中国煤田自燃现状和防治措施总结.docx

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中国煤田自燃现状和防治措施总结

煤矿自燃现状及防治措施

一煤层自燃

暴露在空气中的煤,由于氧化放热导致温度逐渐升高,至70~80℃以后温度升高速度骤然加快,当达到煤的着火点(300~350℃)时,引起燃烧,这种现象称为煤层自燃。

2015年4月7日上午,乌鲁木齐县火石山煤层自燃,山上烧出大窟窿[1] 。

1自燃条件

煤体要发生自燃必须具备以下四个条件:

①具有低温氧化性,即有自燃倾向的煤以破碎状态存在;

②有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤;

③空气流动速度适中,使破裂煤体有积聚氧化热的环境;

④在上述3个条件同时具备的状态下,持续一定的时间,使煤体可以达到着火温度。

只要同时具备上述4个条件,煤炭自燃发火即可发生。

但实际中很难找出某两次煤炭自燃发火的发生条件是完全相同的。

这样,对煤炭自燃发火的条件就很难作出定量分析。

2自燃过程

①自燃时期:

煤的自燃经过的三个时期煤的自燃发展,一般要经过三个时期,即准备时期,又称潜伏期;自热期;最后进入燃烧期。

②潜伏时期。

煤自燃的潜伏时期即煤的低温氧化过程,潜伏时期即准备阶段的长短取决于煤的变质程度和外部条件,如褐煤几乎没有准备时期,而烟煤则需要一个相当长的准备时期。

③自热期。

经过潜伏期,煤的氧化速度增加,不稳定的氧化物先后分解成水、二氧化碳和一氧化碳。

氧化产生的热量使煤的温度上升,当温度超过临界温度T=60~80℃时,煤的温度急剧增加,氧化加剧,煤开始出现矸馏,生成碳氢化合物、氢气、一氧化碳、二氧化碳等火灾气体,煤呈赤热状态,当到达着火温度以上时便燃着。

这一阶段就是煤的自热阶段,又称煤的自热期。

④燃烧期。

这一时期是煤从低温氧化发展成自燃的最后的一个阶段。

主要特征是:

空气中氧含量显著减少,二氧化碳的数量倍增,同时由于燃烧不完全和二氧化碳的分解,而产生较多的一氧化碳,巷道中出现浓烈的火灾气味和烟雾,有时还出现明火,火源温度达到1000℃左右。

3自燃期确定方法

①巷道中煤层自燃发火期以自燃发火地点从暴露煤之日起至发生自燃发火时为止的时间计算,一般以月为单位。

②回采工作面中煤层自燃发火期,应以工作面开切眼之日起发生自燃发火时为止的时间计算,一般以月为单位。

③每一煤层的所有回采工作面和巷道,都应进行自燃发火期的统计,确定煤层自燃发火期。

4易自燃点

煤炭自燃经常发生的地点是:

①有大量遗煤而未及时封闭或封闭不严的采空区(特别是采空区内的联络眼附近和停采线处);

②巷道两侧和遗留在采空区内受压的煤柱;

