浅谈新疆煤田火区不断发展扩大和新生的原因

闫 军

(新疆煤田灭火工程局煤火监测与灭火技术中心，新疆 乌鲁木齐 830063)

0 引言

新疆煤炭资源储量非常丰富，但同时也是我国煤田火灾最为严重的省(区)。中央和自治区政府非常重视新疆煤田火灾治理工作，从1958年至今，国家和自治区投入了大量资金对新疆煤田火灾进行治理。在煤田火灾治理历程中，国家不断加大对煤火治理的投资，火区勘查、治理、监测技术不断提高，煤炭开采越来越规范，相关政策、法规也越来越完善，但是煤田火灾依然很严重。为彻底查清新疆煤田火区现状，为煤田火区治理提供第一手资料，国家要求新疆立即开展第四次煤田火区普查工作，查明新疆煤田火区现状，摸清在燃煤田火区中燃烧剧烈、发展迅速的火区和易发生煤田火灾区域的详细情况，以加快煤田火灾治理进度，同时做到防治并举。新疆于2013年开展了第四次煤田火区普查工作，本次普查查明了火区数量、现状及发火原因，为煤田火区治理提供了大量基础资料。

1 普查查明火区原因统计分析

历次煤田火区普查结果表明，煤田火灾一直处于动态发展过程中，数量和规模随着时间的推移不断增加和扩大。第四次煤田火区普查表明，截止2015年，新疆有未治理的在燃火区46处，其中火区产生的主要原因有以下2个方面：废弃小煤窑引发和煤层露头自燃，见表1、表2。

通过表1、表2可以看出，现有的46处煤田火区中37处为废弃小煤窑引起的煤田火区，占比达80.4%；而煤层露头自燃引发的煤田火区为9处，占19.6%。因此，引发新疆煤田火灾的主要原因为废弃小煤窑，这是由于历史上小煤窑在关闭过程中由于资金匮乏、技术落后、密闭不严等原因导致煤层发火而引发煤田火区。

表1 废弃小煤窑引发煤田火区汇总表

表2 煤层露头自燃引发煤田火区汇总表

2 火区扩大和产生的原因分析

2.1 现有火区范围扩大的原因

第四次普查查明有7处火区近年来发展十分迅速，尤其是托克逊乌尊布拉克、奇台将军戈壁、乌苏四棵树、乌鲁木齐大泉湖、米泉三道坝、吉木萨尔水西沟、伊宁南台子等7处火区，总面积由原来的138.9万m2，增加到现在的287.4万m2，增加了148.2万m2，翻了一倍多。

煤层厚度大、埋藏浅：新疆多数煤层厚度大(见表3)、埋藏浅，煤层燃烧后能够蓄积大量的热量，浅部煤层顶板受高温烘烤后更容易垮塌，形成塌陷和裂隙，增加了燃烧体的供氧通道，使煤火不断向周围和深部发展。面积发生迅速扩大的7处火区燃烧煤层均出露地表，都属于巨厚煤层。

表3 燃烧煤层情况统计表

资金需求量大、投入不足：新疆煤田火区灾害严重，火区数量多，治理资金需求大，而资金及人员往往投入不足，导致火区的治理速度跟不上火区的发展速度。由于火势的动态发展，部分火区还未治理火点和小火区随着时间推移燃烧系统逐渐形成，燃烧规模不断扩大，损失的煤炭资源也由原来的每年几万吨发展到现在的几十万吨。例如托克逊乌尊布拉克火区，2007年该火区面积为69 284.4 m2，每年损失煤炭资源为5.3万t，而到了2013年火区面积为645 894.9 m2，每年损失煤炭资源为48.89万t，在短短的6年间火区面积增加了近10倍，每年损失煤炭资源量都增加了9倍多。若不进行及时治理，随着火势的不断发展，火区规模还会进一步扩大，损失的煤炭资源量也会进一步增加。

