新疆火灾从1874起烧了129年,每年烧掉1.7亿,如今怎样?
雁岂关兵气,鱼常被火灾 ——戴复古
人类与自然是密不可分的,没有了大自然,我们人类可能就要灭绝了。大自然为我们人类生存提供了最基础的事物,不管是水资源还是石油资源或者是其它,这都是我们人类生存必不可少的事物。但是这并不是说大自然带给我们的只有美好,大自然也曾经带给过我们灾难。就好比如说曾经非常有名的新疆火灾,从1874年开始,一直燃烧了129年,每年都要烧掉1.7亿,现在扑灭火灾惊艳了世界。
在我们日常生活中,最经常出现的,无非就是火灾了,而且火灾也是森林里面最容易出现的一种自然灾害,我们也能够在新闻上面看见火灾的报道。在森林里面,火灾一旦发生是难以消灭的,造成的危害非常之大,而火灾的诞生,最开始的时候可能只不过是一个随意丢弃的烟头而已,但是想要扑灭的话,就需要消耗大量的人力物力,所造成的损失是非常大的。
世界闻名的新疆大火并不是一场普通的火灾,而是由煤田引起的。大家都知道,煤炭是燃烧的最佳物,用来燃烧的效果非常的好,因此这种由煤炭引起的火灾,想要被扑灭的话是非常困难的。这场新疆大火就是燃烧了整整129年的时间,预计烧掉180万吨煤,所造成的经济损失是非常巨大的。
而且除了经济损失之外,这场大火还造成了极其严重的环境污染了,对当地的生态系统造成了严重的破坏。而且因为煤炭燃烧,产生了很多对于人体有害的气体,当地的空气质量是非常差的。因为这个煤田燃烧了整整129年了,所以国家层次也是非常注意,所以在1999年的时候,为了扑灭这场大火,国家上层特意花了整整4年的时候,耗费了上亿元的资金,这样才终于将这场大火给彻底的消灭了。
可能在我们很多人的认知中,新疆就是一个发展落后,但是环境非常优美的地方。其实除此之外,新疆也是一个自然资源非常丰富的地区,新疆是我们国家煤炭资源最多的一个地区。但是就是因为煤炭资源过于丰富的原因,所以该地区也是经常会发生火灾。我们上面说到的火灾,就是新疆发生过的火灾最大的一场之一,整整燃烧了129年,可见其强度之大。而且因为这次火灾里面,空气包含着大量的硫磺,这让火灾的扑灭增加了整整好几个难度。新疆这块区域大家也是知道的,都是干旱少雨的,气温比较高,所以想要依靠人力扑灭火灾简直就是噩梦难度。
但是好在我们有一个好国家,在经过了最初的计划之后,国家就对这场火灾投入了大量的资金,经过无数人的努力,总算是将这场延续了上百年的火灾消灭了。经过了相关人员的提案,打算将这场火灾所产生的热能,经过化学转变之后用来发电,这样不仅节约了大量的水资源,更是让这场火灾彻底的消失了。后面经过人们的治理,现在这片区域也重新焕发了生命力。因为曾经火灾里面存在着硫磺的原因,所以这片区域上面更是呈现出了各种不同的颜色,看上去就好像是一副涂鸦一般。所以这场大火虽然扑灭了,但是扑灭之后的痕迹,却是让世界都给惊艳到了。大家都知道我们人类现在所拥有的资源,都是大自然给予我们的,我们人类对于大自然不应该是不知节制的索取,我们应该要学会跟大自然和谐共处。
这是一道“伤疤”!2021年贺兰山煤矿燃烧再次引发大家的热议,一场大火自燃迄今已有300余年 历史 ,仍然没有熄灭,并且火区每年烧损太西煤量约115万吨,直接经济损失约10亿元,总计损失都达上百亿了,可以说真叫人心疼,很多人说为何不将其利用“火力发电”,为什么不用火区浇灭,这不是白白的被浪费了吗?我想说的是,如果真的有办法进行扑灭的话,能利用起来,也不至于等它燃烧300余年都不处理。
这只能说明一个问题,那就是没有办法将其扑灭,要将其扑灭的话,是非常困难的,所以不是不想,可能是真的没有办法,难道水也无法扑灭吗?我们下面就来看看情况。
贺兰山燃烧有多强?贺兰山是位于我国宁夏回族自治区与内蒙古自治区交界处,除了是我国主要的野生动植物生存区域之外,该区域就是我国的主要矿物质分布区。根据公开数据显示,该地区含有植物青海云杉、山杨、白桦等665种,金钱豹、青羊、石貂、蓝马鸡等180余种动物,所以十分地多。
而矿物质就更多了,整个贺兰山——山区富含优质煤炭,有石嘴山等10座大型矿区,另外还有磷灰岩、石英砂岩、灰岩、粘土岩等矿产,包括宁夏“五宝”之一都是在这个区域产出的。而我们看到贺兰山的燃烧,必然就非常担心。如果大火不进行控制的话,未来这些地区的野生动植物群体可能会变得更加地少,所以大家问能不能将这个地区的火扑灭掉,也算是一件正常的事情。
然而并不是说扑灭就不灭,它燃烧非常地强烈。根据统计数据显示,仅仅在汝箕沟矿区28平方公里范围内,就分布着25处火区,其中有5处在自然保护区范围内,同时大火燃烧的面积已经超过了3.3平方公里,最深达280米。根据观察的情况来看,这个区域的大火燃烧还在持续地蔓延,以每年14米至16米的速度向周边蔓延。
挺可惜的是,整个区域最优质的太西煤探明储量为5.8亿吨,已经仅剩约2.7亿吨,而且大火还在影响该区域。所以,依照这个趋势,未来将看不到这些优质煤了,根据大火趋势发展的预测数据显示,在50年后,汝箕沟矿区保有的太西煤可能燃烧殆尽。这下大家知道贺兰山煤炭燃烧有多强了吧,我们是一点一点地看到这个区域的煤消失了。
