摘　要　論述了新疆煤田火災(zāi)的成因、特點(diǎn)及產(chǎn)生的危害。介紹了根據(jù)新疆煤田火災(zāi)的實(shí)際情況而采取的防治技術(shù)及火區(qū)的管理方法。對(duì)其它煤田的的火災(zāi)滅火有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞　新疆煤田火災(zāi)　危害　防治

1新疆煤田火災(zāi)及其危害

11　新疆煤田火災(zāi)的成因及特點(diǎn)

新疆煤炭資源十分豐富，但煤田火災(zāi)現(xiàn)象也頻繁出現(xiàn)。其主要成因是（1）煤層賦存多為急傾斜，露頭多，這樣暴露的煤層與空氣中的氧充分接觸，活化能大大增強(qiáng)，隨之產(chǎn)生氧化作用，積熱增溫，一旦溫度達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)，煤層就會(huì)自燃，蔓延擴(kuò)散后發(fā)展成為煤田火災(zāi)。(2)開(kāi)采技術(shù)水平和開(kāi)采工藝很落后，又無(wú)防滅火措施，極易引發(fā)礦井火災(zāi)，火災(zāi)產(chǎn)生后也無(wú)法處理，最后由點(diǎn)到面，從小到大逐漸發(fā)展為大面積的煤田火災(zāi)。(3)新疆由于氣候干燥炎熱，降雨量少，這為煤田火區(qū)的產(chǎn)生和擴(kuò)散起到了促進(jìn)和催化作用。(4)新疆的大部分煤田形成于侏羅紀(jì)，成煤期比較晚，加之地域構(gòu)造的特殊，煤的自燃發(fā)火期較短，最短的僅有23天。

新疆煤田火災(zāi)的特點(diǎn)是：（1）燃燒歷史長(zhǎng)。據(jù)地質(zhì)考證，40萬(wàn)年以前就有大面積煤田火災(zāi)發(fā)生。(2)分布范圍廣。在全區(qū)15個(gè)地州，31個(gè)縣市都有火區(qū)。(3)火區(qū)面積大，燃燒劇烈。首批治理的5大重點(diǎn)火區(qū)和第二批治理的8大重點(diǎn)火區(qū)的活火區(qū)面積都在100萬(wàn)m2以上；現(xiàn)存的7大重點(diǎn)火區(qū)和26個(gè)一般火區(qū)的監(jiān)測(cè)溫度都在800℃以上，最高溫度達(dá)3000℃；燃燒深度一般在100m以下，最深達(dá)317m(如拜城鐵列克火區(qū))。

12　新疆煤田火災(zāi)的危害

煤田火災(zāi)造成的危害是多方面的，其主要危害有：（1）煤田火災(zāi)損失了大量的煤炭。據(jù)1996年普查，新疆每年因煤田火災(zāi)燒損的煤炭總量為1003萬(wàn)t。(2)污染了大氣環(huán)境。煤田火災(zāi)中煤的燃燒釋放出大量有毒有害氣體和粉塵，根據(jù)煤的不完全燃燒理論計(jì)算，每年燒掉1003萬(wàn)t煤炭，直接生成物和伴生物中，CO22840萬(wàn)t、CO 64.19萬(wàn)t、SO2 10.03萬(wàn)t、大量的CH4和H2S等有毒有害氣體及8.26萬(wàn)t的粉塵，同時(shí)還向大氣中排放80萬(wàn)億kJ的熱量。(3)〖BFQ〗破壞了區(qū)域生態(tài)平衡。火災(zāi)所在區(qū)域因煤田火區(qū)燃燒，火區(qū)上部寸草不生，土質(zhì)疏松，土壤有機(jī)質(zhì)下降，雨雪沖刷后造成水土流失，加劇土壤的荒漠化。火區(qū)燒毀了草場(chǎng)，有的甚至引發(fā)森林火災(zāi)，生物鏈被破壞，最終導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi)生態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞。(4)破壞了區(qū)域水環(huán)境。在煤田火災(zāi)所在的區(qū)域，由于煤炭中的金屬和非金屬元素經(jīng)高溫燃燒造成酸堿性化合物，對(duì)火區(qū)附近的地表水和淺層地下水造成污染，改變了水質(zhì)，使重碳酸型的甜水變成了氯化物型的咸水或硫化物型的苦水，從而惡化了該地區(qū)的水環(huán)境。(5)破壞了區(qū)域巖土環(huán)境的穩(wěn)定性，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。因煤田火區(qū)燃燒，地表形成大片焦土和燒變巖，同時(shí)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。(6)居住在火區(qū)附近的居民因環(huán)境污染和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生不得不遷徙或另求謀生之道(尤其是當(dāng)?shù)氐哪撩?。

