新疆煤田火災危害及治理工作思路

賈新勇

新疆維吾爾自治區(qū)煤田滅火工程局

新疆煤田火災危害及治理工作思路

賈新勇

新疆維吾爾自治區(qū)煤田滅火工程局

新疆煤炭資源豐富，預測儲量2.19萬億噸，占全國預測煤炭儲量的40%以上，居全國首位。同時新疆也是是全國煤田火災最為嚴重的省區(qū)。煤田火災損失資源，污染環(huán)境，引發(fā)社會各界的高度關注。本文主要針對新疆煤田火區(qū)產(chǎn)生、發(fā)展的原因、現(xiàn)狀及危害，提出今后新疆煤田火區(qū)治理工作思路。

新疆煤田火災；現(xiàn)狀、危害；治理工作思路

1 、新疆煤田火災產(chǎn)生、發(fā)展的原因

1.1 影響煤火產(chǎn)生和發(fā)展的內(nèi)因

煤的自燃傾向性是決定煤炭自燃及燃燒后發(fā)展速度的關鍵內(nèi)因。新疆的大部分煤田形成于中下侏羅紀，成煤期比較晚，煤層變質(zhì)程度低，煤的自燃發(fā)火期較短，最短的僅有23天，煤層易于自燃，這是新疆煤田火災易發(fā)多發(fā)的重要內(nèi)因 。

1.2 特殊的地理氣候及煤層賦存條件，使得新疆煤田火災多發(fā)且蔓延迅速

由于喜馬拉雅造山運動致使天山山脈在不斷隆起過程中產(chǎn)生的構(gòu)造運動，讓深埋地下的侏羅紀煤層逐漸抬升出地表，并形成傾斜和急傾斜地層，造成很多暴露在空氣中的煤層與氧接觸發(fā)生氧化作用，積熱增溫，至溫度達到燃點時煤層就形成了自燃，逐步地發(fā)展成為煤田火災。這是早期煤火發(fā)火的主要原因。

新疆屬典型的大陸性干旱、半干旱氣候，特點是晝夜溫差大、干燥、光照長、少雨、風大等。新疆的含煤區(qū)多處在山區(qū)和丘陵地帶，地形切割強烈，地表高差大等。以上特點使煤層自燃傾向性增高、燃燒體火風壓加大，在一定程度上縮短了煤層的燃燒期，加大了燃燒體的供氧量，從而造成煤火快速蔓延，為新疆的煤田火區(qū)的發(fā)生和發(fā)展起到了很大的推動作用。

1.3 人為擾動

1.3.1 煤礦開采

早期小煤礦開采技術(shù)水平和開采工藝落后，防滅火措施不到位，采空區(qū)內(nèi)遺煤引發(fā)自燃，形成礦井火災，最后由點到面，從小到大逐漸發(fā)展為大面積的煤田火災。這種情況一般屬于新生火區(qū)，特點是發(fā)火時間短、燃燒體蓄熱較少，治理相對簡單。

1.3.2 廢棄煤礦及塌陷裂隙疏于封堵

各種原因煤礦被關?；蚴菑U棄，如自治區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整關井壓產(chǎn)期間，全疆關閉小煤窯約1500個，小煤窯開采技術(shù)落后，回采率低，多沿煤層露頭進行采掘，防滅火措施跟不上，部分小煤窯關閉前已存在煤火隱患，加之關閉后，無相關處理及治理措施，隨著采空區(qū)覆巖塌陷，裂隙與地表溝通，為采空區(qū)提供了供氧通道，引發(fā)采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃，并不斷蔓延擴大形成煤田火區(qū)。這是目前現(xiàn)有煤田火災產(chǎn)生的主要原因之一。特點是發(fā)現(xiàn)后煤火呈一定規(guī)模，燃燒時間較長，火區(qū)燃燒體蓄熱量大，治理難度相對較大。

1.3.3 私挖濫采

早期無序、不規(guī)范開采淺部露頭煤炭資源，有些地方甚至將已治理火區(qū)覆蓋層揭開采挖煤炭資源，使大量煤層裸露，部分地區(qū)引發(fā)煤層自燃和火區(qū)復燃，造成火區(qū)數(shù)量增加。