贺兰山煤层如何燃烧起来的?上面介绍了 ,贺兰山的煤炭比较多,并且是我国的主要煤炭生产区域,所以大大小小的煤炭企业,厂房也是多不胜数。根据公开数据显示,上世纪90年代,贺兰山区中小煤窑到处乱采,没有一个科学的管理方式,多因工人井下取暖或地面火未熄所致。导致大火持续燃烧了几百年,同时老火区加剧发展,新火区不断产生,也引发了连锁效应的出现。
所以,简单地来说,就是我们自己开采煤炭的时候带来的,但是由于该区域的煤炭特点,例如:太西煤变质程度很高,瓦斯含量大,所以不光是煤在烧,大量瓦斯涌出也参与燃烧,加快了火区燃烧速度。结果导致“一发不可收拾”的局面。还有一个大的特点,就是该区域的煤炭层十分地深。
燃烧起来产生的热量也非常巨大,很难有人有办法直接靠近火区,按照人类自己的身体所承受的温度来看,可能在60度的高温左右就难以承受了,大量煤炭的燃烧,在几米,甚至几十米的区域,可能都会明显感觉到大火的烘烤,所以影响非常大。
那为什么不用水浇灭呢?的确,在大规模煤炭燃烧的时候,给我们带来的污染也非常大,根据数据显示,火区燃烧每年仅排放颗粒物、二氧化硫就达1.29万吨和5324吨,相当于一个中型火电厂排放量的269倍和24倍。所以人人看到这样的数据,都想将其扑灭,但是能够做到吗?很难做到的,首先在自然的条件下,你说整个贺兰山在300余年的时间之中,没有降雨的话,那肯定是乱说。
天降大雨都无法将其扑灭,我们人类用水还能够扑灭吗?很显然是不可能的。主要原因就是在于贺兰山的煤炭层非常深,就算是我们用水去浇灭表面的大火,但是深层次的煤炭燃烧可能还未接触到水源,就已经完全被吸收了,结果大火烘烤之后,下面的火种又会引发表面的碳持续燃烧,所以根本扑灭不了。
完全是没有办法,用水去浇灭肯定科学家们早就考虑过了,要是可行的话,早就实施了,所以明显这样的办法不可行。严格的来说,还没有一个很好的办法来进行扑灭,所以还在持续燃烧之中,这就是大概的情况。
1、太西乌金 2、一把持续了300余年的大火
可是,在贺兰山汝箕沟却有个奇特的景象,一到晚上,整座山就是红彤彤的一片。如果走近一点,透过岩石,你甚至可以看到山体内部就像一个燃烧着的锅炉炉膛!
原来,贺兰山的煤炭在燃烧!这种燃烧在行业内称为煤层自燃。
3、地下煤火的危害 4、水能灭掉地下煤火吗? 5、煤炭自燃是世界性难题 6、目前的治理办法一是 借助北斗定位和遥感技术,画出地下煤火分布图,了解火区范围,建立区域性的煤层自燃监测系统,随时检测灾害的进程和态势,这样便于及时组织人员进行抗灾活动。
可以将灭火及开发相结合,谁灭火谁开发(包括采煤基建交通)谁得宜,将火区划分几块几十块分别给民营的企业限期灭火开发!国家给予各种优惠扶持!总比白白烧掉好吧!
贺兰山是位于我国宁夏回族自治区与内蒙古自治区交界处的一座名山,处在鄂尔多斯盆地的西部,与东部的鄂尔多斯高原、黄河河套平原相接,平均海拔2500米左右。贺兰山是我国西北地区重要的地理分界线,同时也是我国重要的气候分界线,由于山脉的阻挡,一方面它阻挡了来自蒙古和西伯利亚的寒冷气流,同时也阻挡了来自湿润的东南季风,因此它既是我国季风区与非季风区的分界线,也是我国400毫米年降水线的分界线,同时也是我国草原与荒漠的分界线。
从地质构造上看,贺兰山所处区域,位于东亚大陆主板块、鄂尔多斯断裂块、贺兰山-横山堡断裂线相交界的地方,岩浆层发育不充分,自古以来这里就很少发生火山喷发等地质灾害,所以地质沉积作用比较明显,为煤炭和其他一些金属矿藏的沉积和发育创造了难得的环境。
从该区煤炭的储量来看,远期理论上可以达到110亿吨,目前已经探明的已经超过了30亿吨。虽然与我国的几大煤炭产区相比,贺兰山的煤炭储量排位不是怎么靠前,不过正是由于区域的沉积条件比较优越,煤炭的品质相对来说要高出不少,特别是这里盛产“太西煤”,以杂质少、热值高、结构紧致等闻名于世。然而,这么优质的煤炭生产地,却长期存在着一个棘手的问题,那就是部分区域的煤层持续发生着燃烧,每年白白损失上百亿元,为什么不想办法将大火扑灭呢?
说到这里,大家应该对世界上闻名的“地狱之门”印象深刻,从上世纪70年代勘探出来后,前苏联就在该区域进行了实质性的钻探,借此想获得丰富的天然气资源,谁曾想在钻探过程中,气田发生了剧烈塌陷,大量天然气被释放了出来,为了避免产生不可控的气体爆炸事故,科学家们将气体进行了点燃,结果谁也没有想到,这一点火,火苗非但没有像估计的那样烧几个月就完事,反而越烧越旺,燃烧了50多年也没有熄灭。
像煤层燃烧的事件,也不止贺兰山,比较有名的还有:印度切里亚煤田,持续燃烧了100多年,我国新疆的铁列克煤田区也已经燃烧50年。而位于澳大利亚一条公路旁的地下煤区,虽然规模不大,火点较小,但也“默默无闻”地燃烧了好几千年。为什么包括贺兰山煤田这样的煤田和气田,为什么煤层火灾持续那么多年而不会熄灭呢?
