数量 /个 38 3 2 1 2 9 1 56 面积 /km2 10～13 0.5 0.5 2.21 0.5 3.0 0.012 17～20 年煤损失104t 326～685 38.45 7～15 115 33～35 270.11 32～52 821.45 ～1210.56 累计面积km2 111.50 1.6 0.5 2.21 400 204.19 0.012 720.00 累计煤损失104t 2024.65 16.03 / 45.12 1510 624 / 4219.80 煤田自燃导致煤矿井下发火，在中西部地区频繁发生，一些煤矿每年发火高达100余次，平均每生产万吨煤发生2.2次，常常造成人员伤亡，设备破坏，被迫封闭井口，矿井报废等。煤层自燃导致矿井温度升高，危及矿工人身安全，还可引发煤矿瓦斯突出、粉尘爆炸、顶板陷落、底板突水等灾害，是危害中西部地区煤矿安全生产的主要因素之一。
我国北方煤田自燃每年向大气层排放大量的有害气体、粉尘，释放大量热量，造成区域性大气污染，可形成大范围的酸雨，产生温室效应，恶化地球环境。据估算我国北方地区的煤田自燃，每年向大气中排放CO、SO2、NO2及粉尘1.05Mt，释放热量30920×1010MJ；另有大量的CO2、H2S排入空气之中，造成区域性大气污染。据测定在自燃区附近低空(离地面高度 1.6m)有害气体超标达70多倍。
煤田自燃过程中，上覆岩石被烘烤烧变，在地表形成一片焦土，寸草不生。燃烧后煤层消减形成大范围的地裂缝、滑坡、塌陷、沉陷坑，并且促成一定规模的泥石流，土地荒漠化，水资源破坏与污染水环境，草原与森林火灾等发生。所以煤田自燃从根本上破坏了当地的国土资源、危害着当地的生态环境。
据调查统计，煤田自燃区域是呼吸道疾病、肠胃疾病、癌症和生怪胎的高发地区。据初步估算，煤田自燃所造成的经济损失 (含潜在的经济损失 )每年在 200亿元以上。
1.3 本文的主要工作
煤矿自燃灾害给煤矿生产和资源带来巨大的危害和经济损失。目前，全国统配煤矿中有自然发火危险的矿井占56%。因无法确定地下火源的位置与范围，给自燃火灾的根治带来了困难。自燃火灾防治的关键技术是精确确定火源的位置和范围，这也是一项国际性技术难题。“煤层自燃火源位置的精确探测技术”为
1996～2000年原煤炭部重点推广项目。96年以来，该技术有了新的突破，改进了探测仪器及处理软件，给出了探测结果的三维立体图，提高了探测结果的可视化程度，加大了探测深度，提高了探测精度。
本文介绍了我国煤田火灾现状和现有的防灭火技术，并对胶体防灭火的特性做了一定的研究工作，论述了不同胶体材料的特点以及如何结合现场需要选择恰当的胶体材料。本文还结合前人所做的实验和成果，又在试验室和现场作了大量实验，初步探讨了氡及其子体在不同环境中的运移规律，对利用同位素测氡法探测地下火源的技术做了较为详细的研究，对提高探测精度做了有益的探索。并且应用同位素测氡法对长治市襄垣县马喊火区进行了火源探测，在此基础上运用新型材料对火区进行控制，在现场灭火工程中得到了应用和检验。
第二章 国内外防灭火技术介绍
2.1我国煤矿火灾防治技术的现状
2.1.1 煤田自燃发生发展的地质规律
（1）煤层发火自燃的临界值
对正常煤层、氧化煤层、自燃临界煤层和已自燃煤层的野外调查和对比研究表明：自然状态下，煤层在 35－60℃环境温度作用下，氧化 3－4个月时间可发生自燃；煤层发火自燃的临界温度值为 60～80℃。
（2）煤田自燃火区发生发展的地质模式
通过长期观察和研究表明：煤层发火后，迅速沿走向向两侧漫延，并逐步沿倾向向深部扩展，逐渐形成燃烧带、挥发带和烧变岩带。根据烧变程度将烧变岩划分为二类四型，即烧变类的层状烧变岩、板片状烧变岩；熔变岩类的熔变角砾岩和熔渣状角砾岩。
（3）煤田自燃发火的地质规律
以煤田火区调查成果为基础，通过室内测试、资料分析和科学总结，确定出煤田发火自燃的规律是[3]：
a. 煤田发火自燃发生北纬 35－45°间的日照度强、干旱半干旱的地区； b. 煤田发火自燃多沿地形切割相对较强的煤层露头区发生； c. 煤层发火自燃以侏罗纪煤田为主； d. 厚煤层和特厚煤层易发生自燃； e. 中低变质程度的煤层易自燃； f. 丝炭组分含量高者易发生自燃；
g. 煤层自燃多发生在埋深 0～100m间，已经探测到的煤田火区最深可达 800m以上。
