国家自然科学基金

“煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究”

(51874313)研究进展

煤田火区自燃气体滞留机制及早期探测技术研究，是中国矿业大学(北京)承担的国家自然科学基金项目。课题成果可为地下煤火自燃的早期识别、煤火治理与综合利用以及火区生态恢复提供重要的理论和实验基础。

1 课题研究目的和意义

煤田自燃不仅破坏宝贵的煤炭资源，还加剧火区所在地的大气污染，对当地土壤环境、生态环境与人类健康造成极大危害。根据我国新疆、内蒙等地区和国外存在煤火国家多年来的调查发现，一旦通过地表温度异常、热辐射变化、磁异常、电异常、电磁波谱辐射异常、氡异常等手段确定煤火时，火区已经处于自燃较为剧烈阶段，治理和灭火工程代价非常大，因此，上述方法不适合煤火中心形成前的煤层自燃潜伏阶段的早期发现。煤田自燃的早期，煤层会释放出以CO、CO、CH为主的气体产物，其排放量的大小与煤层温度直接相关。通过钻孔取样分析气体产物组分，可以直接预测煤火的发展阶段以及煤火强度。然而，钻头往往需穿透地下上覆岩石，耗时费力，操作成本较高，不能大面积使用。

研究表明，断层、构造裂隙不是地下气体源渗漏及微渗漏的唯一通道，上覆盖层及地层中广泛发育的裂隙或微裂系统是决定地表特征气体分布的重要因素，煤层自燃释放出的CO、CO、CH等气体产物可在压力、浮力的作用下在上覆盖层中垂向微渗漏，以吸留、吸附、吸收、游离、溶解等多种形式保存下来，进而使煤田自燃火区上覆土壤和冲积层中气体组成及理化特性产生系列变化。……