③巷道内堆积的浮煤或煤巷的冒顶、垮帮处。

5影响因素

影响煤炭自燃发火的因素

决定矿井或煤层自燃发火危险程度的因素一是煤的自燃发火倾向性,二是地质采矿技术。

影响煤炭自燃的内因

煤的变质程度各种牌号的煤都有发生自燃的可能,但在褐煤矿井,煤化程度低的一些煤层自燃发火次数要多一点。

烟煤矿井以开采煤化程度最低的长焰煤和气煤的自燃危险性较大,贫煤则较少。

在煤化程度较高的无烟煤矿井自燃发火较少见。

所以可以认为,煤化程度较高的煤,自燃倾向性越小。

但决不能以煤化程度作为判定自燃倾向性大小的唯一标志。

因为生产实践证明,煤化程度相同的煤有的具有自燃特性,有的却不自燃。

煤的水分煤中的水分是影响其氧化进程的重要因素,在煤的自热阶段,由于水分的生成与蒸发必然要消耗大量的热。

煤体中外在的水分没有全部蒸发之前很难上升到100%,这就是水分大的煤炭难以自燃的原因。

但是,煤中的水分又能充填于煤体微小的孔隙中,把氮气,二氧化碳,甲烷等气体排除,当干燥以后对煤的吸附起活化作用。

水分的催化作用随煤温的增高而增大。

所以地面煤堆在雨雪之后容易发生自燃,井下灌浆灭火,疏干之后自燃现象更为严重。

煤岩成分煤的岩石化学成分有丝煤、暗煤、亮煤和镜煤。

它们有不同的氧化性,其中丝煤含量越多,自燃倾向性就越强;相反,暗煤含量越多,越不易自燃。

煤的含硫量同牌号的煤中,含硫矿物越多,越易自燃。

煤的孔隙率和脆性煤炭孔隙率越大,越易自燃。

这是因为孔隙率越大,氧气越易渗入煤体内部。

变质程度相同的煤,脆性越大,越易自燃。

因为煤的脆性大小与该种煤炭是否易于破碎和形成煤粉有关。

完整的煤体一般不会发生自燃,一旦呈破碎状态则使煤的吸氧表面积增大,着火点明显降低,使其自燃性显著提高。

煤层瓦斯含量瓦斯通常是以游离状态和吸附状态存在于煤体中,这两种瓦斯是以压力状态存在的,吸附瓦斯在煤体卸压、温度上升等客观条件影响下,可以产生解吸现象,吸附瓦斯转变成游离瓦斯,具有流动性。

因此,处于原始状态的瓦斯或以压力状态存在的瓦斯对侵入煤体中的空气具有抑制作用,是防止煤自燃的有利因素。

影响煤炭自燃的外因

煤炭自燃的外在条件决定于煤炭接触到的空气量和外界的热交换作用,这两个因素与煤层的埋藏条件和其开采方法有着错综复杂的联系,其中外在因素有:

地质因素:

①倾角。

煤层倾角越大,自燃危险性就越大。

因为开采急倾斜煤层时,煤炭回收率低、采区煤柱易被破坏、采空区不易封锁。

②煤层厚度。

煤是不良导体,煤层越厚,越易积聚热量,所以,厚煤层易发火。

③地质构造。

在有地质构造的地区,自燃危险性加剧。

地质构造复杂的地区,包括断层,褶皱发育地带,岩浆入侵地带,自燃发火频繁。

这是由于煤层受张力、挤力、裂隙大量发生,煤体破碎,吸氧条件好造成的。

开采技术因素:

①开拓方式。

实践经验表明,采用石门,岩巷开拓,少切割煤层少留煤柱时,自燃发火的危险性就降低了。

厚煤层开采岩巷进入采区,便于打钻注浆,有利于实现预防性或灭火灌浆。

②采煤方法。

采煤方法对自燃发火的影响主要表现在煤炭回收率的高低、回采时间的长短上。

丢煤越多,丢失的浮煤越集中,工作面的推进速度愈慢愈益发现火灾。

③通风条件。

通风因素的影响主要表现在采空区,煤柱和煤壁裂隙漏风。

漏风就是向这些地点供氧,促进煤的氧化自燃。

采空区面积大,漏风量相当可观,但风速有限,散热作用低。

二中国煤田自燃现状

中国50多处煤田火区昼夜燃烧每年损失约40亿

①中国地火纠结

目前,中国有50多处煤田火区昼夜燃烧,燃烧面积达720平方公里,每年经济损失约40亿元。

神华集团工程师、李四光地质科学奖获得者管海晏,今年已经75岁,一直以来,他都在研究中国地下煤火,并且出版了几部专著,是业界公认的权威。

  “这是个值得关注的话题啊,以前关注的太少。

现在你们来报道,我很开心。

”一见到《中国新闻周刊》记者,管海晏便这么说。

②千年灾害

管海晏告诉记者,在中国北方,厚煤层多,气候干燥,北纬36度以北帕米尔高原到大兴安岭西坡的范围内煤田,都有自燃地火在烧。

  “1994年那会儿,正在烧的就有56处火区,十几平方公里。

”管海晏说,大部分燃烧的煤层,属于侏罗纪时代煤层,这个时代煤层特点是煤变质程度低,属于烟煤的初期,挥发粉可燃物质多,自燃的燃点也低,所以容易燃烧成大面积的地火。

  民政部和教育部联合设立的减灾与应急管理研究所,就设立在北京师范大学资源学院办公大楼的6层,武建军副教授在过去的近10年里,一直从事地下煤火的研究。

  “使得地下煤火难以控制的原因,除了自然原因,比如北方的气候干燥少雨等,以及地下煤火自身的燃烧规律之外,人为的因素更不能忽视。

”武建军不断强调说。

他告诉记者,最大的危害就是无序管理的小煤矿开掘。

  最早记载的新疆地火,是《水经注》中,距今已有1700多年。

而在宋朝那会儿,就有很多私开私挖的小煤窑,彼时政府基本不管,当地人四处开挖,往往在一处掘煤数月,突然巷道自燃,便不再过问,丢弃了再去别处开挖,如同游牧一般。

而那些被遗弃的煤矿巷道,就成了绝好的通风管道,导致大量的煤火蔓延。

  近年来,小煤窑的管理相对有所加强,但很多时候,小煤窑无论是技术还是意识都达不到国有大矿的标准,即便主动防范,仍然免不了出现煤火难以控制的局面。

  管海晏告诉《中国新闻周刊》,除了小煤窑的问题之外,在一些大矿的采空区,也会出现自燃,而燃烧后形成的烟雾,主要含有二氧化碳和二氧化硫。

在1米5左右的低空范围,这些粉尘和有害物质会影响人们的呼吸道系统,因为这个高度正是人呼吸的空气层范围。

而再往上,到了中空,对流层,二氧化硫的危害就会显现,形成酸雨,危害很大。

再往上到了高空,二氧化碳会影响大气层的健康。

  管海晏认为,中国煤田自燃历史悠久,按其发火时间可分为史前火、唐清火和现代火。

其中史前火发生在地质历史时期,现在早已熄灭,唐清火则发生于古代和近代。

到了现代,随着中国煤炭工业的迅猛发展,煤火这一自然灾害也随之迅速发展,老火区逐年扩大,新火点不断产生。

中国煤田火区每年向大气层排放各种有害气体约为105.69万吨,占有害气体排放总量的10%,导致区域环境质量恶化,加剧全球温室效应。

  北京师范大学资源学院教授李京,同时也是国家减灾中心总工程师,长期研究地下煤火。

他告诉《中国新闻周刊》,早期煤炭价格很低,很多煤矿维持生计都难,再加上有些电厂拖着货款不给,使得那些煤矿没有足够的钱去控制矿井里的地火,这也是一个历史原因。

他认为,近年来,中国地下煤火的着火点在增多,火区面积在增大,投入还稍显不够。

  早在1994年,国务院将中国北方煤田火区及其造成的环境问题列入了“中国21世纪议程”。

  在全世界范围,中国、美国、印度等地都有煤火。

近日,美国媒体将中国的地火列为“世界5大持续性灾难”之一。

  而据美国《时代》杂志2010年7月25日报道,除了南极洲外,每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。

  在美国宾夕法尼亚州的36处地下煤火中,包括了最声名狼藉的地下煤火——这处已经燃烧了48年的地火释放出有毒气体,令森特勒利亚镇居民患病,联邦政府被迫在20世纪八九十年代开始采取强制措施迁移当地居民,如今那里已经变成了“鬼镇”。

  美国东乔治亚大学的煤田地质学家格仑·斯特拉切尔(GlennStracher)教授认为,将中国的地下煤火称为“全球性灾难”毫不夸张:

