高远
新疆维吾尔自治区煤田灭火工程局 新疆 830000
摘要：煤田火区是指发生在煤田煤层露头或浅部，影响煤田开发、污染环境、破坏生态、资源烧损严重的非生产区域，煤田火区的治理既是一项资源保护工程，也是一项环境治理工程，要遵守资源保护和环境治理并重的原则。但与此同时，新疆也是我国煤田火灾最为严重的省(区)，煤火造成大量的煤炭资源损失、破坏生态、污染环境。所有施工面都已经被黄土覆盖，这些黄土覆盖面可能产生大量的水土流失。因此，研究煤田火区地质灾害的发生发育规律，探讨其主要造成原因，针对不同的地质灾害采取适宜的防治对策，特别是非工程防治建议，对于指导煤田火区地质灾害的防治工作具有积极的指导意义。
关键词：新疆；煤田火灾；危害；治理挑战
1新疆煤田火区特点
分布广:新疆46处未治理的在燃煤田火区在全疆各地、州内的煤炭基地、重点矿区、一般矿区和资源保护开采区内均有分布，其中乌鲁木齐市、昌吉地区和吐鲁番地区火区共有火区30处，面积为478．4万m2，占全疆火区总面积的71．5%；在国家批复的新疆4大煤炭基地内有火区38处，面积为511万m2，占全疆火区总面积的76．4%。危害大:新疆46处未治理的在燃火区总面积达669．3万m2，每年向大气排放污染物的总量分别为CO:10．3万t/a、总烃2．05万t/a，NOx:1．65万t/a，SO2:4．41万t/a，烟尘:1．05万t/a，温室气体CO2:1315万t/a和大气排放大量热量，严重破坏大气和生态环境。现有火区燃烧加速:随着煤火的逐步发展，现有火区近年来发展十分迅速，尤其是部分火区规模成倍增长，已由原来的火点、小火区发展成大规模的火区，例如托克逊乌尊布拉克、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、伊宁南台子火区、鄯善底湖火区。这8处火区总面积为326万m2，较之前的148万m2增加了178万m2。新生火区不断产生:2000年至2015年底，新产生火区38处，火区总面积343万m2，每年燃烧损失246．36万t煤炭资源。新生火区以每年2～3个的速度增加，火区面积以26万m2/a的速度扩张。
2煤田火区地质灾害产生的原因
2.1煤田火区在治理前产生地质灾害的原因
煤田火区在治理前都经过长时间的燃烧，形成不同程度的地质灾害，新疆处于干旱～半干旱气候带，区域内的煤炭发火期较短(一般为3—6个月)，煤层倾角较大及多为露头煤等因素综合影响，极易引发煤层露头着火，露头煤火向煤层走向和倾向燃烧，地下形成大小不一的空洞，空洞顶板的岩层遭受重力作用，对其支撑岩层将不断施压，煤层的持续燃烧烘烤导致地层的力学性质发生改变，当压力大于支撑临界点时，造成顶板的塌陷和裂隙，继而加大了供氧通道，随着煤层的持续燃烧，地下的空区范围逐渐加大，崩塌的范围也随之加大，形成恶性循环，最终导致地表产生大量的塌陷坑与大量的地表裂隙。
2.2煤田火区在治理中产生地质灾害的原因
煤田火区的治理通常采用剥离平整、注水、钻探、注浆、黄土覆盖的综合治理方法。在治理的过程中，为了加快工程进度，在剥离平整、钻探和黄土覆盖的施工过程中使用大量的挖掘机、推土机、钻机、装载车等大型机械设备，而煤田火区的燃烧深度较浅，加之治理前，煤层的燃烧导致力学破坏等因素的相互影响，极易导致地质灾害的发生。在注水施工中，当大量的水注入鱼鳞坑和钻孔中时，水对地下裂隙中的浮土及地下燃烧破碎层进行冲刷，导致力学性质的破坏及空洞范围的扩大，从而加大地质灾害的危险程度。
2.3煤田火区在治理后产生地质灾害的原因