大家知道,物质燃烧必须具备3个基本条件,即可燃物、助燃剂和达到燃点。对于煤层来说,可燃物就是粉煤或者较小的颗粒,当堆积到一起、煤质较好、能被点燃的物质达到一定规模,就为燃烧提供了物质基础。
对于助燃剂也就是氧气来说,如果煤层具有较多的孔隙或者较大的裂缝,能够与外界保持空气流通,那么氧气就具备了有效的来源,而且在燃烧时也会有足够的补充。而对于燃点来说,当煤层与氧气作用释放的热量得到有效的积累,那么就会推动更大面积的煤层发生温度上升,一旦突破煤炭的燃点(300摄氏度左右),大规模的燃烧就可以“星星之火可以燎原”了。
而且,在煤炭的开发过程中,又有比较大的几率增加上面3个因素的叠加效应。一方面,人类的开采活动,无疑会破坏煤层原有的结构,既产生了更多碎块化、粉碎化的粉煤,同时也会使更多的空气流通进入煤层内部。另一方面,在煤炭开采过程中,有时会因为操作不当或者电路发生故障而产生明火,首先点燃位于煤层上部的煤层气,然后在物质、氧气条件都具备的基础上,推动煤层随之逐渐发生了范围更大、持续时间更长的燃烧。
从目前来看,贺兰山煤矿发生燃烧的区域,主要集中在汝箕沟矿区。大家肯定感到纳闷,为什么不选择用水来扑灭呢?虽然这里年降水量不是很大,但是在每年的夏季雨季,有时也会出现短时的强降水,这种天气状况都无法将煤层的火扑灭,何况用人为的方法抽水来处理呢?我想,之所以很难用水来扑灭,主要有以下几个方面的原因:
一个是水和高温的煤炭会产生化学反应,生成的物质为一氧化碳和氢气,这两种气体的密度都比空气小,而且都是易燃气体,一旦燃烧的煤层上面洒上水,那么在短时间内就会在煤炭的上表层聚集大量的可燃气体,从而引发更为剧烈的燃烧现象,并且释放出更多的热量来,非但不会熄灭烧着的煤炭,反而会加剧煤层的燃烧,搞不好还会出现剧烈的爆炸。
第二是煤层的燃烧具有“立体化”效应,即并不是单纯地在一个深度层面进行燃烧,我们在地表看到的,只是不同深度下燃烧的不同表现形式而已,由于暴露在地表了所以才被我们看到,其实下部不同深度的煤层,也都有可能形成燃烧现象或者已经具备燃烧的基础。所以,用水来浇的话,也只能影响表层燃烧的煤层,这里排除浇水释放更多可燃气体的因素,即使应用大量水来浇,将表层火源控制住的话,也在高温的作用下,使液态水转化为水蒸汽,很难深入到煤层的深部,一旦液态水的补充跟不上,下层的燃烧所释放的热量,过不了多久又会将上层的煤层引燃。这也是为什么即使下暴雨,也很难将其浇灭的原因之一。
第三,煤层的燃烧覆盖面很广,即使我们在地面上看到了着火点,也远远不是煤层燃烧的全部,地下连接的“燃烧通道”,会因煤层的结构、含煤量的多少、释放的热量等不同而产生不同的结果,所以非常复杂,我们很难判断煤层深部火势的走向以及燃烧的分布状态,所以向地表的火源浇水,无异于“管中窥豹”。
所以,对于小型煤矿火灾的控制,一般选择的是减少空气流通、降低与空气接触的程度来实现,比如向煤层中注入大量的氮气或者不可燃的泡沫等,或者注入大量的钝化凝胶,来减少煤炭接触氧气的面积和程度,以达到“釜底抽薪”的目的。不过,即使应用这样的方法,即使对于小型煤矿来说,所花费的成本也极其高昂,而且还得持续进行监测和深入实施,一旦哪块区域火势没有控制住,很快就会重新蔓延开来。
对于像贺兰山这样的大型煤矿,应用上面的“治本”方案,所花费的成本就会更加高昂,必然是一个漫长的过程,而且还不能保证百分百的成功,所有的物资投入、人力成本等加在一起,可能要远远高出被燃烧煤炭的实际经济价值,有点得不偿失,没有找到万全和经济的措施之前,根本无法下手。
说起太西煤,熟悉煤炭的朋友一定非常了解,这是产地位于宁夏回族自治区石嘴山市汝箕沟矿区的精品无烟煤,其三低(低磷、低灰、低硫)与六高(高发热量、高块煤率、高比电阻、高化学活性、高精煤回收率和高机械强度)闻名于世。
汝箕沟矿区 摄影:西部现象
但在产出如此优质煤炭的矿区,却有多个区域烟尘袅袅,熟悉煤层自燃以及当地的朋友都知道,那是汝箕沟煤矿的自燃区域,每年白白烧掉优质太西煤约115万吨,直接经济损失约10亿元。
汝箕沟矿区 摄影:西部现象
汝箕沟矿区的煤层大火究竟有多严重?在汝箕沟矿区不少看起来像是丹霞地貌的小山,看上去层层叠叠,多种颜色穿插,很像千层饼,但矿区的工作人员一定会警告只可远观,不可靠近。
汝箕沟矿区内,一座约130米高的山体过火自燃后仿佛丹霞地貌,记者刘海 摄
因为这是一座已经彻底被烧毁的“煤灰”山,山体疏松,风吹草动都会掉下不少砂石,非常容易引起塌方,因此这些区域不可靠近,以免发生危险。
由于煤层自燃,山体已经塌方
在汝箕沟煤矿,更多的则是正在冒烟的区域,东一处西一处,甚至在大石头区透过石块的缝隙,还能看到地下熊熊的火光,当然这些山就是人类禁区,如果你不想成为烤鱼的话!真像是西游记中的火焰山。
汝箕沟矿区有多少地区有火灾?
