新疆哈密沙尔湖煤田巨厚煤层露天开采防火措施
张德权;刘宪滨;刘庆东
【摘 要】通过对巨厚煤层露天开采内因火灾和外因火灾的分析,指出了引起火灾的各个要素,及在日常生产中避免火灾的发生有关事项,和可能引起火灾的各个节点.以在火灾发生时能及时采取有效措施,减少损失.
【期刊名称】《露天采矿技术》
【年(卷),期】2014(000)009
【总页数】3页(P88-90)
【关键词】内因火灾;巨厚煤层;防火措施;治理方案
【作 者】张德权;刘宪滨;刘庆东
【作者单位】华能新疆哈密煤电项目筹建处,新疆哈密839000;华能新疆哈密煤电项目筹建处,新疆哈密839000;华能新疆哈密煤电项目筹建处,新疆哈密839000
【正文语种】中 文
【中图分类】TD75+2
沙尔湖矿区位于哈密市和鄯善县交界处的戈壁滩上，气候异常炎热，20世纪，有的单位在此戈壁滩上开采了露天煤矿，因为煤层着火严重，治理难度大，供水成本高，加之销路不好，被迫关闭，对火区掩埋灭火处理。
沙尔湖煤田查明储量约500多亿t，探明的内蕴经济资源量80亿t，控制的内蕴经济资源量192亿t推断的内蕴经济资源量220亿t，大部分都是长焰煤，部分是褐煤，资源很丰富，煤层赋存较浅，十分适合露天开采，最厚煤层可超过200 m，各个可采煤层平均厚度在100 m以上。煤层赋存较浅，厚度大，剥采比小，比较适合露天大型机械化开采。根据煤层厚度[1]，沙尔湖煤层属于巨厚煤层。
1 露天煤矿开采煤层发火原因及危害新疆汽车网
煤层发火主要有内因火灾和外因火灾
1）内因火灾。在露天煤矿主要是指煤层自燃，煤层自燃的3个条件:①有自燃倾向性的煤开采后呈破碎状态，堆积厚度要大于0.4 m；②有较好的蓄热条件；③有适宜的通风供氧。通风是维持较高氧浓度的必要条件，是保证氧化反应自动加速的前提。
在理论上，自燃发火是指有自燃倾向性的煤层被开采破碎后在常温下与空气接触，发生氧化，产生热量时期温度升高，出现发火和冒烟的现象。在新疆哈密沙尔湖煤田，开采时上述3个条件同时存在，加之地表温度很高，夏季最高到70多℃，原煤长时间裸露，煤的自燃发火期就大大缩短了。
2）外因火灾。①必要条件:有充足的可燃物，有助燃物存在，具有一定温度和能量的火源；②充分条件:燃烧的3个必要条件同时存在，相互作用，可燃物的温度达到燃点，生成的热量大于散发热量[2]。
露天煤矿常见外因火灾有:电源热源，摩擦热，放炮热。明火，其他作业产生的热。
3）产生火灾的危害。①火灾造成煤资源大量损失，恢复生产时间长，处理不彻底就会形成阴燃，易形成二次火灾；②火灾产生大量有毒有害气体可能造成人员伤亡；③火灾造成设备
损坏，停产时间长；④火灾造成恢复生产时间长，浪费大量人力、物力和资金；⑤造成环境污染，煤的自然产生大量煤气，煤烟中含有煤尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、炭氢化物等有害气体，污染化境。
2 开采时具体防火措施
根据内蒙古伊敏露天煤矿、宝日其勒露天煤矿、霍林河露天煤矿以及新疆准东露天煤矿的防火经验，结合理论和沙尔湖地理情况，提出对巨厚煤层防火采取措施如下:
2.1 针对煤的内因火灾措施
