露天煤场的安全管理研究

尉明净

[摘 要]随着市场经济的不断发展，人们对于能源的需求也随之增加，促进了火电发电厂的发展。生产煤作为火电发电厂的重要资源，也是火电发电厂燃料管理流程的重要环节，露天煤场的管理不仅影响着火电发电厂的经营管理效益，还影响着生产安全的管理水平。在露天煤场中，如果煤炭长时间处于露天的状态，那么其将会与空气中的氧气产生化学作用，出现氧化自燃等问题，进而引发煤质灰分增加等问题，影响煤矿的安全生产质效以及经济效益。本文论述了煤的氧化自燃机理以及煤的氧化自燃影响因素，并提出露天煤场安全监管治理策略，希望能够优化煤场管理的方法，健全露天煤场管理制度，提升露天煤场的安全管理水平，以保障露天煤场的经济效益。

[关键词]露天煤场；安全监管；管理

中图分类号：E227 文献标识码：A 文章编号：1674-1722（2022）10-0088-03

如果露天煤场的安全管理工作落实不到位，那么将会引发煤自燃的现象。作为一种较为严重的自然灾害，煤自燃现象的产生不仅会影响煤炭的生产管理秩序，造成严重的经济以及资源损失，还会给人民的生命财产安全造成危害[1]。为了保障生产管理的需要，大部分的露天煤场都会储备大量的备用煤，由于备用煤的储存时间较久，再加上露天煤场安全管理工作不到位，将会出现氧化等问题，不仅会降低煤的质量，还会给煤炭生产管理埋下安全隐患。因此，为了能够提升露天煤场的安全管理水平，确保露天煤场的正常运营秩序，需要加强露天煤场的管理[2]。

（一）煤的氧化自燃机理概述

作为一种在常温状态下会出现缓慢氧化的物料，露天煤矿在置放的过程中将会与空气產生化学反应，进而出现氧化自燃的现象。如果露天煤场中出现氧化自燃的煤矿未得到及时的处理，而是聚集在煤堆内，那么随着时间的推移，露天煤场的煤堆中的热能将会不断增加，使得煤堆中的温度也随之增加，加快露天煤场煤堆中的氧化反应速度，进而使得露天煤场煤堆中所释放的热量不断增多。根据研究数据分析，如果露天煤场的煤堆温度每增加8～10℃时，那么露天煤场煤堆的氧化速度将会成倍增加[3]。由此可见，露天煤场的煤堆温度的上升是以加速度的形式出现的，当露天煤场的煤堆自燃所产生的温度超过60℃以上时，如果露天煤场的安全管理人员未及时采取相应的措施及时处理，那么将会造成大面积的煤堆自燃现象，引发露天煤场的安全管理问题[4]。

（二）煤的氧化自燃阶段

露天煤场的煤堆自燃主要可以划分为两个阶段：第一阶段是煤堆初期氧化自热阶段。露天煤场的煤堆主要处于露天的存储状态，煤堆与空气接触将会自然而然地产生氧化作用。氧气和水蒸气是空气中具有吸附性气体性质的物质，当其与煤中的矿物质进行接触时，将会被自动地吸附在煤中的活性官能团中，当煤处于一定的温度状态时煤中的活性官能团将会与所吸附的物质发生化学反应，该化学反应为放热反应，进而使露天煤场的煤堆释放相应的热量。与此同时，煤中的FeS2等矿物质将会在放热反应的影响下与空气中的物质产生氧化反应，进而释放出更多的热量。随着露天煤场的煤堆所释放的热量不断增加，煤堆周围区域的温度也随之增加，加快煤堆氧化反应的速度[5]。第二阶段是煤堆的自燃现场产生阶段。当露天煤矿的煤堆内部中的热量不断增加，如果露天煤场的安全管理人员未及时发现该问题，导致煤堆所产生的氧化反应的热量无法得到及时的散发，那么将会在煤堆中形成热能储存，造成目标区域煤堆内部的温度大幅度的上升。在目标区域煤堆内部的温度上升的过程中，原先煤中的活性官能团所吸附的各种气体将会被释放出来，同时煤在氧化自燃中所产生的热分解也会同步析出硫化氢、一氧化碳等气体。其所析出的气体的燃点通常低于煤的燃点温度，这将会给露天煤场的煤自燃产生重大的影响。当露天煤场的煤堆周围区域的温度达到一定值时，这些被释放或者析出的硫化氢、一氧化碳等气体将会依附在煤堆表面，呈现出着火燃烧的现象，进而点燃煤堆。