1.4 防控不及時

新疆地域面積較大，早期監(jiān)測監(jiān)控和火區(qū)探測手段落后，新生火區(qū)未及時發(fā)現(xiàn)并采取防控措施，致使小火區(qū)不斷擴大蔓延，形成大面積煤田火區(qū)。

2. 新疆煤田火區(qū)治理工作回顧

黨和國家領導人歷來高度重視新疆煤田火區(qū)治理工作，上世紀五十年代，周恩來總理就新疆煤田火災做出指示：“要摸清新疆煤田火災，針對不同情況采取措施”

2.1 新疆煤田火災治理工作可分為三個階段：

2.11 第一階段(1958~1978年)：新疆煤田滅火工作在技術(shù)裝備落后、資金匱乏的條件下，先后治理了烏魯木齊西山等11處礦井火災和小規(guī)模的煤田火災，治理火區(qū)面積168萬平方米，保護煤炭儲量160億噸，恢復植被面積188萬平方米。

2.12 第二階段(1981~1999年)：1981年，國務院九人專家組來新疆考察調(diào)研了煤田火區(qū)后，確定了首批治理的五大重點火區(qū)，從而拉開了新疆治理大面積煤田火災的序幕。這一階段，相繼撲滅了烏魯木齊鐵廠溝等5處重點火區(qū)，治理火區(qū)面積252萬平方米，保護煤炭儲量100億噸，恢復植被面積288萬平方米。

2.13 第三階段(2000~2015年)：2000年，《煤田火災治理規(guī)劃》開始實施，加快了新疆煤田火災治理的步伐。這一階段，先后治理了昌吉硫磺溝等8處重點火區(qū)和溫宿巴依里等25處一般火區(qū)，累計治理火區(qū)面積829萬平方米，保護煤炭儲量53億噸，恢復植被約930萬平方米。

近六十年來，自治區(qū)完成治理煤田火區(qū)近50 處，直接解救煤炭總量約5.04億噸，保護煤炭資源約320億噸，至2015年年底，將累計治理火區(qū)面積1249萬平方米，恢復植被1406萬平方米，累計減排有毒有害氣體和煙塵近4000萬噸，累計減排溫室氣體近10億噸。

3.新疆煤田火區(qū)的現(xiàn)狀、特點及危害

盡管做了大量的工作，取得了較好的成績，但由于特殊的地理氣候煤層賦存情況及人為因素的影響，新疆煤田火災的形勢依然嚴重，第四次火區(qū)普查結(jié)果顯示，截止到2015年底新疆還有未治理的煤田火區(qū)46處。其中新生火區(qū)35處。并呈以下特點：

3.1.分布廣

煤田火區(qū)在全疆的煤炭基地、重點礦區(qū)、一般礦區(qū)和資源保護開采區(qū)內(nèi)均有分布，其中：烏魯木齊市有3處、昌吉地區(qū)有18處、伊犁地區(qū)有5處、塔城地區(qū)有5處、吐魯番地區(qū)有9處、喀什地區(qū)有2處、克州地區(qū)有1處、哈密地區(qū)有2處。

3.2 發(fā)展快

3.2.1 現(xiàn)有火區(qū)燃燒加速

隨著煤火的逐步發(fā)展，原有火區(qū)近年來發(fā)展十分迅速，尤其是部分火區(qū)規(guī)模成倍增長，已由原來的火點、小火區(qū)發(fā)展成大規(guī)模的火區(qū)，原有火區(qū)面積以26萬平方米/年的速度擴張。

3.2.2 新生火區(qū)不斷產(chǎn)生

截至2015年底，《規(guī)劃》外新生火區(qū)有35處，以每年2~3個的速度增加。新生火區(qū)總面積343萬平方米，每年燃燒損失246.36萬噸煤炭資源。

3.3 危害大

3.3.1 損失大量煤炭資源

新疆46處未治理的在燃火區(qū)總面積達669.3萬平方米，每年燃燒煤炭資源442萬噸

3.3.2 大氣污染

根據(jù)煤的不完全燃燒理論和有關資料類比計算，46處未治理的在燃火區(qū)每年向大氣排放污染物的總量分別為CO：10.3萬噸/年、NOx：1.65萬噸/年、SO2：4.41萬噸/年、煙塵：1.05萬噸/年，同時還向大氣排放大量熱量、有毒有害氣體和溫室氣體1315萬噸。

