煤自燃

煤自燃也稱煤炭自然，是煤不經點燃而自行著火的現象，是有自燃傾向性的煤在遇到空氣中的氧氣時，進行氧化產生的熱量大於向周圍環境中散失的熱量，發生了熱量聚集，使煤溫升高達到燃點而著火的過程。煤層露頭、老窿，以及煤堆，都是容易引起煤自燃的場所。煤的自燃不但浪費地下煤炭資源，而且影響煤礦生產和安全。煤自燃的原因，主要是煤與空氣接觸發生氧化，一方面使煤的溫度升高，同時又使煤的燃點降低，因而易於引起煤的自燃。此外，煤層由於地質構造變動或因採掘而破碎，以及通風不良等，也是引起自燃的因素。

基本介紹

• 中文名：煤自燃
• 外文名：serf-combustion of coal
• 別稱：煤炭自燃
• 釋義：煤不經點燃而自行著火的現象
• 原因：煤與空氣接觸氧化
• 學科：煤地質學

釋義

煤自燃也稱煤炭自然，是煤不經點燃而自行著火的現象，是有自燃傾向性的煤在遇到空氣中的氧氣時，進行氧化產生的熱量大於向周圍環境中散失的熱量，發生了熱量聚集，使煤溫升高達到燃點而著火的過程。

煤的自燃假說

對於煤炭自燃的起因和過程，人們在17世紀就開始了探索研究。1686年，英國學者普洛特（Plot）發表了第一篇有關煤自燃的論文，他認為煤中含硫化礦物的氧化是造成煤堆自燃的原因。其後至現在的幾百年中，為解釋煤炭自燃的起因，各國學者先後提出了各種假說，主要有黃鐵礦作用、細菌作用、酚基作用、自由基作用、煤氧複合作用等假說，其中煤氧複合作用假說現已被國內外廣泛認同。

黃鐵礦作用假說

該假說最早由英國人（Polt和Berzelius）於17世紀提出，是第一個試圖解答煤自燃原因的假說，曾在19世紀下半葉廣為流傳。它認為煤的自燃是由於煤層中的黃鐵礦（FeS₂）與空氣中的水分和氧相互作用放出熱量而引起的。早期，人們認為黃鐵礦在空氣中逐漸氧化而產生的熱是煤炭自熱的誘因，然而，現在已經確定煤中的黃鐵礦促進含碳成分氧化的途徑一方面是通過將煤分解成更小的碎片從而把更大的煤體表面積暴露到空氣中，另一方面是通過自身氧化釋放出的熱量來提高煤溫，從而使之氧化自熱。此假說認為，煤炭自熱是氧和水與煤中的黃鐵礦按以下化學反應式作用生熱的結果：

2FeS₂+7O₂+2H₂O → 2FeSO₄+2H₂SO₄+25.7kJ

這种放熱反應促使煤炭發熱，在適宜條件下而自燃。

細菌作用假說

該假說是由英國人帕特爾（Potter,M.C.）於1927年提出的，他認為在細菌的作用下，煤體發酵，放出一定熱量，這些熱量對煤的自燃起了決定性的作用。

1951年波蘭學者杜博依斯（Dubois,R.）等人在考查泥煤的自熱與自燃時指出：當微生物極度增長時，通常發生伴有放熱的生化反應，30℃以下是親氧的真菌和放線菌起主導作用（使泥煤的自熱提高到60~70℃是由於放線菌作用的結果）；60~65℃時，親氧真菌死亡，嗜熱細菌開始發展；72~75℃時，所有的生化過程均遭到破壞。為考察細菌作用學說的可靠性，英國學者溫米爾（Winmill·T·F）與格瑞哈姆（Graham,J.J）曾將具有強自燃性的煤置於100℃真空器里長達20h，在此條件下，所有細菌都已死亡，然而煤的自燃性並未減弱。因此，細菌作用假說未能得到廣泛承認。

酚基作用假說

1940年，前蘇聯學者特龍諾夫（Б．B．Tpoиoв）提出：煤的自熱是由於煤體內不飽和的酚基化合物吸附空氣中的氧，同時放出一定的熱量所致。此假說的實質實際上是煤與氧的作用問題，因此，可認為是煤氧複合作用學說的補充。該學說的依據是：煤體中的酚基類最容易被氧化，不僅在純氧中可被氧化，而且亦可與其他氧化劑發生作用。