汝箕沟矿区主要由汝箕沟煤矿、白芨沟煤矿等5对矿井组成,总生产能力为年产460万吨,矿区总共有25处火区,其中有5处已经熄灭,4处还未完全熄灭,正在快速蔓延发展的有16处。
其中贺兰山自然保护区内的二道岭火区火势正在扩大,与内蒙古阿拉善左旗二道岭火区连成一片。更严重的是有些地区已经明明已经熄灭,但不久后又冒出了烟尘,这表示地下的大火仍然在蔓延。
大峰矿羊齿采区是汝箕沟矿区最大的火区,这里是太西煤的第二层煤,也是最后的煤层,但空气中弥漫着一股难闻的味道,据估计这里的火区已经烧掉了35万吨太西煤。汝箕沟矿区2020年开采的煤炭量约160万吨,但整个矿区每年烧掉的煤炭就有115万吨。
按这个速度蔓延下去,据估计主要再过50年,汝箕沟矿区将再无煤炭可采,当然没有煤炭只是一个问题,另一个则是排放出天文数字般的污染毁损土地。
2020年3月,自治区生态环境监测中心对汝箕沟矿区自燃火区开展大气环境现场监测发现,火区每年排放的颗粒物高达1.29万吨,二氧化硫5324吨。
另一个则是对地面的影响,地下煤矿的自然高温通过地面释放,会导致地面温度上升,土地贫化,植物枯萎死亡,目前火区毁损的土地已达332公顷,在土地上生活的野生动物遭到严重威胁。
为什么不灭火?浇水不行吗?煤矿着火是一个让人费解的问题,因为大部分煤层都位于地下,即使是露天煤层也就是个露头,位于地下的煤层怎么会烧起来的?又为什么会持续燃烧?助燃的氧气是从哪来的?
关于第一个问题应该很难解答了,因为汝箕沟煤矿的火灾最早始于300多年前的清朝,最大的可能是矿工在井下取暖时忘记灭火或者火势蔓延导致,现在汝箕沟矿区正在燃烧的二十几处火灾中,有的是从露天开始烧入地下,有的则是一直在蔓延。
300多年来,汝箕沟烧掉了数不清的煤炭,总损失可能高达上百亿,而具体数字可能很难估量。
地下煤炭层为什么会持续燃烧?
这个问题可能比较难理解,但由于露天煤层以及地下坑道的存在,使得氧气补充通道一直得以存在,而且由于山体内部结构复杂,这些通道可能非常隐蔽。
上图是地下煤层烟尘排放以及氧气补充通道,烟尘排放大家都看得到,但氧气补充通道来源却是多样的。另一种则是露天煤层大火转入地下:
比如闪电或者森林大火引发了煤层火灾,露天的煤层烧完后慢慢烧入了内部,而氧气补充也就从最初的烧透的疏松煤灰层进入。最终可能会将整座山烧得松垮,造成地陷甚至垮塌。
如何扑火?浇水可以吗?
灭火当然是浇水了,而且煤层大火就在地下,往下浇水不就对了吗?如果能有水漫金山的技术,显然是可以的,但煤层大火的区域高高低低,明显不太靠谱,那么怎么办?
如果发生在火灾初期,那么处理其实很简单,一般将着火点挖除火灾隔离即可,但到了中后期事情就比较难办了,因为已经彻底处在地下,其氧气补充通道很难查清,直接注水无济于事!
那么只能调查其空气补充通道,然后针对性的注浆灭火,最有效的方式就是泥浆水,用高压泵将泥浆注入地下,阻断其空气补充通道,剩下的煤层大火就会慢慢熄灭。但由于地下大火通路复杂,灭火成本高企,因此很多煤矿直接就放开任其燃烧,比如澳大利亚温根山附近的那座著名的“火焰山”,还成了一个 旅游 景点。
还有的则因为盗采,或者开挖火区内的煤炭,结果给正在熄灭的煤层再次注入氧气,那么大火可能又会复燃,或者因为其他地质变化原因增加了空气通道,再次形成大火,所以煤层大火扑灭是一个长期的工程。
汝箕沟矿区灭火
太西煤的煤炭质量很高,化学活性也高,还有高瓦斯含量,因此煤层大火烧的不只是煤炭,还有涌出的瓦斯(煤层气)燃烧,因此火区蔓延速度很快。
汝箕沟矿区的燃烧面积很大,分布范围很广,当前采取的是剥离+灌浆的方式,结合每处火点的现状、技术、经济等因素采取针对性的措施,目前白芨沟煤矿井田范围内的9处火区和贺兰山保护区范围内的5处火区须采取注浆灌浆技术灭火。
而在中槽火区、羊齿火区等6处火区因蓄积能量大、漏风供氧充分、煤层倾角大、已出现大面积明火采取的是将浅表火区剥离+灌浆灭火。
其实剥离就是将可以采的部分煤层采出,隔断火源,但这会伴随着另一个结果,增加供氧通道,打着灭火的旗号盗采等,因此对于汝箕沟矿区的灭火计划,需要有一个科学的统筹规划来完成。
是不是可以在火场周围打钻,把煤层中的瓦斯抽出来,用民用烧饭或发电,火即然能燃烧了这么多年,证明煤炭中含有大量的高浓度的瓦斯气体,高浓度瓦斯抽完以后,这个钻孔中的瓦斯含量没有了可以往钻孔内注入高压水,一个方面能使煤层增加含水量,另一方面可以增加别的钻孔瓦斯抽出量,着火的煤场没有了瓦斯注力,大火也就慢慢的能熄灭了。不知道这个办法是不是可行,个人观点,不喜勿喷。
方法肯定有我说一个 弄个挡风设置 把风沙挡住 让沙尘暴的沙子都掉落到煤区 扑灭火
利用地探设备先探明地下着火范围,然后在外围一圈钻孔抽取瓦斯并高压注入水,中间着火点利用百米长臂工程车带上高压水枪逐步往地下灭火。
贺兰山煤层裸露在地面的很多,只要温度达到了一定程度就会发生自燃(在地表下没氧气,地表就相反了),可以用水灭,但面积那么广自燃发生都是随机的。所以彻底控制和治理太难了。
