新疆煤田火区地质灾害治理方法研究

新疆煤田火区地质灾害治理方法研究

翟桐林

新疆维吾尔自治区煤田灭火工程局 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830017

摘要：煤炭作为一种重要的战略能源资源，是人类社会得以发展的重要物质基础。我国煤炭资源丰富，是最主要的一次性能源。新疆煤炭资源总量位居全国第一，新疆地区因煤田火灾所损失的煤炭资源达一千多万吨，煤田火灾的存在，严重制约着新疆的经济发展和生态环境的保护，煤田火灾严重影响着当地的经济发展和生态环境。对煤田火灾进行综合治理已经成为当务之急。因此依靠现代科学技术，多学科跨部门联合攻关．全面系统深入地开展煤田火区勘查研究，对保护人民生命财产安全，减轻地质灾害损失，实现社会经济的持续发展具有非常重要的意义。

关键词：新疆；煤田火区；地质灾害；治理方法

新疆煤田灭火工程局是我国唯一专业从事煤田灭火的单位，单位在长期的灭火工作中，形成了火区勘探、设计、施工以及监测为一体的灭火体系：目前煤田火区勘探的主要手段有：红外、测温、钻探、物化探等。其中物探应用尤为广泛．然而每种勘探方法都有其方法的使用局限性，为了提高勘探精度，节约灭火成本，必须要联合运用各种地球物理勘探方法来探测火区的地质构造、火区范围及燃烧深度等；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防治对策。

一、新疆煤田火灾的成因

1、气候因素。新疆地处欧亚大陆腹地，具熊型的大陆性千旱气候。第一，夏季局部气温高，火区夏季离温，最高气温达36℃以上。同期煤层露头红外辐射温度达65℃以上，已接近煤层氧化自燃的临界温度(60～80℃)，为煤层露头自燃创造了有利条件；第二，昼夜漱差大，最高温差大于钓℃，使煤层嚣头及匿岩鼹诧破裂加蒯，裂隙极为发育，提供了良好的通风供氧条件，利于煤层自燃及其发展；同时，降雨量与蒸发量之间的臌大差异使煤层露头长期处于干燥状态或短暂湿滤后又重新干燥豹循环之中，这种情形促进煤层氧化自燃。

2、地质因素。导致新疆煤田火灾的主要原因在于地质环境。薪疆地区是地质活动较为剧烈的地区，地层中的水平煤层经过多次地质运动，大多变为倾斜煤层，流水冲刷和风蚀使煤层露头，暴露出的煤层与空气接触，产生氧化作用，积热增温，弓|发煤层自燃，最终形成煤田火灾。

二、煤田火区地质灾害的防治对策

现有的煤田火区地质灾害治理过程中存在一定的不足，在预防及治理的阶段使用的方式方法还需更加的完善，为了增强地质灾害的防范意识，更好的治理煤田火区地质灾害，提出如下的防治对策。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。由于新疆煤田火区地理位置独特，地质构造复杂，所有这些叠加在一起，形成灾害类型多、分布广、频度高、强度大、影响面宽、损失严重的格局。据新疆煤田火区资料统计分析：地面塌陷、地面沉降、地裂缝等种类的地质灾害在新疆煤田火区十分发育。其中塌陷、地面沉降和地裂缝的分布范围约占火区面积的33％。

1、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捌，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。

2、煤田火区治理前的地质灾害治理。煤田火区治理前主要的地质灾害为地表塌陷和地表裂隙较为发育，这两项的严重程度会对火区的发展速度造成巨大的影响，地表塌陷和地表裂隙越严重，会使着火煤层与氧气的接触面更大，形成持续加速供养通道，反而形成火区不断壮大的根源，因此治理地表塌陷和地表裂隙等地质灾害对缓解火区的蔓延速度至关重要，需对煤田火区塌陷区和裂隙发育区进行黄土覆盖，阻断着火煤层的供养通道。同时，对当地的地形及地质情况进行综合判断分析，修建一些简易的排水通道，防止雨水对裂隙和塌陷坑进行冲刷作用，根据多年的灭火经验判断，大量的水持续浇灌煤火，可以扑灭煤层火，但少量或不持续的大量水，只会冲刷裂隙加大供养通道，水与煤火结合会导致煤层中的挥发气体析出，加快火区的蔓延，起不到灭火的作用。

3、煤田火区治理中的地质灾害防治。煤田火区的治理过程中，由于挖掘机、推土机、钻机、装载车等大型设备在火区面上不断的作用会导致次生地质灾害的发生，因此在火区治理工作开展前，需对地下情况进行摸底工作，通过收集的地质资料和煤矿的开采情况，掌握已知地下的空洞情况，同时需对施工区域进行物探空洞探测，采用电法、磁法、高分辨等物探方法综合分析地下空洞分布情况，对可能形成塌陷区的地区进行标记，在施工时，对标记的塌陷区域先进行地质灾害的处理。火区治理施工时，需专人对地表情况进行监测，对裂隙加大、地形变形等情况进行掌握和分析，并作出相应的应急处理。

4、煤田火区治理后的地质灾害防治。煤田火区治理后，长期的雨水冲刷会造成煤田火区地表的黄土覆盖层形成冲沟，不仅会造成煤田火灾最后一道工序黄土覆盖所起的阻断煤层与氧气的接触失败，引发火区的复燃，同时造成大量的水土流失。对治理后的火区需采用如下两种治理方法：一是修建排水沟；二是进行植草种树等相应的植被恢复工作。根据火区的地形修建排水沟，对山顶汇聚的水流进行阻挡，并把水流引导到火区之外，减小覆盖面上的水流强度，对火区覆盖面上的火区边坡进行加高加固，阻止火区黄土覆盖面上汇聚的水流对松软的边坡进行冲刷。火区黄土覆盖面进行植草种树等相应的植被恢复，草及树的根可以固定黄土，并对松软黄土起到固化作用，0.5—1.5m的黄土覆盖层为植被恢复提供了生长基础，新疆处于干旱一半干旱地区，植被恢复需要一些耐干旱适应新疆环境的植被，比如红柳、沙棘和骆驼刺等，对有多个子火区的大火区进行灭火施工时，黄土覆盖完一个火区，就立即对其进行植被恢复工作，当治理其他子火区时，定时对已经植被恢复的火区进行浇水施肥等工作，直到植被生长正常。

在现有的煤田火区治理过程中，对煤田火区地质灾害的预防和处理方法较少，意识薄弱，煤田火灾蔓延的各个阶段都伴生着相应的地质灾害，分析地质灾害各阶段形成原因，针对各种地质灾害形成情况提出相应的解决方法，增强地质灾害治理意识，最终起到了预防及减少煤田火区地质灾害所造成的损失。同时，火灾扑灭后将改善火区的地形地貌环境，有效地保护生态环境。

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