程志
新疆煤田地质局一六一队 新疆乌鲁木齐 830000
摘要：煤炭资源作为一种不可再生的宝贵资源，其在自然能源逐渐枯竭的今天，怎样才能够合理地实现开发、利用以及保护显得非常重要。但是，因受到各种自然因素以及人为因素的制约，导致很多煤田的残留煤柱以及煤层露头燃烧，甚至一些地方的火势直接蔓延到了地层深处，并且向着煤矿井下工作面逐渐逼近。大火不仅吞噬了宝贵的资源，并且还对煤矿井下人们的正常生产以及生命财产安全产生了影响。鉴于此，本文根据在新疆大黄山煤矿地面灭火的实际施工情况，就煤田地面灭火方法展开探讨，以期为同行相关工作起到参考作用。
关键词：煤田火灾；注水灌浆；覆盖；剥挖；灭火方法
1、煤田地面灭火原理
1.1、形成煤田火灾的原因
导致煤田出现火灾的原因主要有人为因素和自然因素这两个方面的原因，由于对一些煤层的露头没有给予保护处理，使其长时间暴露在空气中，经过风吹日晒，内部的热量也会逐渐聚集起来，温度也会越来越高，在煤层内部的温度达到煤质的燃点温度的时候，在氧气的作用下煤层就会起火燃烧。此时，如果仍然没有采取相应的措施对其进行处理，就会加剧火势的蔓延程度，最终引发大面积的火灾。一些煤层在对其经过开采之后没有采取对应的措施予以保护，在井下遗留的火种也没有熄灭，或者在开采的过程中出现的火灾没有被彻底扑灭，从而带来的隐患，导致煤层着火燃烧逐渐蔓延最终形成了煤田火灾[1]。
1.2、扑灭煤田地面火灾的原理
和其他物质的燃烧一样，煤的燃烧也要在具备充足的氧气、可燃物以及适宜的温度的条件下才能够燃烧起来。排除人为点燃的因素，煤层燃烧的第三个条件则是前两个条件相互作用的结果。由此可见，充足的氧气和可燃物是导致煤层起火燃烧的关键原因，如果缺乏前两个条件，温度也就失去了存在的基础。煤田灭火方案的指定，需要注重灭火供氧条件以及隔绝空气条件，确保明火由于缺氧而窒息。并且要将煤层挖断，截断火路，让火在没有可燃之物的前提下自灭[2]。
2、煤田地面灭火方法
2.1、注水灌浆法
注水灌浆法适合用来扑灭具备钻机穿孔作业条件、地势平缓、保存完整并且没有开采的煤田中。该方法的使用是顺着着火煤层的走向，根据相应的规格穿过足够数量的钻孔，用来对煤层进行注水、灌浆以及进行温度探测。钻孔的深度需要使其能够突破煤层的顶板，如果到达煤层的顶板位置，此时用来灭火的流体物质就很难达到火源的中心位置，从而会对灭火效率产生影响。如果钻孔位置太深，就会将煤层的底板突破，就会使火往上烧，而水则往下流，同样灭火效果不理想。使用注水灌浆法扑灭煤田地面的火灾，需要注意到以下方面的问题：（1）煤层没有经过开采[3]；（2）地表上覆岩体的烧变程度较轻，地表裂隙不发育；（3）钻孔需要将整个着火区域覆盖，不能出现遗漏。（4）当煤层的倾角小并且赋存较深的时候，可以适当增加钻孔的布置参数，而当煤层的倾角大，赋存浅的时候，可以适当减小钻孔的布置参数。（5）灌浆最好选用黏性较好的黄土，但是黄土的选择必须使其颗粒细小，不能出现结块的现象。同时浆液也必须稀薄，不能太粘稠。（6）整个操作过程中应该先注水再灌浆。注水的流量不能太大，以免将钻孔冲坏。灌浆操作应该尽可能缓慢，确保浆液能够充分进入到岩体和煤层中。（7）将钻孔灌满之后，需要做好孔口的密封以及保护工作。钻孔灌注凝胶的使用也能够起到很好地灭火效果，但是，灌注凝胶的成本高，在操作的过程中对技术人员的要求也相对较高，这就需要应该按照岩体裂隙的发育情况以及火势的大小对凝胶的灌注速度以及浓度进行控制。
2.2、覆盖窒息法
覆盖窒息法的使用，主要用在扑灭岩体烧变程度高以及不具备穿孔作业的地表浅层明火。主要使用方法是，先使用地表裂隙注水灌浆，之后再使用相应厚度的黄土等惰性材料完全覆盖着火区域，将空气隔绝开来，使地表浅层位置的明火由于缺氧而逐渐窒息，以此来达到扑灭煤炭火灾的效果。覆盖窒息法的使用需要注意以下问题：（1）地表裂隙发育，能够给前期注水灌浆作业提供良好的条件。（2）煤层没有被开采，属于保存完好的实体煤。（3）只在地表浅层中覆有明火，没有向煤层的深层位置处蔓延。（4）应该在前期完成注水以及灌浆作业，之后再使用惰性材料将其覆盖[4]。
2.3、剥挖灭火法
如果煤田因失火时间较长，岩体的烧变程度大，山高坡陡，并且通风良好，没有经过采动，火势蔓延较快，同时还不具备注水灌浆条件以及钻机穿孔作业的条件下，剥挖灭火法的使用是一个很好的选择。该方法的主要使用原理是，挖除着火煤岩，将可燃物和火源清除，截断火路，确保明火由于没有可燃物燃烧而熄灭，之后用黄土等惰性材料充分覆盖煤层露头，以此来起到隔绝氧气，扑灭煤田火灾的目的，如图1所示。
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使用这种方法的优势在于：（1）能够彻底清除火源，具有很好的灭火效果，并且进行灭火处理之后火源不会再次燃烧。（2）能够对部分残煤进行回收利用，从而创造出一定的经济效益。使用这种方法的缺点如下：（1）工程项目的前期投入量比较大，并且成本相对较高。（2）会对植被带来破坏，工程项目结束之后需要开展回填复垦作业。（3）安全系数较低。
在使用剥挖灭火法的时候需要注意以下方面的问题：（1）应该有效落实工程施工组织设计以及设计方案。（2）配备防火所需的设备设施，为火灾爆破创造良好的条件。（3）要确保施工作业快速完成，同时，岩体的剥挖速度应该大于火势的蔓延速度。（4）应该顺着底板将火煤层全部清除，从而彻底将火源断绝。
结束语：
总而言之，由于不同的煤层所赋予的条件不同，地形的变化也多种多样，火灾情况也是错综复杂，这就需要在进行灭火施工之前，应该有效落实火区地质资料的收集工作，掌握火势蔓延方向以及火区分布情况，因地制宜选择对应的灭火方法，在此基础上制定出整体煤田灭火方案，实现对煤田火灾的综合治理。
参考文献：
[1]彭斌.两相泡沫灭火技术在煤田火区的应用[J].内蒙古煤炭经济，2019(20):155+157.
[2]曾伟新.浅谈变频器在煤田灭火工程中的应用[J].工程建设与设计，2018(16):70-72.
[3]陈越锋.SurpacVision软件在煤田灭火中的应用研究[J].工程建设与设计，2018(08):265-266.
[4]张廷会，贺卫中，崔邦军，李小刚.煤田火区成因机理及注浆固化灭火技术[J].兰州大学学报(自然科学版)，2015，51(06):904-907.