中国每年地下煤火燃烧的二氧化碳排放量相当于美国全年机动车二氧化碳排放量的总和,占世界每年二氧化碳排放量的3%强,是引起全球气候变暖不可忽视的原因之一。

 ③合力扑火

  武建军告诉《中国新闻周刊》,目前国内的灭火技术尚无重大突破。

8年来,他的研究对象并非灭火技术本身,而是摸清地下煤火的规律,为灭火提供指导。

今年5月,他刚刚去德国柏林参加了国际煤火研讨大会,各国专家交流得出一个结论:

目前的煤火研究,中国和德国之间的研究合作已经处于世界较为领先的水平。

  中德之间的合作,是两国政府的合作,而具体参与者,都是业界的领军人物,其中也有中国科技部国家遥感中心遥感处处长李加洪。

  李加洪和武建军都告诉《中国新闻周刊》,目前煤火控制比较好的地方,是中国的新疆。

早在上世纪80年代,全国有58处火区,新疆就有38处,这还是不完全统计。

而当时,神华集团统计了乌海境内的火区,就有18个。

  内蒙古乌海地区的地下煤火,有着自己的特点:

火区连着火区。

不过,这些火区一般是独立燃烧的系统,因为彼此相邻很近,会有热传递效应,更容易加剧火势的蔓延,也更容易导致地面的裂缝,从而使得更多的氧气从裂缝中进入燃烧的煤层,助燃。

如此反复,恶性循环。

  火区每年都在控制,每年有增有减,不断变化。

因此,具体的统计非常困难,需要大量的人力和物力。

而确定这些数据,又是灭火的基本前提。

  在内蒙古、新疆、宁夏这些多煤的北方省区,有很多类似神华集团这样的国有大矿,他们在往地下开挖时,无论是事中还是事后,都是努力去做好防火灭火措施,这几乎是煤矿安全生产的一项必须完成的项目。

一些不再挖掘的巷道,会立即封闭起来,断绝氧气进入。

  山西的地下也有地煤火,但相对不那么引起关注。

南方也有多煤的地区,但因为气候湿润,地火就相对少了很多。

类似的还有东北地区,也是因为气温和湿度的原因,避免了很多地火的产生。

当然,管理较好也是原因之一。

  2000年开始,中国和德国开始合作,寻找控制和扑灭地火的方法。

此前,中国已经和荷兰做了长期的合作研究。

武建军正是从2000年左右,开始参与中德之间这场旷日持久的合作。

  武建军说,很多地方的煤火,藏在很深的地方,地表又是荒无人烟的戈壁,只能借助遥感技术。

要想精确勘测地下火势和地质构造,则需要地磁技术等复杂手段,这不是一件轻松的事情。

  2003年到2006年,中德之间的合作第一期正式签订。

武建军说,国际上关于煤火的研究,都有强烈的渴望,但又都是小心翼翼,因为这涉及到一个国家煤炭资源的分布等机密。

另外,地火燃烧产生的碳排放数据,也因为环保领域的各方势力的牵制,显得很敏感和保守。

但这两年,这个局面在改变,各方都变得更加务实,达成的共识是:

灭火是第一位。

  最初确定的研究范围有三个,分别是内蒙古的古拉本地区,宁夏的汝骐沟地区,以及内蒙古的乌海地区。

  武建军坦言,原来中国的矿产归属不明确,有些属于地方,有些属于国家直管的国有矿业公司。

“地面上的矿区是有行政区划的,但地下的大火,一旦燃烧蔓延起来,可不会管这些行政区划。

这样的局面并不利于灭火的控制,彼此之间的协调考验各方主事者。

特别是资金的筹集,有些地方未必承担得起。

  但在国家的重视下,这个局面近年来得到好转。

乌达地区3个火区有望今年扑灭,正是国家牵头、各方合力完成。

  武建军说,早在50年代,周恩来总理就很重视地下煤火的燃烧问题。

在他的倡导下,1958年成立了新疆煤田灭火工程处,国家也持续投入,开展火区普查。

到1999年,规划了8个重点火区,27个一般火区。

当时的计划是到2020年前全部扑灭地下煤火,后来又做了微调,改为2015年。

  武建军提供的最新的数据显示,经过十多年的勘测研究,学者指出中国煤层自燃主要分布于北纬35°~45°之间的北方地区。

现已查明的煤田火区共56个,分别分布于新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古等7个省、自治区,燃烧面积共达720平方公里,其中新疆地区是中国乃至世界上煤田自燃灾害最严重的地区。