3.3.3 水源污染

火區(qū)燃燒產(chǎn)生的酸堿性化合物隨著煤層頂?shù)装逯谢鶐r裂隙水在山谷口、陡崖、陡坎處以泉水和礦井排水等形式排出地表，或隨地下水不斷運移，當這些污染物被帶入河流后，使河流中碳酸型甜水變成硫化物的苦水和氯化物的咸水， 從而惡化了區(qū)域的水環(huán)境 。

3.3.4 地表植被的破壞

煤火災害引發(fā)一系列的地面塌陷等地質(zhì)效應，造成地表水位下降，導致地表干旱，土質(zhì)疏松，土壤有機質(zhì)下降，減弱了土壤抗風蝕能力和水蝕的能力，加劇了土地沙化和水土流失程度，地表植被及生物量急劇減少，影響生態(tài)平衡。

3.3.5 地質(zhì)災害

因煤田火區(qū)燃燒 ，破壞了區(qū)域巖土環(huán)境的穩(wěn)定性，地表形成大片焦土和燒變巖 ， 同時形成大范圍的地面裂縫和塌陷坑 ， 容易引發(fā)泥石流和山體滑坡 。

4.新疆煤田火區(qū)治理工作的思路

面對新疆煤田火區(qū)的新問題、新情況和面臨的嚴峻形勢，筆者認為新疆煤田火區(qū)必須采取“消除存量、防控增量、綜合施策”的治理工作思路。

4.1 解決現(xiàn)有火區(qū)存量問題。

4.1.1 統(tǒng)一規(guī)劃，加快治理

根據(jù)火區(qū)的燃燒規(guī)模、危害程度、治理難度等特點，將查明的未治理的在燃火區(qū)劃分為重點火區(qū)和一般火區(qū)，按照輕重緩急、分批分期、重點與一般相結(jié)合以及國家、自治區(qū)和采礦權(quán)人共同出資治理的原則，統(tǒng)一編制《新疆煤田火災的治理規(guī)劃(修編)》，落實責任，強化管理，爭取用十年的時間，完成新疆現(xiàn)有46處煤田火災的治理任務。

4.1.2 依托科技進步，降低滅火成本、提高滅火效率，加快推進煤田火區(qū)治理進程

加強國內(nèi)外、區(qū)內(nèi)外滅火技術(shù)合作與交流，進一步提高煤田火區(qū)勘探、施工、監(jiān)測監(jiān)控的技術(shù)水平，強化對火區(qū)燃燒機理的研究；有針對性開展滅火新方法、新工藝、新材料的研究、使用和推廣，使科研成果應用于煤田火區(qū)治理工作中，切實提升滅火技術(shù)、滅火效率，降低滅火成本，保障滅火效果，通過科技進步，不斷加快推進新疆煤田火區(qū)治理進程。

4.1.3 不斷完善煤火治理的方法

在長期的滅火實踐中，新疆煤田滅火工程局系統(tǒng)總結(jié)、凝練并不斷提升新疆煤田火區(qū)勘探和火區(qū)治理的理論，并形成了符合新疆實際的集剝離、打鉆、注水、注漿、黃土覆蓋、植被恢復及生態(tài)修復為一體的綜合治理方法。這種綜合治理的滅火方法在過去幾十年中取得了顯著成效，成功撲滅了近50處煤田火區(qū)，實現(xiàn)了科技引領、高效安全的良好態(tài)勢。

針對火區(qū)松軟破碎高溫地層，經(jīng)過長期摸索、現(xiàn)場實踐，研發(fā)了雙動力頭跟管鉆進技術(shù)，解決高溫和強破碎巖層的鉆進和跟管的難題，為注水、注漿，徹底根治深部火源提供了保障和支撐。

針對新疆火區(qū)具體情況，不斷探索節(jié)水型、節(jié)土型的滅火新技術(shù)，以適應新疆地區(qū)水土資源奇缺的自然條件，積極采用新的注漿工藝(包括凝膠注漿、礦用固化泡沫水泥漿及三相泡沫等)和相應的滅火方法對現(xiàn)有火區(qū)進行治理。

先進的理論、工藝、方法，為煤田滅火注入了活力提供了保證，今后還要進一步完善，不斷地提升，切實加快新疆煤田滅火進程。同時要在地下煤滅火的綜合利用，生物滅火方面開展有益的嘗試。