这个燃烧非常好,理由如下:
1、煤炭是地球温度上升、环境恶化的罪恶之首,本来就不能再继续使用了;全世界已经作出共识,在本世纪中叶,实现炭达峰、炭中和的目标,煤炭将将被清洁能源所代替。因此,这些煤炭早日烧掉早好。
2、这些煤炭之所以燃烧,主要不是因为煤炭本身,而是因为煤炭中释放的天然气,这些天然气不断释放,才引起煤炭不断燃烧。这些天然气如果没有烧掉,容易引起环境污染甚至引起空气爆炸。通过燃烧,可以有效解决环境污染问题,保障周围民众的生命安全。
在我国宁夏贺兰山地区,那里拥有很丰富的煤炭资源,但也存在一个十分棘手的问题——煤层大火。
贺兰山汝箕沟的煤层大火从清代开始,至今已经燃烧了300来年,除非地下煤层全部烧完,否则很难熄灭。
据估计,这里一年要烧掉100万吨煤,直接经济损失10个亿。而且这些煤炭资源白白地燃烧掉,还会污染大气以及当地环境。
众所周知,煤炭很容易燃烧。由于世界各地都有浅层或者露天煤层存在,所以煤层大火在世界各地也十分普遍。
在我国,不止贺兰山存在煤层大火,新疆地区也存在煤层大火,而且燃烧面积和危害性比贺兰山的还大。为此,新疆地区还专门成立了煤田灭火机构。新疆硫磺沟煤层大火是其中比较著名的煤层着火点,该地区的煤层火灾燃烧了100来年,直到2004年才彻底扑灭,累计烧掉了2.4亿吨煤。
世界各地每天都有煤层在燃烧,其中历史最悠久的,当属澳大利亚的一个煤层着火点,据科学家估计,那里的地下煤层燃烧了大约6000年。
世界各地都有煤层大火,不仅浪费资源,还污染环境。那为什么不用水直接扑灭?
煤层大火可真没有那么容易就扑灭。这些煤层着火,要么是人为的,要么就属于自燃。这些煤层大火之所以不易熄灭,主要还是因为当地十分干燥、降雨稀少,所以水资源也十分稀有。
更重要的一点,少量的水浇在正在燃烧的煤炭上,就如同火上浇油,只会助长火势,使煤层燃烧得更旺。
这些煤层大火很多都是在地下缓慢燃烧,表面在冒青烟,并没有明显的明火,但内部温度高达上千摄氏度。当这些水渗透到地下与正在燃烧的煤层接触后,水在高温的作用下会与碳发生化学反应,生成一氧化碳和氢气,这些可都是易燃气体。所以说当煤层发生火灾,并不适合直接浇水降温灭火。
而这些煤层纵横分布,并且分布面积十分广,即使耗费很多的水资源,也只能扑灭地表的煤火,而且地下的煤层火很难扑灭。即使扑灭了,也只是暂时的,很容易复燃。
根据燃烧的三要素,想要扑灭煤层火,要么等煤烧完,要么降温,要么隔绝空气。
既然用水直接扑灭行不通,那么用土掩埋可以吗?
这确实是一个办法,用土掩埋并压实,确实可以隔绝空气。更有甚者,采取了地下爆破的方法。但地下煤层燃烧时的进气孔有很多,并且燃烧面积广,哪有那么容易隔绝空气。
总之,煤层大火的扑灭是一个世界性难题。有的国家干脆不灭火,也不管污不污染环境,而是与煤火抢速度,尽可能开采出更多的煤炭资源。
不过由于我国人民比较有干劲,在长期的摸索下,总结出了一套煤层灭火的方法,比较有效。
由于煤层大火大多发生在荒无人烟的地方,所以要想灭火就只能先修路。然后用水给燃烧区域的地表降温,待到施工人员和机械可以进入的时候,再进行打孔作业,这个孔必须要打到燃烧的煤层上。与此同时,迅速向孔洞中注入泥浆,以此来给地下煤层降温隔绝空气。最后平整土地,并铺上厚厚的黄土压实,最终将煤层火闷熄。
不过不管采用什么方法,煤层大火还是非常不容易扑灭,因为我们很难完全弄清地下煤层的着火区域,有时候你以为已经把火扑灭了,可过一段时间又复燃了。因此煤层灭火是一个长期工程,反反复复,短的需要几年,长的需要几十年。
新疆有“一白一黑”之说,“白”的指的是棉花,“黑”的则指的是煤炭。新疆煤炭储量十分丰富,其预测储量达1800亿吨,占了全国预测储量的40.6%。而新疆煤田火灾也十分严重,火区的面积之大,分布之广,燃烧历史之长堪称世界之最。目前,新疆依然有35处煤田火区,其中重点火区就有8个,一般火区27个,活火区面积825万平方米,已烧掉了31亿吨,每年就白白烧掉1000万吨。
硫磺沟火区则居新疆8大重点火区之首。硫磺沟之所以得名,则因其煤区自燃而析出大量的结晶硫磺而名沿至今,自清代光绪年间至今,硫磺沟煤田便“裂隙纵横,浓烟弥漫,岩隙间火焰呼呼,经年不绝”,自1874年有历史记载以来,硫磺沟南北12公里、东西10公里的煤区就大火不止,烧了整整129年,有数字表明,在这百余年间,就一共烧了2.4亿吨煤炭。每到傍晚,你便可以发现在那跳跃的蓝色火苗中还拌着黄绿色和橘黄色,布满了硫磺沟的沟沟岭岭。
新疆昌吉硫磺沟,地处南山山系,总面积574平方公里,海拔1232米,是南北疆的交汇处。它距乌鲁木齐40余公里,由乌市出发,经吐乌大公路西行,由亚心村处进入南山道,即可到达。硫磺沟距昌吉市32公里,从昌吉市出发,沿乌伊公路14公里处向南,经八一钢铁厂驶入谷地过山口,过头屯河水库,再往南行三公里,即驶入硫磺沟镇。硫磺沟在新疆久负盛名,但并不因为它的独特景致,而是因为它的百年煤火。
