淺論煤田火災(zāi)的成因與危害及應(yīng)對(duì)措施

艾力江·艾合買(mǎi)提

【摘要】由煤田內(nèi)地下煤體自燃發(fā)火，在大氣圈與巖石圈的作用下，煤田火災(zāi)是全球性的災(zāi)難，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)健康、自然環(huán)境和煤礦安全生產(chǎn)，造成巨大的資源損失和環(huán)境污染。其中處于西部干旱、半干旱地區(qū)的新疆、寧夏、內(nèi)蒙古等省區(qū)的侏羅紀(jì)煤層自燃現(xiàn)象尤為嚴(yán)重，涉及80余個(gè)煤田。

【關(guān)鍵詞】煤田火災(zāi)；火災(zāi)成因；治理技術(shù)

一、煤田火災(zāi)產(chǎn)生原因

一是煤田火災(zāi)周?chē)吧细矌r體受常年烘烤，地貌發(fā)生變化，火災(zāi)快速發(fā)展又伴隨著新的裂隙和塌陷的形成，因此火災(zāi)發(fā)展是惡性循環(huán)的過(guò)程。二是火災(zāi)附近煤礦對(duì)火災(zāi)治理措施不當(dāng)，不但沒(méi)有控制火勢(shì)的發(fā)展，反而擴(kuò)大了火災(zāi)燃燒體的供風(fēng)通道，使火勢(shì)更加劇烈。三是早期對(duì)煤層露頭的亂采濫挖，引發(fā)成為煤田火災(zāi)。四是整頓后，被關(guān)閉的礦井井口沒(méi)有做封堵處理以及采空區(qū)上部的塌陷引起煤田火災(zāi)。五是干旱少雨的大陸性氣候及夏秋兩季的持續(xù)高溫也是導(dǎo)致新生火災(zāi)產(chǎn)生的原因之一。

二、煤田火災(zāi)的危害

煤田火災(zāi)不僅直接燒掉了煤炭資源，而且還破壞了煤層開(kāi)采條件，影響到煤礦的安全生產(chǎn)，使大量煤炭資源難以開(kāi)采而造成間接損失；更為嚴(yán)重的是，煤田無(wú)控制地不充分燃燒，釋放出大量的有毒有害氣體，引發(fā)一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題；煤田自燃，導(dǎo)致地表塌陷，地下水位降低，部分土地荒漠化，嚴(yán)重地破壞了國(guó)土及煤炭資源，這些都嚴(yán)重影響著地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，其造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接損失難以估計(jì)。目前，煤田火區(qū)治理已成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)和亟待解決的重大難題。

三、應(yīng)對(duì)措施

第一，物探方法的選擇。首先，新發(fā)生的火區(qū)。新生火區(qū)煤火燃燒時(shí)間短，燃燒體體積和蓄熱量相對(duì)較小，火區(qū)地表無(wú)塌陷和裂隙。在此類(lèi)新生火區(qū)根據(jù)其地球物理特性，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)奈锾椒椒?，如磁法，因?yàn)榇藭r(shí)燃燒體剛發(fā)火不久，磁異常值很弱，燃燒體磁異常值與圍巖磁場(chǎng)值相差無(wú)幾，用磁法很難分辨燃燒邊界。但此時(shí)部分水分子受高溫作用向地表擴(kuò)散，燃燒體正發(fā)生著強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，在局部形成較明顯的氧化一還原電場(chǎng)。因此，新發(fā)生的火區(qū)應(yīng)采用以自然電位法為主，視電阻率法、活性炭測(cè)氧法為輔的綜合探測(cè)手段?？梢杂行У牟蹲饺紵w的物性異常，從而達(dá)到探測(cè)燃燒體邊界的目的。其次，熄滅狀態(tài)的火區(qū)。熄滅狀態(tài)下的火區(qū)，當(dāng)?shù)叵氯紵w熄滅后，溫度是一個(gè)緩慢下降的過(guò)程，一般需要幾個(gè)月甚至幾年。此階段燃燒體及其圍巖的物性也發(fā)生著緩慢的變化，當(dāng)溫度下降到一定范圍穩(wěn)定不變時(shí)，磁異常值也趨于穩(wěn)定，此時(shí)的磁異常值為正異常，一般為該地區(qū)平均磁場(chǎng)值得20至25倍；燃燒體及其圍巖燃燒所產(chǎn)生的氧化一還原電場(chǎng)也隨溫度的降低逐漸消失，當(dāng)溫度下降到一定范圍穩(wěn)定不變時(shí)，自然電位值得變化率也趨零因此熄滅狀態(tài)下的火區(qū)應(yīng)選用磁法為主、自然電位法為輔監(jiān)測(cè)火區(qū)的熄滅狀沉。

