新疆第五次煤田火區普查成果分析

包興東

(1.新疆煤田滅火工程局，新疆 烏魯木齊 830063； 2.新疆煤火治理工程技術研究中心，新疆 烏魯木齊 830063)

煤田火災是指地下煤層因自然或人為因素發火后，沿著煤層逐步發展成對煤炭資源和周圍環境造成較大危害的大面積、長時間煤燃燒現象，也稱“地下煤火”[1-2]。煤火在世界各主要產煤國均有發生，如中國、美國、澳大利亞、印度、印度尼西亞等國家[3-5]，“十三五”期間，全國煤炭開發總體布局是壓縮東部、限制中部和東北、優化西部[6]，提出“要充分發揮新疆戰略優勢，打造絲綢之路經濟帶核心區，建設成為國家大型油氣生產和儲備基地、大型煤炭煤電煤化工基地、大型風電基地和國家能源資源陸上大通道”。由于新疆多數煤層厚度大、埋藏淺、自然發火期短，露頭普遍存在，加之受溫帶大陸性氣候影響，新疆是我國乃至世界煤田火災最為嚴重的地區之一。為查明新疆煤田火災實際情況，編制火區治理規劃，新疆分別于1981年、1995—1997年、2007—2008年、2013—2014年開展了4次煤田火區普查工作。在此期間，分別于2000年、2005年、2015年編制了3次煤田火區治理規劃，從而使新疆的煤田火災得到了有效的治理和控制。2019年開展了新疆第五次煤田火區普查，全面查清了新疆煤田火區數量、火區面積、火區分布、動態變化、發火原因及危害程度，掌握了火區有關的礦權變化情況，為明確火區責任主體、優化火區治理順序和治理時限、加強火區預測、預警等提供基礎資料和決策依據。

1 第五次煤田火區普查概況

第五次煤田火區普查歷經南北疆所有含煤礦區，調查了礦區內露天采坑、關閉礦井、采空區塌陷等易發煤田火災風險區域。通過調查并收集資料、火區填圖及測圖、地面物探、火區測溫、紅外成像、采集火區影像資料和水、土、電源調查等綜合普查方法對在燃火區開展普查工作，全面查清新疆煤田火區的分布、燃燒范圍、燃燒狀況、發火原因、礦權和滅火用水、土、電源情況。普查結果表明：截至2019年底，新疆有未治理的在燃火區40處，包括22處《新疆煤田火區治理規劃(修編)(2016—2025年)》(以下簡稱《規劃修編》)內的火區和18處新生火區(新生火區指2013年底至今新產生的火區，《規劃修編》未涵蓋的火區)，火區總面積477.73萬m2。易發煤火風險區域共28處，面積575.44萬m2。新疆各地州內未治理的在燃火區分布：烏魯木齊市有4處、昌吉州有18處、伊犁州有4處、塔城地區有2處、吐魯番市有7處、巴州有1處、哈密市有3處、阿克蘇地區1處。40處火區中有采礦權的火區12處，有探礦權的火區11處，無礦權的火區17處。

2 煤田火區的特點

2.1 分布廣

新疆煤田火區分布于天山南北，其中主要分布于烏魯木齊市、昌吉州、吐魯番市、伊犁州、塔城地區、巴州、哈密市、阿克蘇地區8個地州市。集中分布在準格爾煤炭基地、吐哈煤炭基地、伊犁煤炭基地、庫拜煤炭基地等4大煤炭基地和1個資源保護開采區內，見表1和表2。

表1 新疆各地州市煤田火區面積占比Tab.1 Proportion of coalfield fire areas in Xinjiang

表2 各煤炭基地、資源保護開采區內煤田火區面積占比Tab.2 Proportion of coalfield fire area in each coal base and resource protection mining area

2.2 發展快

截至2019年底，《規劃修編》外新生火區有18處，火區總面積162.84萬m2，每年燃燒損失111.11萬t煤炭資源，受威脅煤炭資源儲量達15.26億t?！兑巹澬蘧帯穬葌€別火區發展較為迅速。例如奇臺將軍廟火區、木壘老君廟火區等5處火區第四次普查時總面積為27.48萬m2，此次普查時面積為101.25萬m2，面積增加了73.77萬m2。

2.3 易發煤火風險區域多

全疆廢棄礦井、采空區塌陷、地表剝挖煤層裸露等易發煤火風險區域數量多、范圍廣，這些都是引發煤田火災的潛在因素，共28處易發煤火風險區，易發煤火風險區面積共575.44萬m2。

3 煤田火區變化的原因

(1)新疆多數煤層變質程度低、埋藏淺、風化氧化強烈，部分煤層自燃傾向性大，發火期3～6個月，加之氣候干旱、多風少雨，極易引發煤田火災。

(2)1999—2000年關井壓產及2005年安全生產整頓期間，全疆陸續關閉礦井1 500余處，關閉的煤礦沒有關嚴、關實，地下開采區原始的地殼平衡被打破，擾動地層穩定，造成裂隙發育[7]，裂隙與地表溝通，打通了供氧通道，引發采空區內遺煤自燃，煤火沿井下采空區蔓延至地表形成煤田火區。

