煙等異?，F(xiàn)象區(qū)域進(jìn)行排除。其次，加強(qiáng)露天煤場(chǎng)的消防設(shè)施管理，通過建立消防預(yù)警機(jī)制等方式強(qiáng)化露天煤場(chǎng)的事前安全管理。最后，露天煤場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)及時(shí)疏通防汛通道，特別是雨季時(shí)。露天煤場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)關(guān)注煤炭的保濕工作，如在煤場(chǎng)端部設(shè)置擋煤墻等方式加強(qiáng)遮蓋，避免因雨水沖刷造成煤的流失。此外，露天煤場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的清潔以及環(huán)保治理工作，如采取噴淋管理等方式避免揚(yáng)塵等問題。

（二）完善露天煤場(chǎng)安全應(yīng)急管理

當(dāng)前露天煤場(chǎng)出現(xiàn)自燃等現(xiàn)象時(shí)，為了能夠避免損失擴(kuò)大，需要完善露天煤場(chǎng)安全應(yīng)急管理。一方面，當(dāng)露天煤場(chǎng)的煤堆發(fā)生氧化自燃反應(yīng)時(shí)，為了避免未自燃區(qū)域也被點(diǎn)燃等問題時(shí)，露天煤場(chǎng)應(yīng)當(dāng)采取措施隔開自燃區(qū)域以及未自燃區(qū)域。當(dāng)露天煤場(chǎng)出現(xiàn)白煙時(shí)，為了能夠達(dá)到阻斷火源的效果，露天煤場(chǎng)應(yīng)當(dāng)在白煙出現(xiàn)區(qū)域的2～3米處挖切溝，確?；鹪磪^(qū)域處于孤立的狀態(tài)。此時(shí)，露天煤場(chǎng)需要對(duì)煤堆的數(shù)量情況采取相應(yīng)的措施，如果針對(duì)十幾噸的小型煤堆則可以采取消防滅火的方式降低煤堆的溫度，控制露天煤場(chǎng)的自燃問題；如果煤堆是大中型煤堆，則應(yīng)當(dāng)采取浸泡式滅火法處理。另一方面，對(duì)于出現(xiàn)過自燃現(xiàn)象的煤堆，露天煤場(chǎng)還應(yīng)當(dāng)將其作為重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，自燃現(xiàn)象產(chǎn)生的煤堆更容易出現(xiàn)二次自燃的問題。此外，在開展露天煤場(chǎng)安全應(yīng)急管理工作時(shí)，露天煤場(chǎng)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)滅火過程中的安全防護(hù)，避免滅火過程中所產(chǎn)生的高溫蒸汽等給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成危害。

綜上所述，通過對(duì)煤的氧化自燃機(jī)理以及煤的氧化自燃影響因素進(jìn)行分析，能夠找到當(dāng)前露天煤場(chǎng)安全管理的重要隱患。為了能夠加強(qiáng)露天煤場(chǎng)的管理，提高露天煤場(chǎng)的安全管理水平，一方面，需要完善露天煤場(chǎng)安全管理機(jī)制，通過優(yōu)化煤堆的存儲(chǔ)管理、煤堆的取用管理以及煤堆的日常管理等方式來提高露天煤場(chǎng)安全管理的科學(xué)水平。另一方面，還應(yīng)當(dāng)完善露天煤場(chǎng)安全應(yīng)急管理，增強(qiáng)露天煤場(chǎng)的安全應(yīng)對(duì)能力，避免露天煤場(chǎng)安全問題的進(jìn)一步擴(kuò)大，并降低露天煤場(chǎng)的損失。

[1]黃校春，姜國(guó)平，賈曉國(guó)，等.基于無人機(jī)的露天煤場(chǎng)盤煤系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2020，36（05）：64-66.

[2]劉國(guó)強(qiáng).露天儲(chǔ)煤場(chǎng)存在的自燃風(fēng)險(xiǎn)和防范[J].消防界（電子版），2018，4（14）：62.

[3]任曉夢(mèng).基于無人機(jī)的露天煤場(chǎng)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西西安：安科技大學(xué)，2017.

[4]姜浩.火力發(fā)電廠露天煤場(chǎng)管理[J].企業(yè)改革與管理，2016（16）：198-199.

[5]段文波，王普毅，劉金龍.露天煤礦煤的自燃與儲(chǔ)煤場(chǎng)管理[J].露天采礦技術(shù)，2015（02）：81-83.