自由基作用假說

煤是一種有機大分子物質，在外力（如地應力、採煤機的切割等）作用下煤體破碎，產生大量裂隙，必然導致煤分子的斷裂。分子鏈斷裂的本質就是鏈中共價鍵的斷裂，從而產生大量自由基。自由基可存在於煤顆粒表面，也可存在於煤內部新生裂紋表面，為煤自然氧化創造了條件，引發煤的自燃。

煤氧複合作用假說

煤氧複合作用假說認為煤自燃的主要原因是煤與氧氣之間的物理、化學複合作用的結果，其複合作用是指包括煤對氧的物理吸附、化學吸附和化學反應產生的熱量導致煤的自燃。該假說已在實驗室的實驗及現場的實踐中得到不同程度的證實，因此得到了國內外的廣泛認可。早在1848至1870年間，人們便開始研究煤對氧的吸附作用，並認為煤對氧的吸附作用是煤自燃的一個重要因素。1870年瑞克特（Rachtan·H）研究得出，煤在一晝夜吸氧隨煤種不同可達0.1～0.5ml/g；1945年瓊斯（Jones E·R）提出，正常溫度下煙煤的吸氧能力可達0.4ml/g。在十九世紀末，霍爾丹（Haldanehe）和米切曼（Meachem）對煤礦井下實際發生的200多次自燃火災進行了統計分析，並在實驗中第一次觀測到了煤自燃過程中出現的一氧化碳及其它氧化產物，佐證了煤氧作用的假說。

煤自燃過程

煤炭自燃一般是指：煤在常溫環境下會與空氣中的氧氣通過物理吸附、化學吸附和氧化反應而產生微小熱量，且在一定條件下氧化產熱速率大於向環境的散熱速率，產生熱量積聚使得煤體溫度緩慢而持續地上升，當達到煤的臨界自熱溫度後，氧化升溫速率加快，最後達到煤的著火點溫度而燃燒起來，這樣的現象和過程就是煤的自燃（或稱之為煤的自然發火、煤礦的內因火災）。

根據現有的研究成果，認為煤炭的氧化和自燃是基鏈反應，一般將煤炭自燃過程大體分為3個階段：①準備期；②自熱期；③燃燒期，如圖所示。

煤炭在其形成過程中，形成許多含氧游離基，如羥基（-OH）、羧基（-COOH）和碳基（>C=O）等等。當破碎的煤與空氣接觸時，煤從空氣中吸附的O₂，只能與這些游離基反應，並且生成更多的、穩定性不同的游離基。此階段煤體溫度的變化不明顯，煤的氧化進程十分平穩緩慢，然而煤確實在發生變化，不僅煤的重量略有增加，著火點溫度降低，而且氧化性被活化。由於煤的自燃需要熱量的聚集，在該階段因環境起始溫度低，煤的氧化速度慢，產生的熱量較小，因此需要一個較長的蓄熱過程，故這個階段通常也稱為煤的自燃準備期，它的長短取決於煤的自燃傾向性的強弱和外部條件。

經過這個準備期之後，煤的氧化速度增加，不穩定的氧化物分解成水（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、一氧化碳（CO）。氧化產生的熱量使煤溫繼續升高，超過煤自熱的臨界溫度（一般為60～80℃），煤溫急劇加速上升，氧化進程加快，開始出現煤的乾餾，產生芳香族的碳氫化合物（C_xH_y）、氫（H₂）、更多的一氧化碳（CO）等可燃氣體，這個階段為自熱期。

臨界溫度也稱自熱溫度（Self-heating temperature，SHT），是能使煤自發燃燒的最低溫度。一旦達到了該溫度點，煤氧化的產熱與煤所在環境的散熱就失去了平衡，即產熱量將高於散熱量，就會導致煤與環境溫度的上升，從而加速了煤的氧化速度並又產生更多的熱量，直至煤自燃起來。煤的自熱溫度與煤的產熱能力和蓄熱環境有關，對於具有相同產熱能力的煤，煤的自熱溫度也是不同的，主要取決於煤所在的散熱環境。如浮煤堆積量越大，散熱環境越差，煤的最低自熱溫度就越低。因此應注意即使是同一種煤，其自熱溫度不是一個常量，受散熱（蓄熱）環境影響很大。