(3)新疆處于干旱地區，煤田火區所在地區的水文地質資料顯示，大部分煤田火區的地下水位較低，煤火易沿煤層傾向方向蔓延。

(4)部分煤層為急傾斜煤層，地下煤火燃燒極易導致上部煤層垮塌，隨著煤火的持續燃燒，形成的空洞不斷擴大，加快了煤田火區的發展。

(5)第五次煤田火區普查與第四次煤田火區普查間隔時間達6年，煤田火區處于動態發展過程中，同時此次普查使用了新的勘查方法，采用無人機航測、紅外、航磁等新技術來圈定火區面積，提高了勘查精度，使《規劃修編》內在燃火區總面積相較于第四次煤田火區普查面積發生變化。

4 新疆煤田火區的危害和影響

4.1 損失煤炭資源

煤田火災最直接的危害是燃燒損失大量的優質煤炭資源，此次普查結果顯示，截至2019年底，新疆未治理的40處在燃煤田火區，火區總面積達477.73萬m2，每年燃燒損失456.16萬t煤炭。近年來，隨著新疆煤炭大量開發，新疆煤田火區也呈加速發展趨勢，燃燒規模不斷擴大，部分煤田火區已經達到甚至超過原重點火區規模。

4.2 污染大氣環境

新疆煤田火區的燃燒伴隨著大量溫室氣體、有毒有害氣體和粉塵的釋放?；饏^內煤層燃燒后，由于通風條件的限制，大多數處于非充分燃燒狀態，其燃燒狀況與采暖爐及家用爐的燃燒狀況相似。依據《環境統計手冊》的方法計算[8]，新疆40處未治理的在燃火區的年損失量為456.16萬t，煤層平均含硫量0.53%，平均灰分9.3%，煙氣中煙塵占灰分的25%。根據國家溫室氣體清單確定的排放因子數據為2.64(噸CO2/噸標準煤)，計算出40處未治理的在燃火區每年向大氣排放污染物的總量分別為：一氧化碳10.35萬t、碳氫化合物2.05萬t、氮氧化合物1.65萬t、二氧化硫38.68 t、煙塵10.61萬t、二氧化碳1 204.26萬t，同時還向大氣排放大量熱量。

4.3 破壞土壤環境

新疆未治理的40處在燃火區總面積477.73萬m2，隨著火區的持續燃燒，火區熱效應對土壤含重金屬鹽類具有一定分解作用，并可改變火區土壤理化性質[9]；火區地表析出的硫酸鹽和釋放的酸性氣體，使火區及周邊土壤的酸性增加，含硫量增高，土壤有機質下降；同時，在火區內地表形成大片燒變巖，導致適合植被生長的土壤減少，火區內膠結力差的土壤被風和水侵蝕后，火區地表呈荒漠化和半荒漠化的狀態。

4.4 污染水資源

火區煤炭燃燒產生的酸堿性化合物、重金屬化合物及其他有毒有害物質，在酸雨的沖刷作用下，沿地表被帶入河流后，河流中碳酸型甜水變成硫化物的苦水和氯化物的咸水，影響使用河水居民和牲畜的健康。例如，瑪納斯蘆草溝火區位于瑪納斯河邊，距河岸線只有十幾米，瑪納斯河為下游農牧民主要的生活水源，火區地表析出的危害物隨雨水沖刷流進河流后，對水質造成嚴重污染。

4.5 易引發地質災害

隨著新疆未治理的40處在燃火區沿煤層走向和傾向的持續燃燒，在火區地下形成大小不一的空洞，煤火對煤層頂板烘烤致其破碎，煤層頂板的力學性質也發生較大的改變，當煤層頂板所受的重力大于其支撐力時，煤層頂板極易發生崩塌、滑坡、塌陷、裂隙、地面沉降等地質災害[10-11]。塌陷坑和裂隙的產生，又為煤層燃燒提供了供氧通道，形成了“燃燒—塌陷—燃燒”的惡性循環。破碎的地表還加速了風力和水對土壤和巖石的侵蝕，加劇了土地沙漠化和水土流失，使水土保持能力大幅下降，每當雨水季節，極易引發泥石流、滑坡等地質災害。

5 結語

(1)新疆煤田火區存在分布廣、發展快、易發煤火風險區多等特點，需根據新疆第五次煤田火區普查成果，健全完善新疆煤田火區動態監測體系，加強火區監測，建立煤火預警、預報和煤火應急處理機制，將煤火消滅在萌芽狀態，防止新生火區的產生和發展，為今后煤火防治并舉打下堅實基礎。

(2)新疆煤田火區變化是由自然環境、產業政策、開采方式、滅火技術、地質條件、勘查技術等原因綜合作用產生的。因此，需強化煤炭企業的防滅火意識，切實履行轄區內火區治理領導責任和管理責任，督促采礦權人落實火區治理責任，確保《規劃修編》全面順利實施。

(3)隨著新疆未治理的40處在燃煤田火區持續燃燒，產生損耗煤炭資源、污染環境、破壞土壤、污染水源、引發地質災害等危害，火區對地面工業、電力、測繪、交通等設施造成破壞，影響整個經濟發展，煤田火區的存在將勢必對“十四五”期間自治區煤炭工業的合理布局、大型煤炭基地的建設和礦區環境的保護產生負面影響，影響煤炭工業的健康發展。因此，需在第五次普查的基礎上，結合新疆煤炭工業發展規劃，按照輕重緩急、分批分期的原則，合理劃分重點和一般火區，優化火區治理順序和治理時限，并與《規劃修編》對接，進一步加快煤火治理步伐。