煤田火区最后的一道治理工序为黄土覆盖，火区边界外延15m的范围都需进行黄土覆盖，覆盖厚度多为0.5～1.5m，燃烧复杂及地表裂隙发育的地区覆盖较厚。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆煤田火区多处于山区地带，夏季雨水较少，但多为暴雨，雨水由山顶开始不断汇聚在火区覆盖面上，火区覆盖面也同样由高凸向低洼处不断汇聚，形成合流，由于黄土覆盖层较为松软，经常覆盖面上形成较大的冲沟。
3新疆煤田火灾的治理方法
3.1水剥离法
此法灭火彻底，适用于火源较浅，面积较小并且火区蔓延较慢的火区。首先对火区进行注水降温至４０℃，并对浅部空洞区进行爆破处理。然后通过机械剥离或定向爆破剥除火区的露头火源及部分烧变岩。
3.2注水注浆覆盖法
这种方法适用于燃烧部位较浅，裂隙非常发育的煤田火区。其特点是不受火区面积的条件限制，施工灵活。剥开火源后，通过地表裂隙、塌陷注水降温至临界温度７０℃，或注水淹没火体使煤层火熄灭。然后向火区深部注水或灌注黄泥浆（或阻燃胶体、固体充填料等），降低燃煤温度，隔绝煤层与氧气接触，阻止煤炭进一步氧化燃烧，从而熄灭火体。最后利用黄土充填封闭火区地表裂缝、塌陷坑、废旧采空区等，断绝火区通风供氧通道。
3.3打钻注水注浆覆盖法
当煤火燃烧深度较大时，一般采用此方法灭火。使用该方法灭火首先要剥离火区露头火源及部分烧变岩，对火区进行斜坡化处理，使火区表面形成一个具备打钻覆盖条件的场所。然后在火区分别布置探火钻孔、灭火钻孔和观测钻孔。以灭火钻孔为中心对燃烧煤层进行注水降温和注水封闭。注水注浆要遵循先高温区后低温区，间歇性注水的原则进行，避免爆喷事故。注浆材料一般选用黄土，为保证灭火效果，火区内塌陷区裂隙应基本充填，火区处于完全封闭状态后方可停止注浆。为确保氧气隔绝，防治复燃，最后在进行地表覆盖。
3.4煤田火区地质灾害的预防
煤田火区的预防需对该火区的地质灾害进行简易监测，所谓地质灾害简易监测，是指借助于简单的测量工具、仪器装置和量测方法，监测煤田火区地表位移变化的监测方法。该类监测方法具有投入快、操作简便、数据直观等特点，一般常用监测方法有埋桩法，埋桩法适合对塌陷体上发生的裂缝进行观测。在斜坡上横跨裂缝两侧埋桩，对简易裂缝位移计进行开发，形成无线监测系统，把简易裂缝位移计埋设于桩内，每天对桩的空间坐标及桩之间的距离进行测量，把所测的数据通过无线传输到互联网，最后把传输的数据进行分析、比对、处理，可以了解塌陷变形滑动过程，对新疆煤田火区的地质灾害进行实时监控，来提高预警的准确性和临灾的快速反应能力。
3.5煤田火区地质灾害的防治
煤田火区地质灾害防治是指对由于煤层火区燃烧造成危害的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质现象，通过有效的地质工程手段，改变这些地质灾害产生的过程，以达到减轻或防止灾害发生的目的。煤田火区地质灾害防治工作，实行预防为主、避让与治理相结合的方针，按照以防为主、防治结合、全面规划、综合治理的原则进行。
新疆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，已经引起国家和自治区政府高度重视，要制定火区治理实施计划，加大治理资金和可技力量投入，加强行业管理，决战煤田火灾攻坚战，保护资源，恢复环境。
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论文作者:高远
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
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