自熱期的發展有可能使煤溫上升到著火溫度（T_s）而導致自燃。煤的著火點溫度由於煤種不同而變化，無煙煤一般為400℃，煙煤為320～380℃，褐煤為270～350℃。如果煤溫根本不能上升到臨界溫度，或能上升到這一溫度但由於外界條件的變化更適於熱量散發而不是聚集，煤炭自燃過程自行放慢而進入冷卻階段，繼續發展，便進入風化狀態，使煤自燃傾向性能力降低而不易再次發生自熱，如上圖中虛線所示。

從煤的自燃過程可見，煤的自燃過程就是煤氧化產生的熱量大於向環境散失的熱量而導致煤體熱量聚集，使煤的溫度上升而達到著火點的過程。

印度學者納吉（Banerjee）認為煤的氧化過程可以分為以下四個階段：

（1）物理吸附階段。煤對氧氣的物理吸附在－80℃就可以發生，並且物理吸附是可逆的，當溫度達到30~50℃時，吸附的氧會很快脫附出來。物理吸附過程會因為對煤炭表面能量的改變而發出熱量。放出的熱量使煤溫度開始上升。

（2）化學吸附階段。在50℃時，化學吸附作用就比較明顯了。這個過程將產生不穩定的氫氧化合物，就是所謂的過氧化合物。

（3）自熱階段。當溫度接近或者達到自熱溫度點（SHT）時，過氧化物就會加速分解，從而也需要更多的氧氣為下步氧化做準備。這階段溫度大約是50~120℃左右，其典型值為70℃。溫度更高時，過氧化物的分解速度將比其生成速度更快（Chakravorty，1960）並且化學反應將會產生氣體放出，其中最為重要的有CO、CO₂、水蒸氣、乙二酸、芳香酸和不飽和烴等標誌性氣體。

（4）溫度高於150℃的加速燃燒階段。煤進入高溫燃燒階段，並釋放出大量的燃燒氣體。

國內外開展的煤自燃試驗的結果表明，上述的煤氧化的四個階段是與實際相符的。

煤自燃影響因素

煤自燃是煤的氧化產熱與向環境散熱的矛盾發展的結果。因此，只要與煤自燃過程產熱和熱量向環境散失相關的因素都能影響煤的自然發火過程。可以將影響煤自燃的因素分為內在因素和外在因素。

內在因素

自燃是煤的－種自然屬性，但發生自燃的能力（煤的自燃傾向性）卻不相同。這是因為不同的煤其氧化能力不一樣，而影響其自身氧化能力的，即內在影響因素，主要有煤化程度、煤中的水分、煤岩成分、煤中的硫以及煤中瓦斯等等。實際上，這些影響因素也就是煤的自燃傾向性的影響因素。

1）煤化程度

煤化程度即煤的變質程度。我們知道，古代高等植物先經生物化學作用變成了泥炭。泥炭在位於其上的覆沉積物的壓力作用下，發生了壓緊、失水、膠體老化、固結等一系列變化，微生物的作用逐漸消失，取而代之的是緩慢的物理化學作用，這樣，泥炭逐漸變成了密度較大、較為緻密的岩石狀的褐煤，泥炭在這個過程中受到的作用叫成岩作用。其後，當褐煤層繼續沉降到地殼較深處時，上覆岩層壓力不斷增大，地溫不斷增高，褐煤中的物理化學作用速度加快，煤的分子結構和組成產生了較大的變化，碳含量明顯增加，氧含量迅速減少，腐植酸也迅速減少並很快消失，褐煤逐漸轉化成為煙煤。隨著煤層沉降深度的加大，壓力和溫度提高，煤的分子結構繼續變化，煤的性質也不斷的發生變化，最終變成無煙煤。褐煤向煙煤和無煙煤的轉化稱為變質作用。煤化作用包括成岩作用和變質作用兩個連續的過程。其中，促成煤變質作用的主要因素是溫度和時間。溫度越高，變質作用的速度越快，因為變質作用的實質是煤分子的化學變化，溫度高促進了化學反應速度的提高。因此，在較低溫度下長時間受熱和較高溫度下短時間受熱，就可能得到同樣煤化程度的煤。這就是為什麼有些成煤年代較早，而其煤化程度卻不如成煤年代較晚的煤高。