硫磺沟是南山山区中产煤量最为丰富的沟,探明储量达15亿吨,但该地的地下煤火一直都处在自燃状态,硫磺沟煤田火区面积达184万平方米,每年要烧掉176万吨煤,按当前可比价格计算,每年损失1.7亿元。对于煤田开发而言,这笔损失极其巨大。
起火原因
新疆煤田发火的原因不外有三:其一,天山是地质活动较为剧烈的地区,埋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,温度达到燃点时煤层自燃,形成煤田火灾;其二,历代小煤窑不规范的开采,工艺落后,无防火措施,着火就走,走了又开新井,着火又走,酿成大面积煤田火灾;其三,新疆属大陆性气候,干旱少雨。以至新疆煤田火灾连连不止。
其实,地下煤层燃烧是全球性的灾难。环顾全球各个地区,人们会发现:地下煤层在肆无忌惮地熊熊燃烧,数以万吨的烟灰、有害气体被排放到空气中。几乎世界上所有的产煤国都不同程度地存在着地下煤层燃烧现象,其中以中国、印度、印度尼西亚的形势最为严峻。而像美国的科罗拉多州和宾夕法尼亚州的地下煤田大火虽然不像上述国家那样,但也都燃烧了几十年。
在美国的16个州中,有260处地下煤田在燃烧,它们有些发生在废弃了的矿井中,有的发生在还未开采的露天煤田中。美国宾夕法尼亚州的塞特利亚煤田大火从1962年5月开始一直燃烧至今,已经烧了41年,这也是全美最严重的煤田大火之一。大火的起因很简单,是人们将一个废弃的露天煤矿当成了非法垃圾倾倒点,而市政当局在此焚烧垃圾,由此引发了火点,火势顺着煤层一直燃烧,延伸到塞特利亚地下煤田。煤田大火带来的浓烟和有毒气体,迫使当地镇上的1100多名居民纷纷搬离家园。该州的扬斯敦镇也存在着同样的情况,珀塞煤田大火已燃烧了30多年。
火灾危害
煤田大火的火势一旦失去控制,将会燃烧几十年甚至几百年,在燃烧过程中向空中排放出大量的温室气体、有毒气体和烟尘颗粒。来自荷兰的科学家对中国地下煤田大火对周围环境的影响进行了考察,测出煤田大火每年向空气中排放出的二氧化碳达3.6亿吨,约占全球二氧化碳年排放量的2%至3%。虽然科学家们没有对所有煤田大火中二氧化碳的排放量做出具体的测量结果,但是毫无疑问,产煤国中大规模的煤田大火是导致全球和地区气候变化的主要原因之一,同时也是造成环境污染和呼吸道疾病的罪魁祸首之一。
由于硫磺沟正处乌鲁木齐的“上风口”,其燃烧释放的大量有害气体和粉尘,如一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、硫化氢等,成为乌鲁木齐三大环境公害的首当其冲者。硫磺沟每年自然燃烧掉的煤炭就有176万吨,根据煤炭不完全燃烧的理论计算,释放出的近10.8万吨的有毒有害气体及近1吨的粉尘,飘到了乌鲁木齐上空,使乌鲁木齐人饱尝了有毒有害气体和粉尘毒害之苦。这些煤田火区的生成物,在低空造成有害气体严重超标,在中空对流形成大范围的酸雨,在高空破坏了臭氧层。由于硫磺沟火区百余年的自燃,当地的土壤和植被也遭涂炭,在火区记者看到的是地表形成的大片大片的焦土和烧变岩,地面裂缝和塌陷坑随处可见。5号火区,就留下了有2个足球场那么大的塌陷坑,森林也被烤焦枯死,远远望去,山岭间光秃秃的看不到一棵树。就这样,硫磺沟煤田火区已烧毁了草场220万平方米,周围居民也不得不被迫迁走。而煤炭中的金属和非金属元素经过高温燃烧造成酸碱性化合物,对火区附近的地表水和浅层地下水造成了严重的污染,改变了水质,使重炭酸型的甜水变成了氯化物型的咸水或硫化物的苦水。
扑灭新疆的煤田大火,一直受到领导的关怀,而新疆硫磺沟煤田大火,更是牵动着几代领导的心,几代领导人都关注着这里的火情。周宰相就曾批示道:“要摸清新疆煤田火灾,针对不同情况采取措施。”1999年,“新疆硫磺沟煤田火区灭火工程项目”正式立项,朱宰相专门从“救灾专项基金”中,拨了9000万元,地方配套872万元,用于新疆硫磺沟煤田火区的灭火。并且,立下军令状,限期于2003年底前必须扑灭硫磺沟煤田火区的矿火。
乌鲁木齐克拉玛依东路上有一栋6层的小楼,无论它的外观,还是它的结构,在现代化的乌鲁木齐市政建设中,根本挂不上号。但就是这栋小楼的机构——新疆煤田灭火工程处,却是周亲切关怀下成立的。1958年组建以来,战风沙,斗酷暑,转战天山南北,先后扑灭了17处矿井和煤田火区。特别是被国外媒体称为是无法扑灭的新疆奇台北山火区、乌鲁木齐铁厂沟火区、阜康白杨河火区、小黄山火区和小龙口火区等五大重点火区。保护了近300亿吨的煤炭资源。昔日的火焰山,如今变成了平川和绿地。
硫磺沟火区最深的燃烧层达215米,燃点最高的实测温度达到了1290℃。