  截至2008年,全国已有3个重点火区和11个一般火区被扑灭。

  “但煤火也有可能产生新的火区,也有一些会复燃,很讨厌。

”武建军说。

  去年11月1日,燃烧了百余年的新疆硫磺沟煤田火灾宣告扑灭,此举每年可为国家减少176万吨煤炭资源的损失。

但目前,中国仍有50多处煤田火区昼夜燃烧,每年大概吞噬3000万吨煤炭资源,破坏煤炭资源2亿吨;每年经济损失约40亿元;每年向大气中排放100万吨有毒气体。

  北京师范大学减灾与应急管理研究院教授李京告诉《中国新闻周刊》,“这边煤层在烧,附近的煤层即便没有直接燃烧,也会受到影响,品质发生变化,无法开采使用。

而大火也会使得附近地质构造变形,不利于地质开采。

这样一来,受损的资源就超过燃烧本身的十倍。

三煤田地火:

没有地理界限的灾难

美国宾夕法尼亚州费城西北部160千米处,有一个名叫桑塔利亚(Centralia)的地方,这里原本是一个只有1万多居民的美丽小镇,后来有人在这里发现了煤炭资源,采矿给小镇带来了富裕和繁华,却也带来了一场灭顶之灾。

1962年5月,有人在废弃的矿坑了发现了微微燃烧的火苗,可从那以后,这里的火苗再也没有熄灭过。

虽然当地居民采用向地下灌水、注入砂土等多种方式与大火作斗争,但都无济于事,最后不得不搬离家乡,任其自生自灭。

后来,这座城镇被媒体评为“各种灾难催生的十大‘鬼城’”之一。

不只是美国如此,更可怕的事也发生在我们中国。

美国新闻媒体曾公布了全球仍在继续的五大生态灾难,“中国煤火”榜上有名,其余四种为尼日利亚漏油事件、海地森林采伐、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间咸海缩小和东太平洋垃圾区。

煤炭,被誉为“工业的粮食”,是人类历史上最古老的化石燃料,为何也会给我们人类带来灾难呢?

“中国煤火’到底有多可怕?

接下来,让我们慢慢揭开这其中的秘密。

野火烧不尽

煤炭资源广泛分布于世界上70多个国家和地区,但主要集中在俄罗斯、美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰等10个国家。

其中,中国查明资源总量约1万亿吨,居世界第三位,分布面积约60多万平方千米,约占国有土地面积的6%,全国2300多个县(市)中,一半以上的县(市)境内都有煤炭资源,但煤炭分布的总体格局是北多南少、西富东贫,大致以昆仑-秦岭-大别山一线为界,以北的我国北方省区煤炭资源量之和占全国煤炭资源总量的90%以上,且主要分布在山西、陕西、内蒙古、新疆四省区,其余各省仅占不足10%。

有煤炭分布的地方,就会有自燃发生的危险存在。

因此,世界各地的煤田都面临着煤层自燃这一天敌,虽然人们在想方设法扑灭这种火灾,但地火“比毒蛇更光滑,比幽灵更莫测,它想去哪儿,凡人是拦不住的”。

此起彼伏的煤田地火,有时候呈现点状火源,有时候却是“火烧连营”,成片出现,给煤矿的安全生产造成了极大困扰。

事实上,在人类开始大规模开采使用煤炭资源以前,它就开始自发燃烧了。

如我国新疆,学者们根据第四系黄土中发现的烧变岩碎片等资料推断,这里的一些煤田早在几十万年前就已经起火了。

据媒体报道,内蒙古乌海县乌达煤田,自1962年起开始燃烧,至今这里的地火已经燃烧了近半个世纪,整个乌达煤田的火区总面积占整个煤田面积的10%,造成的损失达几十亿。

目前,中国有50多处煤田火区昼夜燃烧,燃烧面积达720平方千米,每年经济损失约40亿元。

《煤矿安全生产“十一五”规划》的统计数据显示,我国大中型煤矿中,自燃发火危险程度严重或较严重的煤矿占72.9%。

国有重点煤矿中,具有自燃发火危险的矿井占47.3%。

小煤矿中,具有自燃发火危险的矿井占85.3%。

自燃之谜

很多人可能会觉得疑惑:

好端端的煤田,为何会自己着火呢?

