煤矸石是采煤和洗煤過程中的排棄物，通常占采煤量的15% ～ 20%。煤矸石山對環(huán)境最大的危害除占地外就是自燃。自燃時(shí)釋放出大量二氧化硫、一氧化碳、硫化氫等有害氣體，嚴(yán)重污染周圍大氣環(huán)境，危害人們身體健康。

關(guān)于煤矸石自燃的原因，主要有硫鐵礦氧化學(xué)說和煤氧復(fù)合自燃學(xué)說。硫鐵礦氧化學(xué)說是目前解釋煤矸石自燃的主要理論。它認(rèn)為，煤矸石中的硫鐵礦在低溫下發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱量并不斷聚積，使煤矸石內(nèi)溫度聚集，引起煤矸石中的煤和可燃有機(jī)物燃燒起來，從而導(dǎo)致煤矸石自燃。而煤氧復(fù)合自燃學(xué)說則認(rèn)為煤矸石中通常夾帶著10 %～ 25 %的碳質(zhì)可燃物，在常溫下，煤矸石中的煤(尤其是鏡煤和絲炭)會發(fā)生緩慢的氧化反應(yīng)，同時(shí)放出熱量，當(dāng)熱量聚積到一定溫度時(shí)，便可引起可燃物自燃，從而導(dǎo)致矸石山自燃。

煤矸石山發(fā)生自燃須具備以下條件：

1、煤矸石具有自燃傾向性；

2、有連續(xù)的氧氣供給；

3、有熱量積聚的環(huán)境；

4、以上條件應(yīng)維持足夠時(shí)間已達(dá)到自燃點(diǎn)。

其中條件1為煤矸石發(fā)生自燃的內(nèi)部特征，2、3為其自燃的外部條件。煤矸石中的可燃物主要是黃鐵礦和煤，而氧氣及熱量積聚的環(huán)境，與其堆積結(jié)構(gòu)有關(guān)。矸石山在自然堆放(平地或順坡堆放)過程中，均會發(fā)生粒度偏析，在矸石山內(nèi)產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”。氧化產(chǎn)生的熱量，一部分由“煙囪效應(yīng)”隨空氣帶出，另一部分則積聚在矸石山中。當(dāng)某一局部溫度達(dá)到自燃點(diǎn)時(shí)便引起自燃，且逐步向四周蔓延。

煤矸石山滅火方法有以下幾種：

1、直接挖出法

這種方法較為簡單，但只適用于初燃的矸石山。一般利用機(jī)器或高壓水槍，挖出著火矸石和熱矸石，用水冷卻或讓其自然冷卻，回填或重新堆積。

2、注漿法

注漿法是國內(nèi)最常用的方法，可表面澆灑，也可挖溝灌注和鉆孔注漿。其中，鉆孔注漿對大面積或深部燃燒治理和防止復(fù)燃效果較為理想。該方法是在矸石山布置一定數(shù)量的鉆孔，將黃土、粉煤灰、電石渣和石灰等注漿材料配成一定濃度的漿液注入火區(qū)和自熱區(qū)?？紤]漿液受重力作用的影響，其擴(kuò)散以垂直方向?yàn)橹?，難以控制其流動方向。

3、灌水法

水在高溫下形成蒸汽，吸收大量汽化熱，其吸熱降溫效果非常好，是一種優(yōu)良的滅火劑。但是，選擇這種方法必須非常慎重。一方面，注水后矸石山空隙率增加，干燥后矸石的反應(yīng)活性也會增加，很難防止其復(fù)燃。另一方面，對深部高溫?zé)霟峄饏^(qū)或含有硫鐵礦的火區(qū)，水與熾熱的炭相遇，產(chǎn)生大量的水煤氣，增加了爆燃幾率；水的加入會使硫鐵礦氧化反應(yīng)更加劇烈、更復(fù)雜，產(chǎn)生的熱量和氣體來不及釋放，產(chǎn)生積聚而引發(fā)噴爆。

4、表面密封和壓實(shí)法

該方法是在矸石山表面鋪土、壓實(shí)，隔絕空氣進(jìn)路，使矸石山內(nèi)部空氣消耗殆盡后熄滅。表面密封和壓實(shí)法可以降低燃燒強(qiáng)度和污染物排放速率，主要用于控制矸石山火勢和污染強(qiáng)度，需要及時(shí)維護(hù)。國內(nèi)采用分層堆放矸石、分層壓實(shí)的方法預(yù)防矸石山自燃取得了較好的效果，其滅火效果不太理想。

5、低溫惰性氣體法

該方法是向火區(qū)注入液氮和固體二氧化碳混合物，可快速降低火區(qū)溫度，而且在相變過程中體積可增加500倍，形成冷壓波，從注入點(diǎn)快速擴(kuò)散至全區(qū)，把低密度熱煙氣排至地表，同時(shí)隔絕空氣，達(dá)到降溫滅火的目的。

對于矸石山火災(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。