为了根治硫磺沟火区的矿火,新疆煤田灭火处的科技人员总结出了一整套符合我国煤田灭火行之有效的方法,包括剥离、打钻、注水、注浆和黄土覆盖在内的5道工序:先由推土机把火区作业面推平,实质上是“愚公移山”,削掉一个个山头,使之有一个良好的工作面,然后用水管往火区注水。待温度降到70度左右后,再开始用钻机往地下火源上钻孔。紧接着,往钻孔里灌黄土泥浆,用泥浆把地下裂隙堵住,隔绝火源和空气的接触。最后一道工序是在地表上覆盖一层厚厚的黄土,以彻底使煤层脱离氧气。但当地的土很难用得上,因为,大部是沙质土,空隙大,隔绝空气的性能差,只能一卡车、一卡车从别的地方把黄土运来。工程人员为扑灭大火,共完成剥离平整133.65万立方米、钻探39437.09米、注水279.05万立方米、注浆193.82万立方米、黄土覆盖272.73万立方米,超额完成了设计工程量。
他们在完成硫磺沟煤田火区扑火任务后,又要马不停蹄准备挺进南疆。南疆缺煤,但阿克苏地区的铁热克煤矿煤田大火却燃烧了28年。面对这一困扰自治区煤炭工业和造成污染环境多年的老大难问题,近日投入了9348.57万元资金,将对其进行彻底扑救治理。
铁热克煤矿煤田燃烧最早发生在1975年,到1986年已形成大面积的地下火海。在2000年制定的《新疆煤田火区治理规划》中,扑救治理该矿已是其中的内容之一。但是,由于当时资金和技术上都存在着一定的困难,问题一直拖延到现在,明火区面积已接近百万平方米,并严重地威胁着615.16万吨的原煤。新疆自治区煤田灭火工程处,已经决定计划用三年时间扑灭铁热克煤矿煤田大火。
如今,硫磺坡煤田山坡上已经长出了长长的青草,谁想得到,几年前这里还是一片火海。
硫磺沟位于新疆的南北疆交汇处,距乌鲁木齐约40公里。硫磺沟绵绵百余里,如诗般镌刻在卡拉扎祖山,是我国最长的侏罗系山脉.地质构造对研究天山的隆起过程、新构造运动以及第三纪地层和古环境具有很高的价值。硫磺沟充满了魔幻的色彩,是色的海洋,赭红中夹杂黄白黑绿等色,泛起眩目的浪花;硫磺沟是自然的造型师,处处都是‘天然雕塑’,成就了犬牙交错的铮骨豪情,远望近观,悠悠景致,每每可收。
煤暴露在空气中的自氧化热达到点火温度是一种自然现象。煤炭自燃必须具备三个条件:可燃碎煤、充足的氧气和适宜蓄热升温的环境。煤的自然性往往用自然倾向性来表示,自燃倾向性是煤的自然属性,取决于煤在常温下的氧化能力,是煤自燃的基本条件。煤炭自燃可分为三个阶段:潜伏期、自热期和燃烧期。潜伏期:这个阶段是煤与空气接触的初始阶段。与氧气相互作用过程微弱,本身没有明显的升温现象,周围环境也没有升温迹象。通常这一阶段持续时间较长,因煤种不同而不同。
自热期:在此期间,温度上升明显,上升速度逐渐加快。随着煤的吸氧能力自动加速,热量进一步积累。煤明显温升的特征值一般认为在60-80度之间,但随煤种不同而不同。在此期间,煤的氧化速率迅速加快,温度明显上升,温度在临界温度以上,空气和周围环境的温度也逐渐上升。会有明显的烟和火以及特殊的火味。煤田火灾是待开发煤田的一大灾害,不仅会浪费大量煤炭资源,而且会提高火灾附近的地温,向大气中释放大量有毒有害气体,污染环境,使地面开裂塌陷,造成地表植被死亡,从而影响煤田的正常发展和人民的正常生活。中国煤田火区已达700平方公里,其中活跃火区近20平方公里,每年燃烧数千万吨煤,成为世界上煤田火区最严重的国家。特别是在中国新疆,煤田火灾历史悠久。经考证,绝大多数熄灭的古煤田火灾发生在80万年前的更新后期。中国唐代有煤田火灾的记载。
直接灭火法、间接灭火法和综合灭火法。中国新疆采取注水、灌浆、挖火源、覆沙等综合灭火措施,先后扑灭了大南湖、艾维尔沟、铁厂沟、七台北山火、阜康白洋河等火区。宁夏汝箕沟煤田火区通过封堵火头防止火势蔓延、封堵地面塌陷和裂缝、填充和覆盖老化或缩小火区等控制措施得到控制。大量的水和沉淀物被搅拌成薄薄的泥浆,倒入火口,应该能扑灭。原因一。水可以灭火;原因二。水是无常的,只要够,就能进入所有毛孔;原因三。水中的泥浆可以隔绝空气,窒息起火点,填充空间,使火不会重新点燃。其实很简单。请求军方介入。使用地面穿透导弹加燃料空气炸药。先测试燃烧煤层的深度和光度,制造出深度相当的特种探地导弹的钻孔深度,打到下面的燃油空气炸药,逐渐减火,火大的地方,燃油空气炸药打到的地方,抽出氧气。火小了,就好处理了。
把植物变成煤,然后在煤田里钻几口井抽走甲烷,然后你就看煤层会不会自己熄灭,这是个笑话。毕竟煤层含氧少,燃烧是因为有源源不断的甲烷,补充煤田下绝对有天然气。关于贺兰山煤层自燃,是否可以在燃点周围围堰筑坝,然后从水源丰富的地方延伸一条大口径引水管道到围堰,通过洪水灭火,这种方法可取吗?不能熄灭的可以作为地热开发利用。有了这样现成的能源,烧水就不需要电了。这个利用难度还是要部分利用的。地下几千米的热岩可以开发,水下几千米的可燃冰可以开发。这煤火表面上应该没问题,就看有没有意向了。最深的约500米,浅的780米。表面温度不是很高。在破裂的当地平均时间可以看到烟雾和气体。众所周知,20世纪50年代和60年代曾尝试过几种灭火方法,但都没有效果。十几年前尝试过水泥砂浆喷射法,效果也不大。
明代作家吴承恩的《西游记》中就有这样一段描述,唐三藏及师徒4人去往西天取经,在途中受阻于火焰山,孙悟空借铁扇公主的芭蕉扇扇灭了火焰山的火,这才得以通行。