其实,地下煤层自燃的原因是多方面的,概括地说包括两个方面:

内因,即煤自身的物质成分引起的,煤中含有的炭、氢、氧、磷、硫等物质,它们都会对燃烧起到不同程度的贡献作用。

自燃发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触,产生氧化反应所致,氧化是煤炭自燃的主要原因。

一般而言,煤中的氢、氧含量越高,煤炭越易自燃。

煤层中磷的燃点很低,当它在某一地段富集时,在氧充分的条件下,首先发生燃烧,并引起其他易燃物质燃烧,最终导致整个煤层燃烧。

硫是一种助燃物质,且能够与氧反应,释放大量热量,从而致使其他易燃物质燃烧。

外因,即褶皱、断层等构造条件的变化,这对煤层自燃具有一定的促进作用,这些地质构造引起岩层裂隙、节理发育,增加了煤层的破碎性和孔隙率,使氧易侵入,改变了煤的透气性和导热性能,易于导致煤层自燃。

而且人类的开采活动,破坏了煤层的完整性,加大了煤炭与空气的接触面积,也容易造成煤层自燃。

因此,煤层露头、储煤场等地都是容易引起煤自燃

的场所。

地火的分布与危害

我国煤田火区主要分布在北纬35°~45°之间,总体趋势是西强东弱,且分布于新疆、甘肃、宁夏、青海、陕西、内蒙古、山西等省区,其中新疆、内蒙古最为严重。

新疆的煤炭资源十分丰富,预测储量为2000多万亿吨,约占全国预测煤炭资源量的42%,居全国首位。

但与此同时,新疆煤田也是世界上煤田火灾最严重的地方之一,地下自燃火区分布广泛,从北部的阿勒泰草原到南部的帕米尔高原都有发生。

相关部门的研究显示,我国北方燃烧的煤田和矿区有62块,其中新疆境内就分布有35处。

内蒙古也是最大的煤炭生产基地之一,近年来发现多处火区。

据2009年上半年对各盟市煤田煤矿火区的调查,内蒙古共查明火区230处、火点647个,燃烧面积达6000多万平方米。

其实,世界各地主要产煤国家都不同程度地面临着煤层自燃灾害,如印度、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等多个国家和地区,几乎每个产煤的国家都有煤田地火灾害。

据美国《时代》杂志报道,除了南极洲外,每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。

正因为如此,美国阿拉斯加大学的地质学家安努马•普拉卡斯将煤田地火形容为“没有地理界限的世界性灾难”!

这种灾难,从多个方面影响着我们的生活:

首先,煤层自燃是一种极其严重的浪费。

我国虽然是煤炭生产大国,却也是煤炭消费大国,现在我国每年消费煤炭资源约30亿吨,其中一部分还需要从海外进口。

但是,由于煤层自燃,我国的煤炭资源每年被直接烧掉3000万吨,破坏2亿吨,这些煤炭几乎是我们整个国家一个月的煤炭用量。

其次,煤层自燃威胁煤矿安全生产。

煤层自燃火灾是世界煤炭生产中的一大突出灾害,也是影响煤矿安全生产的五大灾害之一。

我国煤矿火灾十分严重,其中90%以上又是煤层自燃火灾,如2003年1月11日发生在黑龙江省哈尔滨市方正县宝兴煤矿的特大火区瓦斯爆炸事故就与煤层自燃有关,这起事故造成34人死亡,直接经济损失419万元。

