淺談新疆煤田火區不斷發展擴大和新生的原因

閆 軍

(新疆煤田滅火工程局煤火監測與滅火技術中心，新疆 烏魯木齊 830063)

0 引言

新疆煤炭資源儲量非常豐富，但同時也是我國煤田火災最為嚴重的省(區)。中央和自治區政府非常重視新疆煤田火災治理工作，從1958年至今，國家和自治區投入了大量資金對新疆煤田火災進行治理。在煤田火災治理歷程中，國家不斷加大對煤火治理的投資，火區勘查、治理、監測技術不斷提高，煤炭開采越來越規范，相關政策、法規也越來越完善，但是煤田火災依然很嚴重。為徹底查清新疆煤田火區現狀，為煤田火區治理提供第一手資料，國家要求新疆立即開展第四次煤田火區普查工作，查明新疆煤田火區現狀，摸清在燃煤田火區中燃燒劇烈、發展迅速的火區和易發生煤田火災區域的詳細情況，以加快煤田火災治理進度，同時做到防治并舉。新疆于2013年開展了第四次煤田火區普查工作，本次普查查明了火區數量、現狀及發火原因，為煤田火區治理提供了大量基礎資料。

1 普查查明火區原因統計分析

歷次煤田火區普查結果表明，煤田火災一直處于動態發展過程中，數量和規模隨著時間的推移不斷增加和擴大。第四次煤田火區普查表明，截止2015年，新疆有未治理的在燃火區46處，其中火區產生的主要原因有以下2個方面：廢棄小煤窯引發和煤層露頭自燃，見表1、表2。

通過表1、表2可以看出，現有的46處煤田火區中37處為廢棄小煤窯引起的煤田火區，占比達80.4%；而煤層露頭自燃引發的煤田火區為9處，占19.6%。因此，引發新疆煤田火災的主要原因為廢棄小煤窯，這是由于歷史上小煤窯在關閉過程中由于資金匱乏、技術落后、密閉不嚴等原因導致煤層發火而引發煤田火區。

表1 廢棄小煤窯引發煤田火區匯總表

表2 煤層露頭自燃引發煤田火區匯總表

2 火區擴大和產生的原因分析

2.1 現有火區范圍擴大的原因

第四次普查查明有7處火區近年來發展十分迅速，尤其是托克遜烏尊布拉克、奇臺將軍戈壁、烏蘇四棵樹、烏魯木齊大泉湖、米泉三道壩、吉木薩爾水西溝、伊寧南臺子等7處火區，總面積由原來的138.9萬m2，增加到現在的287.4萬m2，增加了148.2萬m2，翻了一倍多。

煤層厚度大、埋藏淺：新疆多數煤層厚度大(見表3)、埋藏淺，煤層燃燒后能夠蓄積大量的熱量，淺部煤層頂板受高溫烘烤后更容易垮塌，形成塌陷和裂隙，增加了燃燒體的供氧通道，使煤火不斷向周圍和深部發展。面積發生迅速擴大的7處火區燃燒煤層均出露地表，都屬于巨厚煤層。

表3 燃燒煤層情況統計表

資金需求量大、投入不足：新疆煤田火區災害嚴重，火區數量多，治理資金需求大，而資金及人員往往投入不足，導致火區的治理速度跟不上火區的發展速度。由于火勢的動態發展，部分火區還未治理火點和小火區隨著時間推移燃燒系統逐漸形成，燃燒規模不斷擴大，損失的煤炭資源也由原來的每年幾萬噸發展到現在的幾十萬噸。例如托克遜烏尊布拉克火區，2007年該火區面積為69 284.4 m2，每年損失煤炭資源為5.3萬t，而到了2013年火區面積為645 894.9 m2，每年損失煤炭資源為48.89萬t，在短短的6年間火區面積增加了近10倍，每年損失煤炭資源量都增加了9倍多。若不進行及時治理，隨著火勢的不斷發展，火區規模還會進一步擴大，損失的煤炭資源量也會進一步增加。

