被低估的风险对象——露天储煤场：采掘后煤炭会发生什么

煤炭采掘与煤炭储存是两项截然不同的任务。关于前者，已有数以千计的研究论文、操作规程和学位论文；而后者却长期处于被边缘化的地位，尽管正是在储煤场，煤炭露天堆放，遭受风吹、日晒雨淋，且储存量堪比中型港口的总年吞吐量。在销售受阻时期，大型码头的煤场库存量可达三百万吨。

所有这些煤炭都具有化学活性。它们会发生氧化、发热，并在特定条件下在没有外部着火源、也没有任何人操作失误的情况下发生自燃。本文探讨了国际同行在储煤场管理方面的实践经验、俄罗斯规范的标准要求、经过验证的发火点处置顺序，以及一项值得在现役码头进行验证的实验性解决方案。

行业目光聚焦于井下

检索科学文献数据库呈现出一个十分有代表性的现象。自2020年以来，全球已发表了一千五百多篇关于煤炭自燃的研究论文。其中超过一半侧重于矿井、煤层和采空区。而专门针对储煤场和煤堆的研究仅有三十二篇，即仅占百分之二。

图 1. 2020—2026年煤炭自燃相关论文出版情况：每发表一篇关于储煤场的论文，就有二十七篇关于矿井的论文

这种侧重是可以理解的：井下有作业人员，地下火灾时刻威胁着生命安全。然而，这种失衡现象也有其负面效应。现代灭火技术综述中所描述的氮气惰化、三相泡沫和凝胶等，均为封闭空间使用的技术方案。对于管理占地数十公顷的露天储煤场负责人而言，在这些文献中几乎找不到可行的适用方案。

被低估的恰恰是储煤场。煤炭经过采掘、运输和堆存后，人们往往将其视为普通商品。然而，它依然属于危险对象，相关管理与安全责任始终由运营单位承担。

为什么露天储煤场的条件比井下更恶劣

煤炭自热本质上是煤与空气中的氧气发生氧化反应的过程。氧气越充足，反应就越剧烈。

在矿井采空区中空气稀少。通常划分为三个区域。工作面附近空气充足，但空气流动也会带走热量。在深处，含氧量降至百分之十八以下，反应便随之熄灭。只有含氧量在百分之八至十八之间的中间带具有危险性：此时氧化反应已在进行，而热量却无法散散发。

图 2. 在井下只有一条危险带。而对于露天煤堆而言，不存在熄灭区：整个外层都处于全氧浓度环境并承受风压作用

露天储煤场的煤堆没有熄灭区。一至二米厚的表层始终保持疏松状态，持续处于百分之二十一的氧气浓度中，风流则将空气穿透边坡吹入内部。此外还有暗色表面的太阳辐射加热以及降水的影响。降水的作用并不直观：干燥的煤炭在湿润时会释放热量，经历了干旱期后遭到暴雨袭击的煤堆会获得额外的热冲量。

实践证实了这一点。2026年7月在奥列涅戈尔斯克，一家供电公司的储煤场煤堆在夜间起火，原因归结为暴雨与高温交替出现。2026年8月在阿尔泰边疆区，一天之内发生了两起储煤场火灾，均由自燃引起。

适用于任何企业的测算方法

每种煤炭都有其自燃发火期，即煤炭在堆积状态下升温至危险状态所需的时间。法规标准分类如下：少于五十天为极易自燃煤，五十至八十天为易自燃煤，超过八十天为不易自燃煤。

评估仅需两个在任何储煤场都能获取的指标：库存量和年出库装船/发运量。前者除以后者再乘以365，即得出煤炭在储煤场的平均滞留天数。

对于一个库存量为三百万吨、年吞吐量为一千六百万吨的码头，煤炭的平均滞留时间为六十八天。这已超过了极易自燃煤的自燃发火期。

图 3. 存放时间超过自燃发火期的库存比例。实线为不考虑存放时间的发运，虚线为严格按存放时间先后的发运

后续情况取决于发运作业纪律。在严格执行“先进先出”顺序（即最先发运堆放时间最长的煤炭）时，存放时间超出发火期的库存约为四分之一。而在不考虑堆存时间的发运模式下（即煤堆的选择取决于煤种、船舶批次和机械作业便利性），这一比例接近一半。两种方案之间的差异涉及超过五十万吨处于自燃风险中的煤炭，且无需资本支出：只需建立煤堆堆存时间台账并执行老旧批次优先发运的规则即可。

此外还存在一个临界阈值。只要平均滞留时间小于自燃发火期，严格的先进先出顺序就能完全消除时间因素带来的风险。对于上述示例，临界阈值约为220万吨。超过该数值的库存量无法仅靠发运组织管理来消除风险，必须采取额外措施。

发火点的处置顺序

在此问题上，各项文献来源高度一致。俄罗斯联邦法规、发电厂储煤场标准操作规程、国际能源署报告、南非指南以及印度火电厂的实践，均描述了完全相同的处置顺序。

图 4. 露天煤堆自热发火点的处置顺序

发火点不能就地扑灭，必须进行挖除处置：使用推土机、挖掘机或抓斗，挖除深度不少于七十厘米。将挖出的煤炭平铺在独立的不可燃场地，铺设厚度不超过半米。在薄层状态下，散热量大于发热量，煤炭得以冷却。只有在此之后才能对其进行喷淋降温。

关键在于喷淋方式。俗称的“煤炭不能用水灭”并不准确。准确的表述应当是：不能用直流水枪冲浇发火点，也不能向煤堆内部注水。原因有四点：一是水无法浸透煤体大块，而是顺着通道流失，避开了发火核心；二是在炽热的煤炭上水会产生水蒸气，在高温下还会生成含氢的水煤气；三是集中水柱会吹飞燃烧的碎煤，并将煤堆内部暴露给空气；四是干燥煤炭在初次浸湿时会额外发热。