不同煤化程度煤的自燃傾向性發生規律性變化正是由於隨著煤化程度的變化煤的分子結構發生規律性變化所致。隨著煤化程度的增加，結構單元中芳香環數增加，對氣態氧較活潑的側鏈和含氧官能團減少甚至消失，煤的抗氧化作用的能力增加。低煤化程度的褐煤及煙煤，其分子結構中性質活潑的側鏈及含氧官能團較高，芳香環數少，芳香化程度低，因而其抗氧化作用能力較弱，易於氧化自燃；而高煤化程度的無煙煤，因其分子結構中性質活潑的側鏈及含氧官能團減少甚至消失，芳香化程度高，因而抗氧化作用能力強，難以自燃。一般說來，煤的煤化程度愈低，揮發分就愈高，氫氧含量就愈大，其自燃危險性就愈大。例如，褐煤的自燃危險性比煙煤大，煙煤比無煙煤大。在煙煤中，開採煤化程度較低的長焰煤和氣煤的自燃危險性大，煤化程度高的瘦煤和貧煤自燃危險性小。

儘管煤的自燃性是隨著煤的變質程度增高而降低，但不能以煤化程度作為判斷煤的自燃危險性的唯一標誌。因為在生產實踐中人們發現，煤化程度相同的煤，有的具有自燃特性，有的就不自燃，自燃的難易程度也不同。例如，同一牌號的煤若含硫量較高，則吸氧能力強，因此易於自燃。

2）煤的水分

根據煤中水分賦存的特點，煤的水分分為內在水分和外在水分，煤的內在水分是吸附或凝聚在煤顆粒內部直徑小於10cm的毛細孔中的水分，煤的外在水分是指附著在煤的顆粒表面以及直徑大於10cm的毛細孔中的水分。一般來說，煤的內在水分在100℃以上的溫度才能完全蒸發於周圍空氣中，煤的外在水在常溫狀態下就能不斷蒸發於周圍空氣中，在40～50℃溫度下，經過一定時間，煤的外在水分會完全蒸發。在煤的水分還沒有全部蒸發之前，煤的溫度很難上升到100℃，因此，煤的含水量對煤的氧化進程有重要影響。

煤的含水量對其氧化進程的影響表現在兩個方面。在煤炭自燃初始階段，水分起到催化作用。在一定條件下，水分又可以起到阻化作用。煤中水分對煤炭自燃到底是起阻化抑制作用，還是起催化作用，應根據煤質等具體條件而定。

3）煤岩成分

煤岩成分是指煤層中煤的岩相學組分。用肉眼看，可以將煤層中的煤分為絲煤、暗煤、亮煤和鏡煤4種煤岩成分。不同的煤炭中，這四種成分的數量差別很大，通常煤體中暗煤和亮煤所占的比例最大，絲煤與鏡煤所占比例比較小。絲煤和鏡煤僅僅是煤中的少量混雜物質。褐煤中絲煤含量最高，幾乎無鏡煤；無煙煤中鏡煤含量最高，幾乎無絲煤。鏡煤與絲煤組成成分比較單一。

不同的煤岩成分有著不同的氧化性，氧化趨勢按下列順序降低：鏡煤、亮煤、暗煤、絲煤。在低溫下，絲煤吸氧最多，但是，隨著溫度的升高，鏡煤吸氧能力最強，其次是亮煤，暗煤最難於自燃。絲煤吸氧量強主要是其結構鬆散，著火溫度低，僅為190～270℃。英國試驗證明：在常溫條件下，15℃時絲煤吸附氧的數量較其它煤種要多1.5～2.0倍；50℃時為5倍；100℃時則下降，僅為7%。所以人們認為，在常溫條件下，絲煤是自燃中心，起著引火物的作用。

4）煤的含硫量

硫在煤中有3種存在形式：二硫化亞鐵即黃鐵礦（FeS₂）、有機硫以及硫酸鹽。煤中的無機硫和有機硫在氧化反應中的行為不同。有學者認為在25℃時黃鐵礦的氧化顯著，而在80℃時有機硫的氧化較明顯，在105℃的濕空氣下有20%的總硫被氧化，其中黃鐵礦中硫的4%被氧化，有機硫中的16%被氧化。