2　新疆煤田火災(zāi)的防治

新疆煤田火災(zāi)的防治技術(shù)大部分都采用剝離打鉆注漿覆蓋的綜合滅火方法。這種方法是新疆煤田滅火工程處的廣大工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)40多年的實(shí)踐、總結(jié)摸索出的一種技術(shù)手段易行、滅火成本經(jīng)濟(jì)、滅火效果顯著的有效方法。

21　剝離注水注漿覆蓋法

此法用于火區(qū)燃燒深度小于30m時(shí)，首先剝開(kāi)火源，之后注水降溫至臨界溫度70℃，再進(jìn)行注漿，充填封閉裂隙，最后地表實(shí)施大范圍覆蓋，既隔絕氧氣又恢復(fù)植被。

22　剝離打鉆注水注漿覆蓋法

此法用于火區(qū)燃燒深度大于30m時(shí)，具體操作方法是：

（1）先剝除火區(qū)露頭火源及部分燒變巖，對(duì)火區(qū)進(jìn)行斜坡化處理，使火區(qū)表面形成一個(gè)具備打鉆覆蓋條件的場(chǎng)所。剝離有機(jī)械剝離和定向爆破剝離。剝離平整工程量的確定剝離施工前，必須注水降溫，使火區(qū)內(nèi)溫度降低到40℃以下，并對(duì)淺部空洞區(qū)域進(jìn)行爆破處理。剝離平整后的火區(qū)地表坡度小于15°，或斜坡化形成階梯地形?；饏^(qū)內(nèi)地表的深大裂隙被填平?；饏^(qū)邊沿外推15m的正常區(qū)地形必須滿足覆蓋要求。
（2）燃燒深的煤田火災(zāi)，剝離后必須實(shí)施鉆探，以保證低溫的液體能充分置換高溫燃燒煤的熱量，從而降低可燃體的溫度，而且能夠把充填裂隙、隔絕氧氣的泥漿輸送到煤層周圍。滅火鉆探工程分為探火鉆孔、滅火鉆孔和觀測(cè)鉆孔3種。探火勘探線應(yīng)與地球物理勘探線重合。探火鉆孔布置原則是：以物探成果為指導(dǎo)，沿煤層傾向布設(shè)2～3個(gè)鉆孔，其中一個(gè)鉆孔應(yīng)布設(shè)在正常煤層中，按先淺后深的順序安排施工。 滅火鉆孔參數(shù)選擇如下：

滅火鉆孔間距：（略）

滅火鉆孔的終孔位置一般應(yīng)在已燃煤層底板上部15m。觀測(cè)鉆孔布設(shè)在火源中心；鉆孔孔徑73～127mm，鉆孔除孔口為實(shí)管外，其它均為篩管。 探火鉆孔采用全孔或分段取芯，滅火鉆孔、觀測(cè)鉆孔可不取芯。鉆孔定位，一般可采用儀器法或半儀器法定位?？變?nèi)沉淀物不得埋設(shè)煤層的1/5，否則應(yīng)撈取孔內(nèi)沉淀物后，方可下套管，管口設(shè)可啟閉的裝置。

（3）鉆探結(jié)束后，便以鉆孔為中心對(duì)燃燒煤層進(jìn)行注水降溫和注漿封閉。注水系統(tǒng)一般由水源地、泵站、主管路、支管路、鉆孔(自然裂隙區(qū)、人工魚(yú)鱗坑)等組成。注水原則是先高溫區(qū)后低溫區(qū)；間歇性注水，保證水的充分汽化。注水量的確定如下：（略）

