淺論煤田火災的成因與危害及應對措施

艾力江·艾合買提

【摘要】由煤田內地下煤體自燃發火，在大氣圈與巖石圈的作用下，煤田火災是全球性的災難，嚴重威脅著人類健康、自然環境和煤礦安全生產，造成巨大的資源損失和環境污染。其中處于西部干旱、半干旱地區的新疆、寧夏、內蒙古等省區的侏羅紀煤層自燃現象尤為嚴重，涉及80余個煤田。

【關鍵詞】煤田火災；火災成因；治理技術

一、煤田火災產生原因

一是煤田火災周圍及上覆巖體受常年烘烤，地貌發生變化，火災快速發展又伴隨著新的裂隙和塌陷的形成，因此火災發展是惡性循環的過程。二是火災附近煤礦對火災治理措施不當，不但沒有控制火勢的發展，反而擴大了火災燃燒體的供風通道，使火勢更加劇烈。三是早期對煤層露頭的亂采濫挖，引發成為煤田火災。四是整頓后，被關閉的礦井井口沒有做封堵處理以及采空區上部的塌陷引起煤田火災。五是干旱少雨的大陸性氣候及夏秋兩季的持續高溫也是導致新生火災產生的原因之一。

二、煤田火災的危害

煤田火災不僅直接燒掉了煤炭資源，而且還破壞了煤層開采條件，影響到煤礦的安全生產，使大量煤炭資源難以開采而造成間接損失；更為嚴重的是，煤田無控制地不充分燃燒，釋放出大量的有毒有害氣體，引發一系列的生態環境問題；煤田自燃，導致地表塌陷，地下水位降低，部分土地荒漠化，嚴重地破壞了國土及煤炭資源，這些都嚴重影響著地區社會經濟的發展和生態可持續發展，其造成的直接經濟損失和間接損失難以估計。目前，煤田火區治理已成為國內外的研究熱點和亟待解決的重大難題。

三、應對措施

第一，物探方法的選擇。首先，新發生的火區。新生火區煤火燃燒時間短，燃燒體體積和蓄熱量相對較小，火區地表無塌陷和裂隙。在此類新生火區根據其地球物理特性，應選擇適當的物探方法，如磁法，因為此時燃燒體剛發火不久，磁異常值很弱，燃燒體磁異常值與圍巖磁場值相差無幾，用磁法很難分辨燃燒邊界。但此時部分水分子受高溫作用向地表擴散，燃燒體正發生著強烈的氧化還原反應，在局部形成較明顯的氧化一還原電場。因此，新發生的火區應采用以自然電位法為主，視電阻率法、活性炭測氧法為輔的綜合探測手段。可以有效的捕捉燃燒體的物性異常，從而達到探測燃燒體邊界的目的。其次，熄滅狀態的火區。熄滅狀態下的火區，當地下燃燒體熄滅后，溫度是一個緩慢下降的過程，一般需要幾個月甚至幾年。此階段燃燒體及其圍巖的物性也發生著緩慢的變化，當溫度下降到一定范圍穩定不變時，磁異常值也趨于穩定，此時的磁異常值為正異常，一般為該地區平均磁場值得20至25倍；燃燒體及其圍巖燃燒所產生的氧化一還原電場也隨溫度的降低逐漸消失，當溫度下降到一定范圍穩定不變時，自然電位值得變化率也趨零因此熄滅狀態下的火區應選用磁法為主、自然電位法為輔監測火區的熄滅狀沉。

第二，煤田火災的監測技術。早期滅火效果監測手段主要采用人工監測分析溫度和氣體組分。磁法和自然電場法也逐步用于探測煤田火災，同時將其用于滅火效果的監測。選用高分辨率衛星圖像和航空光譜圖像為信息源，針對汝箕溝煤田火區特點，在火區定量監測方法方面進行了相關研究。王偉峰等研究開發了基于無線自組網技術的煤田火區溫度遠程實時監測監控系統，為掌握煤田火災發展變化趨勢及滅火效果評價提供了新的思路和方法。

第三，煤田火災火區的探測與識別。為解決煤層自燃火源位置的準確探測的難題，全世界對此進行過許多試驗和研究。管海晏等將遙感技術應用于煤火的探測，從大的方面較準確地探測了煤火的分布。張秀山研究了磁法、自然電場法與具體煤田火區熱效應的關系，并在實踐中進行了煤火探測的應用。AnnG.Kim開發了通過監測一定網格布置鉆孔內氣體中高分子的碳2—碳5的碳氫化合物占其總碳氫化合物的比率來確定燃燒區域的方法。鄔劍明等研究了用222Rn技術探測煤礦采空區火災。文獻結合實際煤田火災特點研究了氡法探測地下煤火的方法及影響因素。

第四，盡快建立煤田火區監測系統和中心，利用RS、GIS、無線監測等先進的技術和手段，動態監測掌握新疆煤田火災的變化情況，最終建立中國北方煤田火災監測中心。

第五，加大用于滅火新技術、新工藝、新設備、新機制的開發與創新的資金投入，多培養專業滅火技術人才，增強滅火隊伍力量，加快煤田火災治理的進度。

第六，加強煤炭企業的防火技術和管理措施，嚴格執行煤礦關停有關規程，杜絕新的煤田火區產生。同時制定煤田滅火成果保護辦法，嚴防已治理火區的復燃。

第七，加強與國內外煤田滅火機構的交流與合作，多吸引社會力量和國際合作伙伴參與到煤田滅火中，為加快煤田火災的治理提供技術和資金支持。

煤田火災不僅造成大量煤炭資源損失，而且破壞生態、污染環境，已經引起國家的高度重視，要制定火區治理實施計劃，加大治理資金和技術力量投入，加強行業管理，吸引社會力量和國際合作伙伴參與煤田火災治理，盡快將清潔發展機制引入煤田火災治理工作當中。

參考文獻

[1]鄧軍，李貝，王凱，王彩萍.我國煤火災害防治技術研究現狀及展望[J].煤炭科學技術，2016，44（10）：1～7，101.