火风压强劲：新疆煤层大多赋存在山区，而新疆多高山、峡谷的特殊地形和多风的气候，使得火风压非常大，较大的火风压为燃烧煤层提供源源不断的强大动力，导致火区发展迅速。火区规模扩大迅速的7处火区中，乌鲁木齐大泉湖、乌苏四棵树、吉木萨尔水西沟、伊宁南台子等4处火区位于中高山区，火区距山脚的高差均较大，火风压强劲，火区发展动力十分充足。

2.2 新火区产生的原因

2013年普查查明的46处火区中，有35处为2000年以后新产生的火区，应综合分析这些火区产生的主要原因。

废弃小煤窑遗留的隐患：废弃小煤窑引起的历史遗留隐患大，且缺乏监测与预防措施。新疆在1999～2000年的关井压产及2005年的安全生产整顿期间，陆续关闭小煤窑约1 500处，由于关闭数量多、时间紧，没有采取必要的防灭火措施，同时缺乏必要和有效的监测和控制投入，采空区内遗煤自燃，随着时间的推移，由隐性火不断蔓延扩大形成煤田火区，现有46处火区中超过80%的煤田火区发生在关闭的小煤窑中。

煤层的自燃特性：从煤的化学性质分析，35处新生火区中，属于低水分燃烧煤层的火区占62%；属于低、特低灰分燃烧煤层的火区占88%；34处火区燃烧煤层均为中高-高挥发分；属于变质程度较低的长焰煤、不粘煤的燃烧煤层的火区占91%；这种煤质特点的煤层自燃倾向性大，容易自燃。

地表塌陷、裂缝沟通采空区：早期的不规范开采，导致煤田内沿煤层露头走向遍布很多历史上遗留的废弃老窑、天眼，老窑开采的范围主要位于煤层露头往下的浅部，老窑具体的数量及开采情况不详。由于老窑采空区和地表塌陷、裂隙的存在，致使地面空气通过地表塌陷裂隙进入采空区，引发采空区周围煤炭自然发火并向四周扩散，逐步发展成大面积火区。

小煤窑开采工艺落后无防火措施：原有小煤窑采用落后不规范的开采工艺，而无防火措施；多数生产矿井采用高落式或巷柱式回采方法，采空区留有大量煤柱、残浮煤，加之采空区存在大量空间且密闭不严，浅部地表塌陷，裂隙不能覆盖封闭，漏风严重，大量的露头煤层、采空区煤屑与空气广泛接触，造成煤层自燃，并逐步发展成煤田火区。

露天开采防火措施不当：不当露天开采中，剥开煤层顶板或覆土后，因各种原因煤层未及时开采或在开采过程中防灭火措施不当而引发煤田火灾现象时有发生。

2.3 火区的综合治理

新疆现有46处煤田火区从发火原因分析可以看出，废弃小煤窑是引发煤田火灾的主要原因，而井工及露天的正规开采是引发煤田火灾的次要原因。因此，在今后的煤田火灾治理工作中，应加大对废弃小煤窑等易发煤火风险区域的监测力度，采用多种方法相结合的监测手段，建立空天一体的预测预警系统，在煤火发生初期就能起到预警作用，此时采取相应的治理措施就能达到用最小的代价治理火区的目的。同时，要加强对井工和露天煤矿正常开采的监督和管理力度，防止产生因开采而引发的煤田火灾。另外，还要加大火区治理的资金和科技投入，运用新材料、新设备、新工艺、新技术，将遥感技术、地球化学、煤岩学、火区探测传感器和灭火材料研制结合起来，综合提升火区治理的科技水平。

3 结语

新疆的气候、煤质等特点容易引起煤层自然发火，煤层着火后，不仅浪费大量煤炭资源、污染大气环境，还给煤矿开采带来巨大的安全隐患。因此，煤田火灾的治理迫在眉睫，而在治理中还要不断创新，转变思路，做到防治并举，最大程度保护新疆煤炭资源和生态环境。