事故中提及的“硫铁矿石结核”对煤炭自燃的作用机制是什么？是否存在类似隐患的其他矿区？

问题描述

精选答案

硫铁矿石结核（主要成分为FeS?）在煤炭自燃中通过氧化产热、释放酸性物质及催化反应加速煤氧复合作用。

作用机制分析

硫铁矿石结核与煤共生的自燃过程可通过以下表格归纳：

作用阶段	具体机制
氧化产热	FeS?与氧气反应生成Fe?O?和SO?，释放大量热量（反应式：4FeS?+11O?→2Fe?O?+8SO?↑+Q）
水分参与	反应生成的SO?溶于水生成H?SO?/H?SO?，进一步腐蚀煤体结构，增加孔隙率及氧化面积。
催化反应	Fe3?等金属离子加速煤中有机质的自由基链式反应，降低自燃临界温度。
热累积效应	结核体在煤中形成局部高温区，热量难以扩散，导致煤温持续升高。

存在类似隐患的矿区案例

以下为国内外部分高硫煤田及其隐患特征：

矿区名称	地理位置	硫含量（%）	隐患特征
内蒙古乌达煤田	中国内蒙古	3.5-5.8	硫铁矿结核分布密集，历史上多次发生自燃事故。
山西阳泉矿区	中国山西	2.8-4.2	煤层含硫结核，通风不良区域自燃风险高。
美国伊利诺伊煤田	美国中西部	3.0-6.0	高硫煤与黄铁矿伴生，曾因自燃引发矿井火灾。
德国鲁尔矿区	德国西部	2.5-4.5	废弃矿井中硫铁矿氧化导致地下火区持续燃烧。

风险防控措施

1. 监测技术：采用红外热成像、气体传感器实时监测井下温度及SO?浓度。
2. 开采管理：对高硫煤层预先注浆固化，减少硫铁矿与氧气的接触面积。
3. 通风优化：设计分区通风系统，避免热量积聚。
4. 应急处置：建立防灭火材料储备库（如氮气灌注、凝胶阻化剂）。