對煤自燃起主導作用的是黃鐵礦，它的比熱小，與煤吸附相同的氧量其溫度的增值比煤大3倍。黃鐵礦的分解產物氧化鐵（Fe₂O₃）比煤的吸氧性更強，能將吸附的氧（O₂）轉讓給煤粒使之發生氧化自燃，顯然它對煤的自燃過程起到了加速作用。煤中含黃鐵礦越多往往就越容易自燃。我國許多高硫礦區如貴州的六枝、四川的芙蓉和中梁山、江西的萍鄉、英崗嶺、湖南的楊梅山均屬自燃比較嚴重的礦區。我國西南主要礦區的統計資料表明，含硫3%以上的煤層為自然發火煤層。

5）煤的粒度與孔隙結構

完整的煤層和大塊堆積的煤一般不會發生自燃，一旦受壓破裂，呈破碎狀態存在，煤才可能自然發火。這是因為氧氣不能夠進入完整煤層的煤體，大塊的煤能夠充分與氧接觸的表面積有限，氧化產生的熱量相對較小，不足以使煤塊升溫，並且由於大塊煤堆積的大縫隙導致對流傳熱明顯，熱量不易於積聚。一些學者認為，當煤的粒度過於小時，氧氣難以進入堆積的煤體內部，影響了煤的充分氧化。因此，推測煤自燃有一個最優粒度，該粒度也就是在煤氧化產熱和熱散失相對最大時候的粒度，並且該粒度隨其它影響因素的變化而變化，一般認為粒度在1mm左右時煤的氧化性較強。同時，較為破碎的煤的自燃點（著火點）也會顯著降低，比如當煙煤的粒度直徑為1.5～2mm時，其著火點溫度大多在330～360℃，粒度直徑小於1mm以下時，著火點溫度可能降低到190～220℃。但是也有一些學者認為，當煤的粒度下降到一定粒度以下時（比如1mm），煤的氧化能力就與粒度無關了。另外，如果將一定粒度的煤混合，其氧化性會顯著增加，這一現象的原因是顯而易見的，不同粒度的組合不但使氧易於進入煤體內部，而又不易形成對流傳熱，結果充分發揮了小粒度煤易於氧化產熱、大粒度煤粒易於使氧達到煤體內部的優點，該現象在現場已經得到了充分證實。

孔隙越發育的煤，其內表面積越大，單位質量吸附氧氣的能力越大，利於反應的進行，而且孔隙發育的煤的導熱性也相對較差（孔隙中充滿氣體，氣體導熱性比無孔隙的實體煤差），因此，孔隙越發育的煤，往往越易於自燃，如褐煤。

6）煤的瓦斯含量

瓦斯（主要為CH₄，還含一部分N₂、少量CO₂和其它氣體）是煤在形成過程和在地層中保存過程的伴生物。煤與瓦斯在一般溫度條件下不發生反應，否則煤就不可能與瓦斯共存於煤層之中了。從煤氧化角度來說，瓦斯相當於惰性氣體。因此，瓦斯或者其它氣體含量較高的煤，由於其內表面受到隔離（由於煤層中的瓦斯壓力一般比大氣壓力高），氧氣不易與煤表面發生接觸，也就不易同煤進行複合。即使氧氣能夠達到煤體，瓦斯的稀釋作用使氧氣濃度降低，使煤氧發生反應的強度降低，產生熱量的強度降低，煤發生自燃的危險性也相應減小。我國許多高瓦斯礦井自然發火程度都比較低，例如，四川綠水洞煤礦、淮北朱莊煤礦等。一般認為，當煤中殘餘瓦斯量大於5m/t時，煤往往難以自燃。但是隨著瓦斯的放散，煤自燃性將會提高，自然發火的危險性同一般的煤也就沒有區別了。因此，瓦斯含量也不應該作為煤層自燃危險性的判斷標準。

外在因素

煤炭自燃傾向性取決於煤在常溫下的氧化能力，是煤層發生自燃的基本條件。然而在生產中，一個煤層或礦井的自然發火危險程度並不完全取決於煤的自燃傾向性，還受外界條件的影響，如煤層的地質賦存條件、開拓、開採方法及通風等。這些外界條件決定著煤炭接觸到的空氣量和與外界的熱交換。因此，必須掌握它們的基本規律，來指導現場的生產實踐，保證安全生產。