火區(qū)內(nèi)煤、巖及氣體溫度穩(wěn)定在100℃以下時(shí)，停止注水。注漿系統(tǒng)一般由供水系統(tǒng)＋供料系統(tǒng)面部→制漿站→輸漿系統(tǒng)→鉆孔(自然裂隙區(qū)，人工魚(yú)鱗坑)等組成。其布置方式常采用集中式或分區(qū)式布置；灌注時(shí)有靜壓注漿和壓力注漿2種方式。其灌注原則應(yīng)先注水后注漿，先外圍后中心，漿液先稀后稠，保證間歇性注漿。注漿材料必須是不可燃材料，具有較好的滲透性，收縮率少。一般選黃土。泥漿水土比一般為8∶1～5∶1。注漿系統(tǒng)必須具有防止跑水、跑漿和防凍等安全技術(shù)措施；制漿站每2小時(shí)測(cè)定泥漿濃度一次，同時(shí)專業(yè)人員應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行抽樣檢查。為保證注漿質(zhì)量，火區(qū)內(nèi)塌陷區(qū)裂隙應(yīng)基本充填，火區(qū)處于完全封閉狀態(tài)后方可停止注漿。

（4）為確保溫度降到臨界溫度的煤層與空氣中的氧氣隔絕，最后還要進(jìn)行二次封閉——覆蓋，此外也要恢復(fù)被火災(zāi)破壞的地形地貌，使治理后的火區(qū)植被重生，再現(xiàn)綠色。 覆蓋厚度的計(jì)算公式如下：（略）
覆蓋工序一般有采土、運(yùn)土、平整、壓實(shí)、修防洪堤，恢復(fù)植被。覆蓋區(qū)厚度達(dá)標(biāo)率應(yīng)在95％以上，而且覆蓋結(jié)束后一年內(nèi)無(wú)返潮現(xiàn)象。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，新疆先后對(duì)21個(gè)煤田火區(qū)、83個(gè)子火區(qū)采用剝離打鉆注漿覆蓋的綜合滅火方法進(jìn)行治理后，滅火效果普遍較好，經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著(噸煤滅火成本僅0.79元)。

煤田滅火必須建立火區(qū)監(jiān)測(cè)制度，對(duì)火區(qū)狀態(tài)實(shí)行定期監(jiān)測(cè)。在煤田滅火施工前3個(gè)月必須建立火區(qū)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，進(jìn)行前期監(jiān)測(cè)工作。滅火施工期間，要定期監(jiān)測(cè)，掌握火區(qū)動(dòng)態(tài)。滅火工程項(xiàng)目驗(yàn)收后，繼續(xù)定期監(jiān)測(cè)，時(shí)間應(yīng)不少于一年。監(jiān)測(cè)的手段主要有溫度監(jiān)測(cè)法；紅外感應(yīng)監(jiān)測(cè)法；氣相色譜分析法；地球物理監(jiān)測(cè)法(電法和磁法)共4種。

3　火區(qū)的管理

煤田火災(zāi)的防治主要有兩方面的工作，一是防治技術(shù)，二是火區(qū)的管理。煤田火區(qū)的管理主要指滅火前期的管理、滅火過(guò)程中的項(xiàng)目管理和滅火后期管理。管理程序如圖1。

31　前期管理

火區(qū)的前期管理主要工作有：定期做好火區(qū)普查，為及時(shí)全面掌握和了解火區(qū)現(xiàn)狀、科學(xué)合理地進(jìn)行宏觀決策提供可靠依據(jù)。(2)在火區(qū)普查的基礎(chǔ)上制定科學(xué)合理的治理規(guī)劃。

火區(qū)普查的手段主要有3種：衛(wèi)星遙感、航空測(cè)量和陸地普查。新疆近期的火區(qū)普查采用了陸地普查和航空測(cè)量相結(jié)合的方法，都收到不同程度的良好效果。

新疆的火區(qū)治理規(guī)劃先后在1981年、1997年和2004年制定過(guò)3次。前2次的規(guī)劃全面有效地指導(dǎo)了煤田滅火工作，使全疆19處煤田火災(zāi)得到了治理，300多億t的煤炭資源受到了保護(hù)。第三次規(guī)劃確定在2012年前徹底根治最后33個(gè)重點(diǎn)和一般火區(qū)，使427億t煤炭資源免受火災(zāi)的威脅和吞噬，有效遏制了火區(qū)每年向大氣層排放100多萬(wàn)t各種有毒有害氣體，受火區(qū)危害的826萬(wàn)m2的優(yōu)良牧場(chǎng)重新披上了綠裝，將使火區(qū)所在的31個(gè)縣市的區(qū)域生態(tài)環(huán)境和水環(huán)境得到改善，將杜絕火區(qū)內(nèi)發(fā)生以往類似地質(zhì)災(zāi)害，有力促進(jìn)火區(qū)所在地的區(qū)域經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展。