因此，由于煤的氧化自燃的特殊作用，在露天煤场中自燃现象的产生具有明显的特征，首先是露天煤场的煤堆局部区域出现白气。其次，经过一段时间的放热等相关反应之后，露天煤场的煤堆局部区域随之冒出黄色的烟雾。最后，露天煤场的煤堆局部区域在硫化氢、一氧化碳等气体的影响下出现着火燃烧的现象，出现红色的火苗。以生产不粘煤原煤的露天煤场为例，当天气的温度处于30℃的状态时，露天煤场的最短存储期一般在20天左右，如果当露天煤场的煤堆局部区域冒出白烟之后，那么露天煤场的最短存储期将会缩短至3天，从侧面证明了露天煤场中煤堆的温度上升主要以加速度的形式呈现的。

（一）煤的氧化自燃内部影响因素分析

1.变质程度

通常情况下，当煤的变质程度提升时，煤在空气中的耐氧化性能将会随之增加，降低煤的氧化自燃现象的发生概率。换言之，在相同的环境状态下，烟煤等变质程度较高的煤矿更容易发生自燃。这是因为烟煤等煤矿自身的变质程度较高，其本身中碳含量的占比较高，与之相对应的是氢含量的占比较小，影响了挥发分的含量，使得刀子煤的燃点处于较高的水平状态。

2.粒度

煤的粒度与煤的氧化自燃水平有着极为密切的联系，如果煤的粒度较大，那么煤的表面积将会随之减少，由于煤的氧化自燃反应主要集中在煤的表面，当煤的表面积变小时，煤的氧化自燃现象的发生概率也会随之降低。

3.水分含量

水分含量同样会影响煤的氧化自燃反应，当露天煤场的煤堆温度上升时，煤自身的水分含量将会影响煤堆温度的升高。当露天煤场的煤堆温度处于80～90℃时，如果煤本身的水分处于较高的水平状态，将会延长煤的氧化自燃反应时间；如果煤的水分蒸发潜能与煤的氧化热出现严重的失衡，将会加快煤的氧化自燃反应的速度。

4.黄铁矿含量

煤的氧化自燃反应同样受到煤中黄铁矿含量的影响，当煤中黄铁矿与空气中的氧元素发生化学反应时，那么出现二氧化硫等物质时，这些物质容易释放出大量的热量。此外，二氧化硫等物质也是维持煤堆初期氧化自热阶段的重要因素之一。由此可见，如果煤中的黄铁矿以及硫等元素的含量较大，那么在潮湿的状态下煤会更容易出现自燃，进而引发露天煤场的安全管理问题。

（二）煤的氧化自燃外部影响因素分析

1.气候条件

除了内部影响因素之外，煤的氧化自燃还会受到气候条件等因素的影响。气候条件因素主要包括温度以及风力等因素，露天煤场中煤堆所处的温度是导致煤的氧化自燃反应产生的直接影响因素，如果露天煤场煤堆所处的温度越高，那么煤堆向外散热的能力将会受到削弱，进而导致煤堆内部聚集的温度也随之增高，加快煤的氧化自燃的速度。而风力能够影响煤堆向外散热的能力，如果风力强度上升，那么煤堆向外散热的能力也会随之增加，降低煤的氧化自燃过程中所产生的热量，进而控制煤的氧化自燃的速度。因此，与夏季相比，冬季发生煤的氧化自燃的概率会降低。

2.堆放方式

堆放方式的不同所产生的煤的氧化自燃现象概率也会随之不同，如果煤的堆放方式呈现出分散的状态，那么煤堆的厚度将会降低，提高煤堆的散热能力，导致煤堆的内部难以快速地形成热的积累，进而降低煤的氧化自燃现象的发生概率。此外，还需要注意的是，如果煤堆下部越不平坦，那么煤的氧化自燃发生的概率也会随之增加。这是因为煤堆下部处于不平坦的状态时，容易出现雨水积累，影响到煤堆下部的散热能力。

3.堆放时间

煤的氧化自燃现象在发生时，其自身的自燃性质以及堆放时间等要素将会呈现出正比的状态，如果煤的堆放时间较短，那么其自身的氧化变质程度处于较低的状态，降低煤的氧化自燃现象的发生概率。反之，则会提升煤的氧化自燃现象的概率。

（一）完善露天煤场安全管理机制

1.加强煤堆的存储管理

为了能够完善露天煤场的安全管理机制，提高露天煤场的安全监管水平，露天煤场需要加强煤堆的存储管理。露天煤场在存储时应当对煤场的现象进行全方位的清理，确保露天煤场能够处于平整以及干燥的状态。为了能够保障露天煤场的存储工作开展情况，露天煤场还需要对煤场的现场进行规划，并对所需要储存的煤矿类型进行归类，根据煤矿的类型进行分类堆放，确保煤矿的堆放处于整齐合理的状态。在规划的过程中应当坚持分段分层存煤的原则，堆煤的长度应当控制在40米以内。此外，露天煤场还应当严格安全工作要求落实定点堆料以及程序堆料工作方法，在堆煤的过程中如果发现露天煤场的煤堆局部区域出现白气时，应当第一时间停止堆料作业，并将冒汽煤取走，防止出现煤的氧化自燃现象。而在存储的过程中，应当要确保煤堆能够处于压实的状态，四边坡角需要控制在40～50°的范围内，而此时的煤堆的顶部的宽度不得小于10米。为了能够确保露天煤场煤矿的使用，还应当为同斗轮机行走预留5米距离的空间。