4.1.4 完善保障措施

4.1.4.1 自治區(qū)和火區(qū)所在地各級人民政府要加強對《滅火規(guī)劃》實施的組織領導，建立工作機構(gòu)， 統(tǒng)籌推進新疆煤田滅火工作。明確責任分工，落實各項政策，確保責任區(qū)內(nèi)火區(qū)治理任務按期完成。

4.1.4.2 加強人才的培養(yǎng)和引進，引導火區(qū)治理單位開展多層次、全方位的職工安全、技術(shù)培訓和教育，全面提高滅火隊伍素質(zhì)。

4.1.4.3 建立質(zhì)量標準管理體系。通過建立煤田火區(qū)治理質(zhì)量標準管理體系，采用制度化和標準化的管理措施，使各滅火工藝間銜接有序、全程可控，發(fā)揮各要素最大功效，以此來加強滅火工程質(zhì)量管理，確保滅火效果。

4.2 切實防控增量

從第四次煤田火區(qū)普查結(jié)果看，新生火區(qū)和易發(fā)煤火風險區(qū)域逐年增加，為徹底解決新疆煤火問題，必須在加快治理的同時全面做好煤火監(jiān)測與防控，及時發(fā)現(xiàn)和防控新生火區(qū)，切實從根源上解決新疆煤火易發(fā)多發(fā)的局面。

4.2.1 加強火區(qū)監(jiān)測監(jiān)控，通過防治并舉，實現(xiàn)煤田火區(qū)早預防、早治理、早保護的新局面

依托先進的衛(wèi)星紅外、可見光分析技術(shù)，結(jié)合地面無線溫度及氣體傳感等手段建立起空天地一體化的全疆煤田火區(qū)動態(tài)監(jiān)測監(jiān)控與預警系統(tǒng)，對全區(qū)在燃火區(qū)、已治理火區(qū)和易發(fā)煤火風險區(qū)域進行動態(tài)監(jiān)測、管理和定期維護，通過宏觀和局部監(jiān)控，將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，在第一時間發(fā)出預警，及早啟動防治預案，阻止火區(qū)規(guī)模的快速擴大，將煤火消滅在萌芽狀態(tài)，用最小代價撲滅新生火區(qū)，形成新疆煤田滅火早預防、早發(fā)現(xiàn)、早治理的新局面。

4.2.2 建立健全法律法規(guī)，以法治手段有效解決解決新疆煤火治理、監(jiān)控、監(jiān)管等問題

研究出臺具有法律約束力的《新疆煤田火區(qū)管理辦法》，進一步完善火區(qū)管理機制，界定煤田火災治理過程中的職責與分工，規(guī)范火區(qū)勘查、設計、施工、驗收程序，明確煤田火區(qū)治理和滅火成果保護的主體和其行為的法律依據(jù)，依法加強煤田火區(qū)管理。在實施資源合理開發(fā)和火災治理的同時，堅決打擊并遏制以各種理由進行的非法開采行為。加強去產(chǎn)能和淘汰落后產(chǎn)能擬關閉或已關閉煤礦的監(jiān)管，嚴格相關標準，確保礦井關嚴關實，防止煤層自燃引發(fā)煤田火區(qū)。對管理不善引發(fā)新的煤田火災的部門、單位和相關人員，依法追究責任。

結(jié)束語

煤田火災不僅是一個資源問題，更是一個煤礦安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境安全問題，它涉及到新疆能源、經(jīng)濟和環(huán)境安全的可持續(xù)發(fā)展，日益受到國家和社會高度的重視。我們要按照“消除存量、防控增量、綜合施策”的工作思路，提高認識，落實責任，加快新疆煤田火區(qū)的治理，加強火區(qū)的監(jiān)管和防控，徹底解決新疆煤田火災問題，為保護煤炭資源、保護新疆脆弱的生態(tài)環(huán)境做出努力。

[1]張學慶，張渝，于明達，李小飛，王田，胡社榮. 新疆煤田火區(qū)的危害與治理挑戰(zhàn)[J]. 中國礦業(yè)，2014，S2：93-95.

[2]張勇. 新疆煤田火災及其治理技術(shù)[J]. 中國西部科技，2011，04：1-2.