煤矸石山自燃的原因
煤矸石的礦物成分主要包括硅、鋁、鈣、鎂、鐵、硫的氧化物以及鈦、鈷等稀有金屬元素。影響矸石山自燃的因素主要有以下三種:

(1)矸石山自身的自燃傾向:煤矸石中的殘留煤質(zhì)和硫鐵礦,在空氣中的氧氣和降水的作用下,極易發(fā)生氧化反應(yīng)并產(chǎn)生大量熱量。當(dāng)熱量累積到一定程度后,就會(huì)導(dǎo)致煤矸石中殘留煤質(zhì)的燃燒,進(jìn)而引發(fā)矸石山整體的燃燒。
(2)矸石山的熱量傳導(dǎo):矸石山內(nèi)部的熱量傳遞主要由空氣和水分等介質(zhì)的對(duì)流完成。當(dāng)矸石山內(nèi)的局部溫度升高時(shí),周圍空氣中的水分會(huì)不斷吸收熱量,從而導(dǎo)致發(fā)熱部位溫度降低。之后,由于對(duì)流作用導(dǎo)致溫度降低,空氣中的水蒸氣發(fā)生冷凝并放出熱。以上過程周而復(fù)始,最終實(shí)現(xiàn)了矸石山內(nèi)部熱量的傳遞,導(dǎo)致矸石山溫度不斷上升,直至自燃的發(fā)生。
(3)空隙滲透:空隙滲透主要是氧的滲透,初始狀態(tài)的氧化放熱階段、熱量堆積狀態(tài)、后期的燃燒狀態(tài)都離不開氧氣的參與。而矸石山的空隙率主要與煤矸石的傾倒方式有關(guān)。早期人們的環(huán)保意識(shí)薄弱,煤礦多采用“倒坡式”的翻頭排矸,這就會(huì)導(dǎo)致煤矸石自由落體式堆積,使得矸石山空隙率較大,形成錐形的矸石山,同時(shí)具有了良好的通氣性與透水性。在長(zhǎng)期降水,風(fēng)化及日曬的作用下,煤矸石顆粒的比表面積會(huì)不斷增大,對(duì)氧氣與水的吸附能力也就越強(qiáng)。
對(duì)于矸石山火災(zāi),常用的滅火方法是注漿法。通過將漿液注入矸石層,降低矸石表面溫度,達(dá)到降溫的作用,并且填充矸石間的空隙,阻斷矸石與空氣的接觸。徐州吉安研發(fā)的MAG-Ⅰ型復(fù)合膠體防滅火材料與黃泥漿或粉煤灰漿復(fù)配使用,可以顯著提高漿體濃度,減少管路堵塞幾率,提高灌漿效率和灌漿質(zhì)量,屬灌漿增強(qiáng)型防滅火材料。在灌漿中的應(yīng)用,最大程度上避免了灌漿用于矸石山火災(zāi)防治時(shí)的諸多弊端,比如最大化減少了拉溝現(xiàn)象,提高了填充效果,提高了水在空隙的留滯時(shí)間,同時(shí)也顯著降低了單位灌漿成本,是灌漿技術(shù)的一個(gè)重要進(jìn)步。
參考文獻(xiàn):
[1]王治杰. 基于近自然理念的煤矸石綜合治理體系研究——以西銘溝西灣煤矸石綜合治理工程為例[D]. 山西:山西大學(xué),2022.?