事后查明,引起这场灾难的直接原因是煤层采空区封闭不严,因裂隙漏风造成采空区自燃发火,明火蔓延到密闭之外,加之封闭火区内的通风安全措施不可靠,致使瓦斯积聚达到爆炸条件,造成了瓦斯爆炸事故。

不仅如此,自燃释放的有毒气体还严重威胁着井下作业人员的人身安全,如1999年4月11日发生在内蒙古大岭煤矿发生自燃火灾气体中毒窒息事件,结果导致了11名工人死亡。

另外,煤层自燃还会严重污染环境。

燃烧的煤炭不仅会排放出二氧化碳等大量温室气体,还会向空气中释放有害的化学物质,如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘等。

据估算,每燃烧100万吨煤,平均要排放出2万吨二氧化硫气体、20万吨灰渣和3万吨烟尘。

这些物质不仅会危害人类健康,造成呼吸系统疾病等,排出的硫化物和氮氧化物等还会形成酸雨,进而破坏生态环境,污染水源和土地。

野外局部采样分析表明,乌达煤田火区居民点附近的一氧化碳超过国家标准5.3倍,二氧化碳超过国家标准1.5倍,二氧化硫超过1.52倍,二氧化氮超标2.2倍。

此外,自燃产生的有毒气体和酸雨,使得建筑物和工业设施受到酸性腐蚀,缩短了使用寿命。

探火与灭火

要想扑灭煤田地火,首先要做的工作就是想方设法找到火区的位置和范围。

有时候,通过井下工作人员的报告能够得到火源的一些信息,但是在大面积的煤田范围内,如何才能摸清楚火区位置到底在哪,范围又有多大呢?

随着遥感技术和地球物理勘探技术的发展,现在已经有很多高科技手段被应用到该领域中。

∙方法一:

遥感法。

我们都知道,任何物体的温度只要高于绝对温度零度(摄氏温度-273℃),就会发出不同波长的电磁波,其波长与物体的温度有关。

地下煤层燃烧过程中释放的热量将改变地表原有的辐射特征,因此,观测卫星就能够从宏观上即大范围面积内发现高温火区的位置。

∙方法二:

磁法。

煤层及其顶、底板岩石中含有大量的铁质矿物,这些矿物在不受高温作用时表现为一种弱磁场背景,当煤层自燃时其顶、底围岩受高温烘烤,其中铁质矿物大部分转变成为铁磁性矿物,随着燃烧后温度的降低,冷却后形成烧变岩,产生一种温差剩磁,其磁性和围岩会有明显的磁性。

根据这种差异,可以利用高精度磁力仪探测煤层自燃的火区位置。

∙方法三:

电阻率法。

这种方法的原理主要是依据煤层及顶部岩石的电阻率特性在煤层自燃造成的高温环境下发生变化来进行的。

当煤炭自燃发火后,煤层的结构状态和含水性会发生较大变化,而且其中非金属物质的电阻率随温度的升高而降低,从而引起煤层和周围岩石电阻率的变化。

∙方法四:

温度测量法。

这种方法很简单,其实就是通过测量温度来寻找地下火源,常用的仪器有红外测温仪、热成像仪等,这些仪器在美国、俄罗斯以及我国国内很多煤矿都有实际应用。

∙方法五:

气体测量法。

煤炭在自燃过程中会产生大量气体,如CO、CO2、SO2、CH4等。

在井下或通过钻孔测量这些气体的浓度并结合井下实际情况,可以判断出地下煤炭自燃的大致位置和范围。

∙方法六:

氡气测量法。

氡气是一种自然产生的放射性气体,在地下深部普遍存在而且能够通过岩石裂隙、断裂等向地表迁移。

在煤层及其周围条件大体相同而地下某处煤层自燃时,在自燃区的顶部氡气迁移率均会增大。

因此,在火区顶部氡气的浓度值将高于非火区的氡气浓度值。

如果采用合适的方法去探测并提取这一差异,就可在地表确定地下自燃煤层的位置与范围。

找到火区之后,接下来就需要千方百计地扑灭

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