相反，在平铺层上方形成水雾幕则是有效的。应当采用雾化喷淋，而非直流水枪。

随后，用湿润的煤炭填补煤堆上的挖坑，并压实至与表面平齐；经过压实的区域通常不会再次起火。此后需对该煤堆实施每日例行监测。

最常被违反的有两条规则。第一：大风天气下严禁开挖发火点，因为当风速达到或超过每秒五米时，阴燃会迅速转变为剧烈燃烧。第二：煤堆各侧必须保持施工机械进出通道，因为发火点往往形成于压实程度较差的边坡和边缘部位。

露天储煤场中无效的措施

惰性气体在筒仓、穹顶仓和船舱中非常有效。但在露天煤堆上，气体无法留存。

泡沫无法渗透进煤体内部，且其形成的覆盖层会积聚热量和可燃气体。泡沫适用于对已挖出发火点的局部覆盖，但不适用于灭火煤堆整体。

化学凝胶和昂贵阻化剂在实验室中能显示出数十个百分点的效果。在井下，它们被注入有限的空间；而在露天煤场，面对的是雨淋下的数十万吨煤炭。若要全面浸渍三百万吨的库存，将需要数十万吨的溶液。

可进行大规模推广应用的方向有四个：带压实的规范堆码、按堆存时间发运、快速挖除发火点，以及在堆料瞬间对煤流进行喷淋处理——此时少量液体即可覆盖整个物料体积，而非仅仅覆盖煤堆表面。

实验性方案：糖蜜溶液应用

一组中国研究人员在2022—2025年间发表了三篇关于应用糖蜜（制糖工业副产品）抑制煤炭自燃的论文。

研究结果如下：百分之三十浓度的糖蜜溶液在煤炭表面附着保持效果比水好约四十倍，粘结粉煤的能力强一百四十倍。糖分在颗粒表面形成一层薄膜，锁住水分并限制氧气接触煤粒表面。当添加氯化钙和氯化镁后，煤炭的耗氧量降低了百分之六十至八十。在矿井采空区的现场试验中，一氧化碳浓度降低了35%—48%。

糖分本身不会影响煤炭的物理化学性质；它仅起到了隔绝煤炭与氧气接触的作用。

该方法尚未在露天煤堆上实施测试：未检索到相关发表文献。这使得在港口储煤场条件下开展现场试验具有重要现实意义。

图 5. 试验方案示意图：将溶液注入常规喷淋系统，喷嘴环在堆料瞬间对煤流进行处理，使每一层煤在堆积时均已获得防护

试验具体方案如下：向现有喷淋系统的水箱中加注溶液代替清水。从堆料机臂架落下的煤炭在物料散开瞬间被四周的水雾幕充分覆盖，使铺设的每一层煤都经过了预处理。煤堆顶部和边坡按常规程序压实。由此形成双重防护：薄膜限制氧气接触每个颗粒，压实限制空气渗入煤体内部。同时在旁边建立由同一批次煤炭组成的对比煤堆，其物料流采用同等剂量的清水喷淋，以确保对比的科学严谨性。在为期两个月的时间里，在三个不同深度测量温度，在煤堆表面测量一氧化碳浓度，实施红外热成像拍摄，并抽取样品检测质量指标。

该方法的局限性已知且必须予以考虑。糖蜜本身氧化时会释放热量，因此溶液浓度不得超过百分之三十。糖分是微制物的营养基质，而微生物代谢过程同样会发热；在暖季大型煤堆中经处理煤炭的表现尚未经研究。溶液易粘附机械设备，且在负温条件下会变粘稠。此外，添加剂对合同约定煤炭质量指标的影响需要经过实验室验证。

若能将自燃发火期延长至少一倍，将从根本上改变上述测算结果：在严格执行先进先出的前提下，将不再存在处于自燃风险中的煤炭。即便是试验得出否定结果也同样应当予以发表，因为对于整个行业而言，其参考价值丝毫不减。

出口码头的实际控制阈值

俄罗斯法规规定的紧急处置阈值为：达到六十摄氏度或每日升温五摄氏度。对于通过海运发运煤炭的码头而言，实际控制阈值要更低。《国际海运固体散货规则》禁止装载温度超过五十五摄氏度的煤炭。按照煤场规范尚无需立即采取措施的煤堆，船舶已拒绝接收，这意味着滞港、滞期费以及买方的索赔。因此，将监控预警系统设定为五十五摄氏度更为适宜。

还应注意到，一氧化碳的出现早于温度的显著升高。俄罗斯关于储煤场的现行规范并未强制要求气体监测。在煤堆表面使用便携式气体检测仪成本较低，且能比测温探针提前数天发出发火点演变预警。

结语

储煤场的煤炭并非静止等待发运的普通商品。它是一个自带事故演化逻辑的风险对象，这种演化缓慢、隐蔽且非人为过失造成，因而极易被人们忽略。

然而，核心应对措施却简单且成本低廉：掌握煤炭在煤场的滞留时间、优先发运老旧批次、压实边坡、挖除发火点而非直接浇水、采用雾化喷淋而非直流水柱。这些措施所需的不是资金投入，而是管理与组织。

几十年来，采矿行业一直在深入研究煤炭在井下的物理化学行为。而煤炭在地面、在数百万吨级煤堆中的行为研究却相对薄弱。这一空白需要由生产运营单位自行填补，包括在现有储煤场开展现场试验。