2.加强煤堆的取用管理

通过加强煤堆的取用管理，能够有效地提升露天煤场的安全管理水平。首先，露天煤场在开展取煤工作时，应当严格按照堆放的时间顺序进行取用，一般来说堆放时间较长的煤堆应当被优先取用，尽可能地缩短露天煤场的煤堆堆放时间。其次，露天煤场还应当严格按照安全管理要求进行取煤，采取分層分段的方式进行取煤，每段的长度应当控制在20米的范围内，每层的高度不应该超过4米。当底层的煤取完之后，应当用推煤机将露天煤场的现场清理干净，避免其他自燃物的存在，以降低露天煤场的安全隐患。最后，露天煤场结束取煤工作之后，还应当对煤堆的陡坡及时进行平整以及清理，以便于之后的取煤工作能够有序开展。

3.加强煤堆的日常管理

为了能够加强煤堆的日常管理，排除露天煤场的安全管理隐患。首先，露天煤场应当引入智能化温度检测装置，通过智能化温度检测装置实时监控露天煤场的温度变化情况，一旦出现异常的温度上升时，该检测装置将会自动发出预警信号，以便露天煤场能够及时对出现白烟等异常现象区域进行排除。其次，加强露天煤场的消防设施管理，通过建立消防预警机制等方式强化露天煤场的事前安全管理。最后，露天煤场还应当及时疏通防汛通道，特别是雨季时。露天煤场还应当关注煤炭的保湿工作，如在煤场端部设置挡煤墙等方式加强遮盖，避免因雨水冲刷造成煤的流失。此外，露天煤场还应当加强现场的清洁以及环保治理工作，如采取喷淋管理等方式避免扬尘等问题。

（二）完善露天煤场安全应急管理

当前露天煤场出现自燃等现象时，为了能够避免损失扩大，需要完善露天煤场安全应急管理。一方面，当露天煤场的煤堆发生氧化自燃反应时，为了避免未自燃区域也被点燃等问题时，露天煤场应当采取措施隔开自燃区域以及未自燃区域。当露天煤场出现白烟时，为了能够达到阻断火源的效果，露天煤场应当在白烟出现区域的2～3米处挖切沟，确保火源区域处于孤立的状态。此时，露天煤场需要对煤堆的数量情况采取相应的措施，如果针对十几吨的小型煤堆则可以采取消防灭火的方式降低煤堆的温度，控制露天煤场的自燃问题；如果煤堆是大中型煤堆，则应当采取浸泡式灭火法处理。另一方面，对于出现过自燃现象的煤堆，露天煤场还应当将其作为重点关注的对象，自燃现象产生的煤堆更容易出现二次自燃的问题。此外，在开展露天煤场安全应急管理工作时，露天煤场应当加强灭火过程中的安全防护，避免灭火过程中所产生的高温蒸汽等给人们的生命财产安全造成危害。

综上所述，通过对煤的氧化自燃机理以及煤的氧化自燃影响因素进行分析，能够找到当前露天煤场安全管理的重要隐患。为了能够加强露天煤场的管理，提高露天煤场的安全管理水平，一方面，需要完善露天煤场安全管理机制，通过优化煤堆的存储管理、煤堆的取用管理以及煤堆的日常管理等方式来提高露天煤场安全管理的科学水平。另一方面，还应当完善露天煤场安全应急管理，增强露天煤场的安全应对能力，避免露天煤场安全问题的进一步扩大，并降低露天煤场的损失。

[1]黄校春，姜国平，贾晓国，等.基于无人机的露天煤场盘煤系统研究与应用[J].电站系统工程，2020，36（05）：64-66.

[2]刘国强.露天储煤场存在的自燃风险和防范[J].消防界（电子版），2018，4（14）：62.

[3]任晓梦.基于无人机的露天煤场温度监测系统设计[D].西西安：安科技大学，2017.

[4]姜浩.火力发电厂露天煤场管理[J].企业改革与管理，2016（16）：198-199.

[5]段文波，王普毅，刘金龙.露天煤矿煤的自燃与储煤场管理[J].露天采矿技术，2015（02）：81-83.