1）煤層地質賦存條件

煤層地質賦存條件主要是指煤層厚度、傾角、煤層埋藏深度、煤層的地質構造及圍岩性質等。

較厚的煤層總的來說是一個增大火災危險性的因素。開採厚煤層的礦井，內因火災發生次數比開採中厚和薄煤層的礦井多。究其原因，一是因為厚煤層難以全部采出，遺留大量浮煤與殘柱，而遺留在採空區的煤，尤其是碎煤，由於導熱能力弱，常常會造成局部儲熱條件；二是採區回採時間長，大大超過了煤層的自然發火期；三是煤層容易受壓破裂而發生自燃。據統計，有80%的自燃火災發生在厚煤層開採中。國內的鶴崗礦區統計，有86.6%的自燃火災發生在5m以上的厚煤層中；原蘇聯庫茲涅茨礦區三分之二以上的煤炭自燃也發生在5m以上的厚煤層中。

煤層傾角對煤炭自燃也有重要影響，開採急斜煤層比開採緩斜煤層易自燃。因為傾角大的煤層受到地質作用影響比較大，使得煤層在開採過程中比較容易破碎，形成的煤粒度比較小。同時，傾角大的煤層頻繁發生自燃還因為急傾斜煤層頂板管理困難，採空區不易充嚴，煤柱也不易保留，漏風大，上部已經過一定時期的自燃準備的煤下滑。開灤趙各莊煤礦東西兩翼煤層傾角東緩西陡，火區大都發生在西翼。徐州大黃山煤礦南北兩翼煤層傾角南陡北緩，南翼局部倒轉，自然發火次數南翼為北翼的一倍以上。原蘇聯庫茲涅茨礦區75%的自燃火災發生在45°～90°傾角的煤層中。德國魯爾礦區81.5%的自燃火災發生在36°～90°傾角的煤層內。

地質構造複雜的地區，包括斷層、褶曲發育地帶、岩漿入侵地帶，自然發火次數要多於煤層層位規則之地。這是由於煤層受張拉、擠壓的作用，裂隙大量發生，破碎的煤體吸氧條件好，氧化性能高。據四川芙蓉煤礦統計，巷道自燃火災52%發生在斷層附近。

煤層頂板的性質也影響煤炭發生自燃過程。煤層頂板堅硬，煤柱易受壓碎裂。堅硬頂板的採區空冒落充填不密實，冒落後有時還會形成與相鄰正在回採的採區，甚至地面連通的裂隙，漏風無法杜絕，為自燃提供了條件，大同礦區的自燃就具有此特徵。若頂板易於垮落，垮落後能夠嚴密地充填採空區並很快被壓實，火災就不易形成，即使發生，規模也不會很大。

2）採掘技術因素

採掘技術因素對自燃危險性的影響主要表現在採區回採速度、回採期、採空區丟煤量及其集中程度、頂板管理方法、煤柱及其破壞程度、採空區封閉難易等方面。好的開拓方式應是少切割煤層，少留煤柱，礦壓的作用小，煤層的破壞程度低，所以岩石結構的開拓方式，如集中平硐、岩石大巷、石門分採區開拓布置能減少自燃危險性。

由於採煤方法影響煤炭自燃主要表現在煤炭回採率的高低和回採時間的長短等，所以，丟煤愈多、浮煤越集中的採煤方法越易引起自燃。落垛式的採煤方法自不待言，採用冒落法管理頂板的開採方法在採空區中遺留的碎煤一般都比其它方法多。由於頂板岩層的破壞，隔離採空區的工作比較困難，易於發生煤炭自燃。開採一個採區時採用前進式開採程式比用後退式開採的漏風大，而且也使採空區內的遺煤受氧作用時間長，都為自燃創造了條件。因此，開採有自燃傾向性煤層的採區，一般都採用後退式回採程式。另外，後退式回採程式對煤柱的壓力較小，遺留在採空區的碎煤也少，而且也易於隔離採空區，防止其漏風。

長壁式採煤法中留煤皮假頂，留刀柱支持頂板，以及回採率較低的水力採煤，也均不利於防止自燃。

一個採區或工作面回採速度慢，拖的時間長，使採空區遺煤經受氧的作用時間大大超過煤層的自然發火期，就難於控制自燃發生。因此，應力求採用進度快的生產工藝。神東礦區採用先進可靠的大功率重型綜采設備，實現了礦井的快速開採，從而使得該礦區採空區自燃“三帶”中的“自燃帶”存在時間短暫，大大減小了採空區自燃的可能性；在工作面回撤過程中，採用“輔巷多通道”的搬家新技術，實現了工作面的快速搬家，很大程度上降低了停采線附近發生自燃災害的機率；同時，該礦區還綜合採用快速封閉技術並結合無軌膠輪車快速運輸手段，實現了巷道的快速封閉，減少了煤與氧的接觸時間，使煤體無法積聚發生自燃所必需的熱量。通過“快采”、“快撤”和“快閉”技術的實施，有效控制了煤的氧化蓄熱，大大減小了“兩道”和“兩線”處自燃災害發生的危險性，成功地實現了“以快防火”。

