浅论煤田火灾的成因与危害及应对措施

艾力江·艾合买提

【摘要】由煤田内地下煤体自燃发火，在大气圈与岩石圈的作用下，煤田火灾是全球性的灾难，严重威胁着人类健康、自然环境和煤矿安全生产，造成巨大的资源损失和环境污染。其中处于西部干旱、半干旱地区的新疆、宁夏、内蒙古等省区的侏罗纪煤层自燃现象尤为严重，涉及80余个煤田。

【关键词】煤田火灾；火灾成因；治理技术

一、煤田火灾产生原因

一是煤田火灾周围及上覆岩体受常年烘烤，地貌发生变化，火灾快速发展又伴随着新的裂隙和塌陷的形成，因此火灾發展是恶性循环的过程。二是火灾附近煤矿对火灾治理措施不当，不但没有控制火势的发展，反而扩大了火灾燃烧体的供风通道，使火势更加剧烈。三是早期对煤层露头的乱采滥挖，引发成为煤田火灾。四是整顿后，被关闭的矿井井口没有做封堵处理以及采空区上部的塌陷引起煤田火灾。五是干旱少雨的大陆性气候及夏秋两季的持续高温也是导致新生火灾产生的原因之一。

二、煤田火灾的危害

煤田火灾不仅直接烧掉了煤炭资源，而且还破坏了煤层开采条件，影响到煤矿的安全生产，使大量煤炭资源难以开采而造成间接损失；更为严重的是，煤田无控制地不充分燃烧，释放出大量的有毒有害气体，引发一系列的生态环境问题；煤田自燃，导致地表塌陷，地下水位降低，部分土地荒漠化，严重地破坏了国土及煤炭资源，这些都严重影响着地区社会经济的发展和生态可持续发展，其造成的直接经济损失和间接损失难以估计。目前，煤田火区治理已成为国内外的研究热点和亟待解决的重大难题。

三、应对措施

第一，物探方法的选择。首先，新发生的火区。新生火区煤火燃烧时间短，燃烧体体积和蓄热量相对较小，火区地表无塌陷和裂隙。在此类新生火区根据其地球物理特性，应选择适当的物探方法，如磁法，因为此时燃烧体刚发火不久，磁异常值很弱，燃烧体磁异常值与围岩磁场值相差无几，用磁法很难分辨燃烧边界。但此时部分水分子受高温作用向地表扩散，燃烧体正发生着强烈的氧化还原反应，在局部形成较明显的氧化一还原电场。因此，新发生的火区应采用以自然电位法为主，视电阻率法、活性炭测氧法为辅的综合探测手段。可以有效的捕捉燃烧体的物性异常，从而达到探测燃烧体边界的目的。其次，熄灭状态的火区。熄灭状态下的火区，当地下燃烧体熄灭后，温度是一个缓慢下降的过程，一般需要几个月甚至几年。此阶段燃烧体及其围岩的物性也发生着缓慢的变化，当温度下降到一定范围稳定不变时，磁异常值也趋于稳定，此时的磁异常值为正异常，一般为该地区平均磁场值得20至25倍；燃烧体及其围岩燃烧所产生的氧化一还原电场也随温度的降低逐渐消失，当温度下降到一定范围稳定不变时，自然电位值得变化率也趋零因此熄灭状态下的火区应选用磁法为主、自然电位法为辅监测火区的熄灭状沉。

第二，煤田火灾的监测技术。早期灭火效果监测手段主要采用人工监测分析温度和气体组分。磁法和自然电场法也逐步用于探测煤田火灾，同时将其用于灭火效果的监测。选用高分辨率卫星图像和航空光谱图像为信息源，针对汝箕沟煤田火区特点，在火区定量监测方法方面进行了相关研究。王伟峰等研究开发了基于无线自组网技术的煤田火区温度远程实时监测监控系统，为掌握煤田火灾发展变化趋势及灭火效果评价提供了新的思路和方法。

第三，煤田火灾火区的探测与识别。为解决煤层自燃火源位置的准确探测的难题，全世界对此进行过许多试验和研究。管海晏等将遥感技术应用于煤火的探测，从大的方面较准确地探测了煤火的分布。张秀山研究了磁法、自然电场法与具体煤田火区热效应的关系，并在实践中进行了煤火探测的应用。AnnG.Kim开发了通过监测一定网格布置钻孔内气体中高分子的碳2—碳5的碳氢化合物占其总碳氢化合物的比率来确定燃烧区域的方法。邬剑明等研究了用222Rn技术探测煤矿采空区火灾。文献结合实际煤田火灾特点研究了氡法探测地下煤火的方法及影响因素。

第四，尽快建立煤田火区监测系统和中心，利用RS、GIS、无线监测等先进的技术和手段，动态监测掌握新疆煤田火灾的变化情况，最终建立中国北方煤田火灾监测中心。

第五，加大用于灭火新技术、新工艺、新设备、新机制的开发与创新的资金投入，多培养专业灭火技术人才，增强灭火队伍力量，加快煤田火灾治理的进度。

第六，加强煤炭企业的防火技术和管理措施，严格执行煤矿关停有关规程，杜绝新的煤田火区产生。同时制定煤田灭火成果保护办法，严防已治理火区的复燃。

第七，加强与国内外煤田灭火机构的交流与合作，多吸引社会力量和国际合作伙伴参与到煤田灭火中，为加快煤田火灾的治理提供技术和资金支持。

煤田火灾不仅造成大量煤炭资源损失，而且破坏生态、污染环境，已经引起国家的高度重视，要制定火区治理实施计划，加大治理资金和技术力量投入，加强行业管理，吸引社会力量和国际合作伙伴参与煤田火灾治理，尽快将清洁发展机制引入煤田火灾治理工作当中。

参考文献

[1]邓军，李贝，王凯，王彩萍.我国煤火灾害防治技术研究现状及展望[J].煤炭科学技术，2016，44（10）：1～7，101.