第二，煤田火災(zāi)的監(jiān)測(cè)技術(shù)。早期滅火效果監(jiān)測(cè)手段主要采用人工監(jiān)測(cè)分析溫度和氣體組分。磁法和自然電場(chǎng)法也逐步用于探測(cè)煤田火災(zāi)，同時(shí)將其用于滅火效果的監(jiān)測(cè)。選用高分辨率衛(wèi)星圖像和航空光譜圖像為信息源，針對(duì)汝箕溝煤田火區(qū)特點(diǎn)，在火區(qū)定量監(jiān)測(cè)方法方面進(jìn)行了相關(guān)研究。王偉峰等研究開(kāi)發(fā)了基于無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)技術(shù)的煤田火區(qū)溫度遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，為掌握煤田火災(zāi)發(fā)展變化趨勢(shì)及滅火效果評(píng)價(jià)提供了新的思路和方法。

第三，煤田火災(zāi)火區(qū)的探測(cè)與識(shí)別。為解決煤層自燃火源位置的準(zhǔn)確探測(cè)的難題，全世界對(duì)此進(jìn)行過(guò)許多試驗(yàn)和研究。管海晏等將遙感技術(shù)應(yīng)用于煤火的探測(cè)，從大的方面較準(zhǔn)確地探測(cè)了煤火的分布。張秀山研究了磁法、自然電場(chǎng)法與具體煤田火區(qū)熱效應(yīng)的關(guān)系，并在實(shí)踐中進(jìn)行了煤火探測(cè)的應(yīng)用。AnnG.Kim開(kāi)發(fā)了通過(guò)監(jiān)測(cè)一定網(wǎng)格布置鉆孔內(nèi)氣體中高分子的碳2—碳5的碳?xì)浠衔镎计淇偺細(xì)浠衔锏谋嚷蕘?lái)確定燃燒區(qū)域的方法。鄔劍明等研究了用222Rn技術(shù)探測(cè)煤礦采空區(qū)火災(zāi)。文獻(xiàn)結(jié)合實(shí)際煤田火災(zāi)特點(diǎn)研究了氡法探測(cè)地下煤火的方法及影響因素。

第四，盡快建立煤田火區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和中心，利用RS、GIS、無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)等先進(jìn)的技術(shù)和手段，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)掌握新疆煤田火災(zāi)的變化情況，最終建立中國(guó)北方煤田火災(zāi)監(jiān)測(cè)中心。

第五，加大用于滅火新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新機(jī)制的開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新的資金投入，多培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)滅火技術(shù)人才，增強(qiáng)滅火隊(duì)伍力量，加快煤田火災(zāi)治理的進(jìn)度。

第六，加強(qiáng)煤炭企業(yè)的防火技術(shù)和管理措施，嚴(yán)格執(zhí)行煤礦關(guān)停有關(guān)規(guī)程，杜絕新的煤田火區(qū)產(chǎn)生。同時(shí)制定煤田滅火成果保護(hù)辦法，嚴(yán)防已治理火區(qū)的復(fù)燃。

第七，加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)外煤田滅火機(jī)構(gòu)的交流與合作，多吸引社會(huì)力量和國(guó)際合作伙伴參與到煤田滅火中，為加快煤田火災(zāi)的治理提供技術(shù)和資金支持。

煤田火災(zāi)不僅造成大量煤炭資源損失，而且破壞生態(tài)、污染環(huán)境，已經(jīng)引起國(guó)家的高度重視，要制定火區(qū)治理實(shí)施計(jì)劃，加大治理資金和技術(shù)力量投入，加強(qiáng)行業(yè)管理，吸引社會(huì)力量和國(guó)際合作伙伴參與煤田火災(zāi)治理，盡快將清潔發(fā)展機(jī)制引入煤田火災(zāi)治理工作當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧軍，李貝，王凱，王彩萍.我國(guó)煤火災(zāi)害防治技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2016，44（10）：1～7，101.