火風壓強勁：新疆煤層大多賦存在山區，而新疆多高山、峽谷的特殊地形和多風的氣候，使得火風壓非常大，較大的火風壓為燃燒煤層提供源源不斷的強大動力，導致火區發展迅速。火區規模擴大迅速的7處火區中，烏魯木齊大泉湖、烏蘇四棵樹、吉木薩爾水西溝、伊寧南臺子等4處火區位于中高山區，火區距山腳的高差均較大，火風壓強勁，火區發展動力十分充足。

2.2 新火區產生的原因

2013年普查查明的46處火區中，有35處為2000年以后新產生的火區，應綜合分析這些火區產生的主要原因。

廢棄小煤窯遺留的隱患：廢棄小煤窯引起的歷史遺留隱患大，且缺乏監測與預防措施。新疆在1999～2000年的關井壓產及2005年的安全生產整頓期間，陸續關閉小煤窯約1 500處，由于關閉數量多、時間緊，沒有采取必要的防滅火措施，同時缺乏必要和有效的監測和控制投入，采空區內遺煤自燃，隨著時間的推移，由隱性火不斷蔓延擴大形成煤田火區，現有46處火區中超過80%的煤田火區發生在關閉的小煤窯中。

煤層的自燃特性：從煤的化學性質分析，35處新生火區中，屬于低水分燃燒煤層的火區占62%；屬于低、特低灰分燃燒煤層的火區占88%；34處火區燃燒煤層均為中高-高揮發分；屬于變質程度較低的長焰煤、不粘煤的燃燒煤層的火區占91%；這種煤質特點的煤層自燃傾向性大，容易自燃。

地表塌陷、裂縫溝通采空區：早期的不規范開采，導致煤田內沿煤層露頭走向遍布很多歷史上遺留的廢棄老窯、天眼，老窯開采的范圍主要位于煤層露頭往下的淺部，老窯具體的數量及開采情況不詳。由于老窯采空區和地表塌陷、裂隙的存在，致使地面空氣通過地表塌陷裂隙進入采空區，引發采空區周圍煤炭自然發火并向四周擴散，逐步發展成大面積火區。

小煤窯開采工藝落后無防火措施：原有小煤窯采用落后不規范的開采工藝，而無防火措施；多數生產礦井采用高落式或巷柱式回采方法，采空區留有大量煤柱、殘浮煤，加之采空區存在大量空間且密閉不嚴，淺部地表塌陷，裂隙不能覆蓋封閉，漏風嚴重，大量的露頭煤層、采空區煤屑與空氣廣泛接觸，造成煤層自燃，并逐步發展成煤田火區。

露天開采防火措施不當：不當露天開采中，剝開煤層頂板或覆土后，因各種原因煤層未及時開采或在開采過程中防滅火措施不當而引發煤田火災現象時有發生。

2.3 火區的綜合治理

新疆現有46處煤田火區從發火原因分析可以看出，廢棄小煤窯是引發煤田火災的主要原因，而井工及露天的正規開采是引發煤田火災的次要原因。因此，在今后的煤田火災治理工作中，應加大對廢棄小煤窯等易發煤火風險區域的監測力度，采用多種方法相結合的監測手段，建立空天一體的預測預警系統，在煤火發生初期就能起到預警作用，此時采取相應的治理措施就能達到用最小的代價治理火區的目的。同時，要加強對井工和露天煤礦正常開采的監督和管理力度，防止產生因開采而引發的煤田火災。另外，還要加大火區治理的資金和科技投入，運用新材料、新設備、新工藝、新技術，將遙感技術、地球化學、煤巖學、火區探測傳感器和滅火材料研制結合起來，綜合提升火區治理的科技水平。

3 結語

新疆的氣候、煤質等特點容易引起煤層自然發火，煤層著火后，不僅浪費大量煤炭資源、污染大氣環境，還給煤礦開采帶來巨大的安全隱患。因此，煤田火災的治理迫在眉睫，而在治理中還要不斷創新，轉變思路，做到防治并舉，最大程度保護新疆煤炭資源和生態環境。