甘肅省窯街煤礦開採特厚、易燃煤層，主采層22m、最厚達98m，自然發火期3～6個月。礦區井田範圍內自明朝就有古窯開採，小窯星羅棋布，老空區縱橫重疊，自燃火災頻頻發生。為扭轉嚴重的發火局面，將集中運輸巷由煤層改到底板岩層；改革了採煤法，以傾斜分層、金屬網假頂採煤代替了高落式和煤皮假頂傾斜分層採煤法，並且採取了黃泥注漿、不留煤柱、老空復采的綜合措施，發火率由原來的1.65次/萬噸降到0.052次/萬噸。

3）通風管理因素

通風因素的影響主要表現在採空區、煤柱和煤壁裂隙漏風。如果漏風很小，供氧不足，則抑止煤炭自燃。如果漏風量大，大量帶走煤氧化後產生的熱量，則也很難產生自燃。決定漏風大小的因素有礦井、採區的通風系統，採區和工作面的推進方向，開採與控頂方法等。

根據漏風規律可知，決定其主要漏風的是漏風通道風阻和其兩端壓差。如果工作面即上下口之間壓差小於一定值，則後方採空區就不會自燃。因此，只要能嚴密堵塞漏風通道，降低壓差，即可大大減少礦井的自燃發生。根據采場通風方式可以看到，後退式“U”型、“W”通風方式有利於防治自燃，“Y”型和“Z”型通風方式易促進採空區自燃。

不同煤層的賦存條件和具體情況不同，其影響煤層自燃的主要因素也不相同。就一般情況而言，煤炭自燃主要決定於內因，即自燃傾向性，而煤層自然發火的危險性和發火期又受外因條件的嚴重影響。煤的自燃傾向性是客觀存在、不易改變的，但採礦技術、通風管理則完全取決於人的主觀能動性。只要從實際出發，採取正確合理的開拓方式、開採方法、通風方式，並加強對採空區、煤柱和通風的管理等，就會防止或大大減少煤層自燃。

開採自燃煤層時，合理的通風系統可以大大減少或消除自然發火的供氧因素，無供氧蓄熱條件，煤是不會發生自燃的。所謂合理的通風系統是指：礦井通風網路結構簡單，風網阻力適中；主要通風機與風網匹配，通風設施布置合理，通風壓力分布適宜。

（1）風網結構合理，主要通風機與風網匹配

從全礦井網路結構來看，開採自燃煤層的大中型礦井，以中央分列式和兩翼對角式通風為好，這種方式一是有利於防火，因為採區封閉後可以調節其壓力，消除主要通風機風壓的影響；二是便於災變時進行通風控制，防止主井進風流發火危及全礦井。

採區應是分區通風，即採區之間是一個並聯子系統，而不應是串聯，應儘量避免角聯。工作面保持後退式。

主要通風機與風網匹配，是指主要通風機運行的工況點位於高效區內。在儘量降低井巷的通風阻力，擴大礦井等積孔的同時，主要通風機壓力最好保持在2kPa以下。

（2）通風設施布置合理

通風設施布置合理是指風門、風牆、調節風門等通風構築物及設施位置恰當、布局合理。因此在設定這些通風設施時，位置一定要選擇好。一般來說，以減小採空區或火區進迴風密閉牆兩側通風壓差為準。

最近幾年，在老礦挖潛中，為了適應生產的發展，一些礦井採用了高風壓大風量的主要通風機，但對通風系統的改造注意不夠，兩者不匹配。礦井風量增長有限，風壓卻急劇上升，有的高達4～5kPa，結果通風管理困難，漏風嚴重，自然發火趨勢惡化。相反，神東礦區為預防煤層自然發火，採用大斷面、多通道、低負壓通風，通風方式儘量選用對角式、分區式，取得了比較好的預防效果。