矿井煤层自然发火是煤矿安全面临的重要挑战之一。煤层自燃不仅危及生命安全，还可能造成巨大经济损失。

矿井煤层自然发火的因素主要有以下几个方面：

（1）煤的自然属性

煤的自然属性是导致矿井煤层自然发火的重要因素之一。煤是一种含碳燃料，具有易燃性和可燃性，其中主要存在的元素是碳、氢、氧和少量的氮、硫等。煤在加热过程中会挥发出水分、煤油、煤气和焦油等成分，当煤层暴露在空气中，与氧气发生反应，会使挥发分中的可燃气体释放，并与氧气进行燃烧反应，产生火焰和热量。这种燃烧反应是自然发火的起始阶段，另一个与煤层自燃相关的因素是煤尘。煤矿中存在大量煤尘，煤尘是煤的细小颗粒，在空气中容易形成可燃混合物。煤尘的自然发火是由煤尘颗粒表面的氧化反应造成的，当煤尘与空气中氧气接触，煤尘表面的煤质会发生氧化反应，释放热量，并升高煤尘温度，导致自然发火。此外，煤的物理性质也对自然发火起到一定影响。例如，煤的粒度、比表面积和孔隙度，会影响煤层的通风性和氧化反应速率。同时，较小的煤粒和更大的比表面积会导致更高的氧化速度，增加自燃风险。

（2）煤堆积和通风条件

煤堆积和通风条件是导致矿井煤层自然发火的另一个重要因素。首先，煤堆积密度的增加会增加煤层自燃的风险。当煤堆积过密时，煤层内部的通风受到阻碍，氧气供应不足，煤堆内部的氧气浓度下降，而煤中的氧化反应仍然持续进行，产生的热量无法及时散发，导致煤层温度升高，随着温度升高，自燃反应加速进行，最终可能引发火灾。其次，不良的通风条件也会增加煤层自燃风险。良好的通风可以将新鲜空气引入矿井中，保持氧气供应，并将产生的热量和煤层中的可燃气体排出。然而，如果通风系统不完善或存在堵塞、漏风等问题，煤层内部的空气流动受到限制，将导致煤层内积聚的可燃气体浓度增加，加剧自燃风险。另外，通风条件还与湿度有关。高湿度的煤层不容易自燃，因为其中的水分可以阻止煤的氧化反应。然而，低湿度环境下的煤层容易自燃，因为水分蒸发导致煤层中的氧气浓度增加，使煤中的氧化反应加速。

（3）人为因素

人为因素中矿工的活动是导致矿井煤层自然发火的另一个重要因素。不当的矿井采掘操作可能引起煤层机械损伤，增加自燃风险。例如，在采掘过程中，使用不当的工具或设备，或者过度剧烈的采煤方式，可能导致煤层受损和破碎，如果这时有大于12%氧气含量的空气通过这些碎煤，会使破裂煤体有积聚氧化热的环境，氧化反应更易发生。同时，在煤层施工钻孔也可能产生火花，进而引发煤层自燃。此外，机械损伤还会增加煤层的暴露面积，加速氧化反应和热量积聚，从而导致自然发火。

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参考文献：

[1]张智慧.矿井煤层自然发火防治技术研究[J].内蒙古煤炭经济,2023(21):59-61.