2.1.2 煤田自燃火区的监测与治理方法
（1）煤田自燃火区的监测方法
采用先进的空间遥感技术，配合地理信息系统和全球定位系统，能够快速准
确地确定煤田自燃状况，发现新的火点，为煤田火区的治理和灭火效果评价提供客观的基础资料。研究表明，NOAA卫星图像可用于探测大范围的明火区；TM6、4、3波段合成图像可用于发现火点，普查火区和实施动态监测，其温度分辨率为5℃，空间分辨率为 2340m2；SPOT图像可用于圈定较大范围的烧变区；航空彩红外遥感图像可用于圈定烧岩，确定熄火区的范围；航空热红外遥感可圈定正在燃烧的火区，发现新的火点，确定发火的临界区，其探测的温度分辨率为1℃，空间分辨率为 48m2。航天遥感结合航空遥感是探测煤田火区的最佳手段。在此基础上，利用卫星遥感数据，建立煤田火区信息系统，可协助有关部门完成对煤田火区的实时动态监测。
（2）煤田自燃火区的灭火方法
形成煤田自燃火区必须同时具备合适的温度、氧气和煤层三要素，因而灭火工作也就针对这三个因素进行，并由此产生多种灭火方法。目前最常用的有 ：a覆盖法：采用沙、黄土等细粒松散物覆盖煤田自燃区，隔绝氧气的供给；b剥离法：在煤层露头自燃区剥离掉正在自燃的煤层，去掉火种；c注水法：通过钻孔或裂隙注水，降低煤层自燃温度，使火熄灭；d注浆法：通过钻孔、裂隙或巷道注入泥浆，降低温度，切断煤与氧气的接触，达到灭火的目的。 2.1.3 我国煤田自燃火区的灭火现状
目前我国已在新疆、宁夏两区建立有专门的煤田自燃灭火队伍，已经扑灭 4个煤田火区。但是由于资金不足，灭火组织机构单一，存在缺乏北方地区灭火的整体规划，以及灭火后易复燃等问题。从1980年到2000年，我国完成北方六大火区的治理工程，约占北方灭火工程的 20%，尚有 50处火区， 80%的灭火工程亟待施工。随着中西部煤炭产量的继续提高，煤田火区正在扩大，亟需大幅度增加对灭火工程的投入，加速治理煤田火区。
近年来，对煤矿火灾发生、发展和防止机理及规律，包括起火、火势蔓延和烟气传播灭火以及火灾对人体的危害与防止等方面进行了较深入的研究；在煤矿火灾预测预报方法、实时监测技术、防火设计、制订防火救灾措施等方面均取得了令人鼓舞的成绩。
煤矿火灾防治技术近几年的新发展主要表现在以下几个方面：
(1)从观念上改变了认为火灾系单纯偶然事故的认识。煤矿火灾作为一种自然灾害现象，它的发生既不具有完全的确定性，又不是完全的随机性，而是兼有确定性和随机性的双重特点。不仅火灾发生如此，火灾蔓延及其造成的损失也是如此。
(2)认为煤矿发生火灾的机理和规律具有普遍性，只要加以研究就可以认识和掌握，就可以控制火灾事故的数量，降低火灾事故的损失，从而使煤矿和煤田火灾科研跨上一个新台阶。
(3)在研究方法上改变了传统的以火场实测和统计经验数据为主的手段，承认并自觉运用流体力字、热力学和传热学等自然科学中的质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本规律来指导火灾研究，并应用统计理论，力图揭示数据之间的联系，形成专家系统，同时借助于火灾模型并结合火灾现场实测的研究方法研究火灾的发生、发展和防治的机理与规律，不断深化对火灾客观规律的认识，减少火灾发生，降低火灾损失。
(4)在防火策略上注意从系统工程角度出发，形成预测、预防、预报和灭火等四道火灾防治防线。党、国家以及煤炭系统各级职能部门对防火问题给予了充分重视，并投入较多的财力和人力，科学技术进步也为改变我国煤矿安全的落后面貌起到了重要作用。我国煤矿自然发火逐年减少，外因火灾也得到了不同程度的控制。但是也应该看到，我国煤矿火灾技术发展很不平衡，部直属矿井发展较快，地方煤矿发展较慢。每年仍有或多或少的人员在火灾中丧生，有大量财产在火灾中化为灰烬，有大量的煤炭资源被冻结，现状仍然不能令人满意。因此在现在和将来的一段时间内，防灭火仍然将是我国煤矿安全工作的重点之一，研究矿井火灾防治技术和理论，大力推广应用先进而成功的防灭火技术是减少我国煤矿火灾危害的重要战略决策[4]。
2.2 煤矿火灾防治技术发展
2.2.1 煤炭自燃倾向性鉴定
在煤炭自燃火灾防治方面，从五十年代初即开展了对煤炭自燃倾向性的鉴定方法和确定煤层自然发火危险程度进行了研究。先后对国际上流行的自燃倾向性