圖1　火區(qū)管理程序圖?。裕?/P>

32　火區(qū)項(xiàng)目管理

火區(qū)治理規(guī)劃確定后，火區(qū)的管理重心應(yīng)下移到對(duì)每個(gè)階段、每個(gè)滅火項(xiàng)目的管理上來(lái)。煤田滅火工程是一項(xiàng)涉及地質(zhì)、采礦、環(huán)保、水文、氣象、物探、測(cè)量、煤化學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、機(jī)械工程、電氣工程、巖土力學(xué)、氣相色譜學(xué)、礦井災(zāi)害和安全工程等復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是一門交叉的邊緣技術(shù)工程，它也是一項(xiàng)無(wú)短期經(jīng)濟(jì)收益、保護(hù)資源和環(huán)境的非贏利性的社會(huì)公益性工程，所以對(duì)它的管理一定要用現(xiàn)代化的思想指導(dǎo)工程項(xiàng)目的進(jìn)行；對(duì)它的管理模式和組織結(jié)構(gòu)一定要采用高效實(shí)用的現(xiàn)代企業(yè)管理方式；對(duì)它的決策一定要科學(xué)和民主，實(shí)行專家決策機(jī)制，走程序化和規(guī)范化的道路；對(duì)它的管理要引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，公開(kāi)招投標(biāo)，嚴(yán)格按照法律法規(guī)操作運(yùn)行；對(duì)它的項(xiàng)目施工管理要做到人員專業(yè)化，作業(yè)手段信息化，思想觀念現(xiàn)代化，項(xiàng)目的計(jì)劃、控制和協(xié)調(diào)緊緊圍繞投資、進(jìn)度、成本和質(zhì)量等核心內(nèi)容，使項(xiàng)目既定目標(biāo)一旦有偏差能得到及時(shí)糾正，確保項(xiàng)目目標(biāo)在事前、事中和事后都能得到及時(shí)有效的控制；為保證煤田滅火項(xiàng)目的質(zhì)量，應(yīng)加強(qiáng)項(xiàng)目的每個(gè)子火區(qū)的滅火效果的監(jiān)測(cè)和單項(xiàng)工程質(zhì)量的監(jiān)理，并建立一套獨(dú)立的運(yùn)作系統(tǒng)。煤田滅火項(xiàng)目是一個(gè)完整的系統(tǒng)，對(duì)它的竣工驗(yàn)收也要認(rèn)真總結(jié)，查找產(chǎn)生失誤的原因，為今后項(xiàng)目的實(shí)施提供借鑒和幫助，同時(shí)它也是對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督的有效手段，隨著項(xiàng)目的不斷展開(kāi)和項(xiàng)目終身負(fù)責(zé)制的實(shí)施，對(duì)它的移交和后期評(píng)價(jià)也顯得越來(lái)越重要。

33　火區(qū)的后期管理

每個(gè)火區(qū)治理結(jié)束、監(jiān)測(cè)一年并經(jīng)一定級(jí)別的專家驗(yàn)收后宜納入火區(qū)的后期管理。后期管理的主要工作有：(1)由火區(qū)治理單位向火區(qū)所在地的地、州級(jí)人民政府正式移交，移交后火區(qū)由當(dāng)?shù)卣婀芾怼?2)為了鞏固和保護(hù)滅火成果，應(yīng)對(duì)全國(guó)或全省已滅火區(qū)繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)了解和掌握火區(qū)現(xiàn)狀，以利于更好開(kāi)發(fā)利用資源，促進(jìn)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)健康穩(wěn)定的發(fā)展。目前新疆已建立起了火區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，即煤田火區(qū)監(jiān)測(cè)的GIS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將各種信息進(jìn)行綜合集成，為設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、相關(guān)查詢、分析和有關(guān)決策提供依據(jù)。