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贺兰山煤层自燃300多年,烧毁煤炭3.4亿吨,为什么不扑灭?

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匿名 提出于2021-03-24 17:14
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  经过费力才得到的东西要比不费力就得到的东西叫能另人喜爱。一目了然的真理不费力就可以懂,懂了也感到暂时的愉快,但是很快就被遗忘了。 —— 薄伽丘

  位于土库曼斯坦的卡拉库姆大沙漠中部,有一个直径约为70米的大坑,内燃烧的大火40多年从未熄灭,因为它很像传说中地狱入口,人们就称它为“地狱之门”。

  但是在中国,也存在着类似的地方,那就是贺兰山,贺兰山位于宁夏回族自治区与内蒙古自治区交界处,是中国一条重要的自然地理分界线,对银川平原发展成为"塞北江南"有着显赫功劳。它不但是中国河流外流区与内流区的分水岭,也是季风气候和非季风气候的分界线,也是中国200毫米等降水量线。

  这里的煤炭资源非常丰富,引发了煤层自燃,从清朝开始,贺兰山煤层自燃300多年,火区每年烧损太西煤量约115万吨,总计烧毁煤炭3.4亿吨,每年直接经济损失约10亿元。

  贺兰山煤层为何自燃

  煤层自燃指的在地层中的水平煤层经过多次地质运动大多变为倾斜煤层, 煤层露头多, 暴露的煤层与空气中的氧接触, 产生氧化作用, 积热增温, 温度达到燃点时开始自然燃烧。

  一般来说,煤层自燃存在3个阶段,第一个阶段是潜伏期的低温氧化,即煤与氧气发生氧化反应,生成不稳定的碳氧化合物,并释放出一定的热量;第二个阶段是氧气的持续注入,会使反应的能量聚集起来,开始迅速升温;第三个阶段是燃烧期,当达到70℃到80℃以上的临界值时,煤层温度的上升速度会更快;当达到300℃到500℃的时候,煤层就开始自燃。

  所以,煤体要发生自燃必须具备以下四个条件:

  具有低温氧化性,即有自燃倾向的煤以破碎状态存在;

  有大于12%氧含量的空气通过这些碎煤;

  空气流动速度适中,使破裂煤体有积聚氧化热的环境;

  在上述3个条件同时具备的状态下,持续一定的时间,使煤体可以达到着火温度。

  造成贺兰山煤炭自燃的原因是贺兰山日照充足,热量资源比较丰富,根据2010年统计,年平均日照在3000小时以上。历年平均气温稳定≥10℃的日数海拔2900米处为38.2天,积温478℃,这导致了贺兰山地区地层温度很高,达到煤炭自自燃的条件,加上与外界的空气接触,使得贺兰山煤炭开始燃烧。

  上个世纪 50 年代,贺兰山开始建矿,这里随之成为典型矿区,各式大小煤矿纷纷出现。汝箕沟煤矿为该区大型煤矿之一,是我国著名的“太西煤”生产基地。上世纪末期,随着井工煤炭开采延伸,井下开采条件全面恶化。近些 年,由于人为肆意大规模采煤活动加速了煤层暴露,从而加速自燃。

  而当地特有的“太西煤”具有高化学活性、高瓦斯含量等特点,煤层着火后不存在自然熄灭的可能性,而且由于“太西煤”变质程度很高,瓦斯含量大,所以目前不光是煤在烧,大量涌出的瓦斯也参与燃烧,又加快了火区燃烧速度。

  这也是为什么贺兰山煤层自燃300多年的原因。

  煤层自燃的危害:

  煤层自燃消耗国家煤炭资源,按照这样的燃烧速度,只需要24年,贺兰山煤炭将全部烧毁。

  煤层自燃可引起上覆地层塌陷,在地面形成 裂隙,这些裂隙、孔隙为深部煤层的进一步自燃 提供了氧气通道,从而使煤层自燃逐步向深部推 进。同时,煤层顶板岩石在热力作用下,经烘烤、 瓷化、熔融、冷凝,形成烧变岩,其裂隙发育、稳定性降低,对煤矿生产构成严重危害。

  除此之外,地表裂隙析出大量的煤焦油、芒硝、硫磺等有害气体形成雾团长期笼罩在矿区上空, 严重地破坏了区域的自然生态环境及生活环境。

  煤层自燃是贺兰山北段地表土高氟高硫酸盐并相对富酸的原因之一。牧草因吸收了地表土中氟而导致其氟含量显著增高,牲畜因摄入被氟污染的牧草因而可能出现慢性氟中毒。这让宁夏贺兰山成为羊氟中毒典型病区。

  森林资源总面积达27600公顷,分布有我国戈壁荒漠区乃至整个亚洲荒漠区特有植物,自然保护区生态资源非常珍贵。贺兰山煤层自燃损毁土地面积约332公顷,加剧了土地荒漠化和水土流失,严重影响植被恢复。对当地生态也造成了非常严重的破坏。

  为什么不直接扑灭

  贺兰山煤层自燃扑灭难度很大,首先不能用水,水能灭火是因为水能够降温,也能够隔绝燃烧物跟氧气的接触,这样就能断绝燃烧物继续燃烧和起到迅速降温的灭火效果。

  但有时候,有些燃烧物的燃烧是不需要氧气的,或者是太过激烈的燃烧能够把水和一起发生了“水煤气”的生成反应(H2O +C ===(特定条件) H2 +CO ),这时候水就起到了助燃的作用。

  很多人说可以尝试隔绝空气,贺兰山地形往往十分复杂、面积也非常广阔,当大部分地面因高温炙烤变得松散时,空气入口无处不在,很难彻底隔绝空气。

  所以,在国内外,煤层自燃想要彻底扑灭都是一个非常难的问题。

  目前可能采取的方法是,地表封堵, 泥砂灌浆; 减风降阻, 均压通风; 主扇压入式取代抽出式; 采空火区地表钻孔压注高分子复合胶体泡沫(增强剂为粉煤灰)降温并覆盖碎煤隔氧。建立快速凝胶隔离墙带充填挡住火势蔓延。

  除此之外,还要对煤矿进行整顿,规范生产,另外,要加强贺兰山生态保护修复,阻止煤层自燃蔓延。

  污染怎么样,这都是一个大工程,需要壮士断腕的决心与毅力才能完成,如果中国可以彻底解决贺兰山煤层自燃问题,将创造新的世界奇迹。

参考文献:腾讯新闻

发布于 2021-03-24 17:16
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