现实世界中也有火焰山,它位于新疆吐鲁番。不过这儿并没有火焰,只有赤红色的地貌,并且光秃秃的。这些“红山”主要是由中生代的赤红色砂、砾岩和泥岩组成。此外火焰山是真的热,夏季最高气温可达47.8度,地表最高温度可达89度。
曾经有一个地方是名副其实的火焰山——硫磺沟。硫磺沟距乌鲁木齐市42公里,位于头屯河中上游,这里曾经常年都有煤火。据地方志记载,自清光绪年间,硫磺沟这个地方就浓烟弥漫,地表沟隙纵横,石缝中的火焰常年不断。难怪会被叫做硫磺沟。
硫磺沟这个地方的火是煤田火。煤一般是深埋在地下的,但这个地方曾经地质活动较剧烈,深埋在地下的水平煤层变成了倾斜煤层,且抬升到了地表浅层处。这个地区常年高温干燥,这些煤层与空气接触,氧化积热,最终导致了自燃,酿成了煤田火灾。这就是硫磺沟这个地区曾经石缝中会冒火的原因。
新疆地大物博,煤也多,除了硫磺沟这个地区,新疆其它区域也有这种煤层自燃引起的火,这种现象古代就有记载。在上世纪50年代,就已经开始扑灭这些煤田火。不过这个真的很难杜绝,东边灭了,过一段时间,西边又自燃起来了。因此新疆有一个专门给煤田灭火的机构。
硫磺沟的煤火真的很剧烈,曾是我国最大的煤田火区,灭火难度大,不然早就扑灭了。硫磺沟煤田火区中最深的燃烧层达到了215米,燃点最高温度达到了1290℃。很多时候,只看到了地表在冒浓烟,却看不到火焰,因为地表之下的煤层由于氧气不足在闷烧。进这个火区灭火时,甚至还要背上氧气罐,不然有可能窒息。
从2000年到2004年,工作人员总共耗费了4年时间才把这个地区的煤田火扑灭。从记载来看,清光绪年间到2000年,硫磺沟的火从来就没有熄灭过,整整燃烧了100多年。这不仅浪费了大量的煤炭资源,还造成了空气污染。
据硫磺沟煤田火区项目技术负责人苗圃工程师介绍,硫磺沟有18个煤田着火点,而灭这个煤田火灾需要5个步骤:剥离平整、打钻、注水、注浆、黄土覆盖。
由于该地区沟壑纵横,想彻底灭火、杜绝自燃,就要先把火区作业面用推土机推平,然后用水降温,到70摄氏度后,开始往地下火源上钻孔,紧接着就需要往钻孔里注水降温,并注入黄土泥浆,这个动作要迅速,因为你打了孔之后,地下煤层与空气中氧气的接触机会就更多了,火势可能会越来越猛。用泥浆把地下裂隙填堵之后,就可以隔绝火源和空气的接触,最后在地表覆盖一层厚厚的黄土,彻底杜绝煤尘与氧气的接触机会。从工作报告中得知,在这个灭火行动中,光是水就用了279.05万吨。
其实,硫磺沟火区只是曾经的新疆煤田火区之首。根据统计,2003年的时候,新疆大大小小的煤田着火点大约就有35个,其中包括硫磺沟在内有8个重点的煤田火区。据估计,仅硫磺沟的煤火在那100年间总共烧毁了2.4亿吨煤。
这种现象其实并不罕见,除了煤田着火,还有天然气坑着火,中亚土库曼斯坦卡拉库姆沙漠中部的达瓦札就是典型的代表,又叫做地狱之门。1971年,苏联地质学家钻探时意外发现了一个充满天然气的巨大地下洞穴,后来这个钻孔周边地区发生塌陷,形成了一个直径50~100米的洞,为了防止有毒气体外泄,他们就点燃了泄露出来的天然气,这洞口的火焰燃烧了几十年从未间断。
(1)对土地资源的破坏和占用。
煤炭开采分为井工和露天两大方式,其中,我国95%以上的煤炭产量来自井工开采。
对土地资源的破坏损害,井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主,而露天开采则以直接
挖损和外排土场压占为主。
(2)对水资源的破坏和污染。
煤炭开采过程中,为保证安全而进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的
自然疏干,共同破坏和污染了地下水资源。与此同时,大量未经处理含有煤粉、岩粉和其它
污染物的矿井水外排,又影响到矿区及其周边环境。
(3)对大气环境的污染。
主要来自矿井排风、煤层瓦斯抽放和煤矿矸石山的自燃。
1.2.2
煤炭加工形成的环境问题
煤炭加工形成的环境问题主要来自于对原煤的筛分、洗选、动力配煤和土法炼焦。污染环境
的方式主要是排放出大量煤泥水、洗矸、煤尘和有害气体。
1.2.3
煤炭储运形成的环境问题
主要来自于煤炭的储、装、运过程中产生的煤尘飞扬对矿区及运输线路两侧生态环境的污染
。
1.2.4
煤炭燃烧使用形成的环境问题
我国85%的煤炭是通过直接燃烧使用的,主要包括火力发电、工业锅(窑)炉、民
用取暖和家庭炉灶等。高耗低效燃烧煤炭向空气中排放出大量SO2、CO2和烟尘,造成我
国以煤烟型为主的大气污染。
1.3
煤炭矿区生态环境问题的危害及程度
(1)煤炭开采导致土地资源破坏及生态环境恶化。由于露天开采剥离排土,井工开采地表
沉陷、裂缝,都将破坏土地资源和植物资源,影响土地耕作和植被生长,改变地貌并引发景
观生态的变化。开采沉陷造成我国东部平原矿区土地大面积积水受淹或盐渍化,使西部矿区
水土流失和土地荒漠化加剧。采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑落或泥石流,并危及
地面建筑物、水体及交通线路安全。