1）增大生产规模，加快煤工作面推进进度，适当缩短工作线长度。因煤工作面较多，按15 m 1个台阶，最后煤层有10～18个台阶。如果生产规模小，推进速度慢，工作面原煤裸露的时间长，很容易自燃。在矿区总体规划中，对各个煤矿设计原煤产量为最大4000万t/a，最小的为2000万t/a。远期规模还要大，这样就减少煤工作面裸露时间们也就减少发生火灾的概率。
2）选用先进生产工艺，减少对煤工作面的扰动。露天生产工艺有多种，有连续、半连续、
间断、倒堆和其他联合工艺[3]，采用一种减少对原来工作面的扰动，这样氧气很少进入到煤层，可以采用挖掘力较大的挖掘机，不用爆破，也可以采用露天采煤机、刨煤机等。随着工艺的发展和进步，还会有先进的设备出现，可以采用对煤工作面扰动少的，就能延长煤的自燃发火时间。
3）合理确定露天矿坑规格。根据产量规模的大小，合理确定拉钩长度、生产时矿坑的尺寸、工作帮、端帮和非工作帮的长度，这样生产时工作帮能有合理推进度，尽早实现内排，避免煤工作面长时间暴露空中，也较好的减少发生火灾可能。
4）标志性气体分析法。标志气体分析法预报技术主要利用一氧化碳、乙烯、乙炔、链烷比等作为指标气体预报煤自燃的发展过程，由于煤炭在氧化自燃阶段会分解出反映自燃征兆的气体产物，如CO，CO2，CmHn等，当煤质一定时，其生成物的种类以及温度等数量有一定规律[4]。
一氧化碳:煤层中一氧化碳生成温度低，生成量大，其生成量随温度升高按指数规律增加，是预报煤炭自然火灾的较敏感的指标之一，在正常时若大气中含有CO，则采用CO作为指标气体时，要确定预报的临界值，确定临界值时一定要考虑下列因素，一是各采样地点在正常时
风流中CO的浓度；二是临界值时所对应的煤温适当，即留有充分的时间寻和处理自然热源。应当指出，应用CO作为指标预报自然发火时，要同时满足2点，一是CO的浓度或绝对值要大于临界值；二是CO的浓度或绝对值要有稳定增加的趋势。
乙烯:煤温升高到80～120°C后，会解析出乙烯、丙烯等烯烃类气体产物，而这些气体的生成量与煤温呈指数关系，一般矿坑中的大气是不含有乙烯的，只要检测出有乙烯，则说明煤炭在自然，如果气体量增加了就是发挥初期的阶段，这时及时采取措施，洒水灭会，也可及时进行剥离火源。
5）对端帮进行表面灌浆处理或者掩埋封闭。根据煤炭市场的销售情况，主要用煤单位如火电厂、煤转气、煤转油等，用量稳定，确定露天矿坑规格，在开采时对端帮工作面坡面要求角度在45°～55°左右，这样便于泥浆覆盖或土岩掩埋，泥浆要多次灌注，表面干燥后光滑，无裂隙，厚度在半米以上。土岩覆盖在1 m左右，覆盖后上面洒水，压实，增加致密程度，防治氧气进入，效果很好，因为此地干旱少雨，对灌浆影响较少。因端帮裸露时间长，采取措施一定要到位，否则会引起火灾。
6）日常洒水。洒水能带走煤层热量，减小发火概率，但水资源比较缺乏。引水渠道有:①是
用水都是从很远的天山通过管路到达矿区，如用于洒水防火，资金大，增加吨煤成本；②根据矿区火烧区情况，一般地下都有水源（如火烧区），含水量较大，可达1亿m3以上，可以钻井取水，加大防火力度；③可以将大气降水集中到积水坑，沉淀后可以用来洒水灭火；④大气降水集中在坑下时，可以外排到指定积水坑，再利用灭火；⑤对地面生活及车间用水综合回收利用，集中起来进行对煤工作面洒水防火。在坑下形成防火供水网络，需要灭火时能够到达各个煤工作面。