贺兰山的煤炭一直都在燃烧,为什么不能用水直接扑灭?

如果只是简单能用水来扑灭的话,那或许贺兰山底层煤矿也不会熊熊燃烧三百多年,煤炭作为一种不可再生资源,其价值于人类社会来说实在太大。尽管我国目前在逐步实行“煤改电、煤改气”的战略,可在我国相当一部分农村地区,电和天然气还没有被送到,所以他们仍然在使用煤炭来供暖。国家之所以实行电气换煤的战略,主要就是为了防止环境污染。

平时我们说水火不容,火遇到水就熄灭了,比如柴草堆着火了,水起到了灭火的作用。但在有些物质燃烧情况下,水参与了化学反应,这个水就会起到了助燃作用,类似的有些化学物品燃烧也不能用水扑灭,2015年8·12天津滨海新区发生了一起重大火灾事故,燃烧物质里含有过氧化钠和钠金属,这些易燃的物质,在常温下就能发生化学反应生成可燃性气体,用水灭火变得更为可怕,也会起到助燃。

C+H2O==CO+H2

点火容易灭火难。300来年的自燃历史也成为一个沉重的负担。生态是一个有机整体,需要科学统筹治理,几代人、数十年造成的破坏,绝不是一朝一夕、一次性投入就能彻底改变的。

贺兰山位于宁夏回族自治区和内蒙古自治区的交界边缘,而贺兰山主要煤层就分布于贺兰山北部,因为该地煤炭储量实在巨大,而且太西煤的质量较高(被称为世界“煤中之王”)。所以当时政府便在宁夏设立了省内第一个煤炭资源基地。

着火源:着火源是从哪里来的呢?

贺兰山煤炭为何会燃烧

一般煤矿和当地的土地是紧紧联系在一起的,伴随着煤炭资源枯竭的是土地损失。据相关部门统计,贺兰山众多的矿区中,较为出名的汝箕沟矿区煤层自燃火区损毁土地面积约332公顷,而且还在逐年增加,按年平均10米的扩展速度估算,汝箕沟每年损毁土地面积预计达16公顷。

如果再不进行有效地灭火,恐怕煤这么紧缺的资源,只有白白浪费掉了。有人提出,既然是火,那就用水来灭。理论上水火不容,可以讲得通,实际上是行不通的。

近期,有媒体报道,贺兰山的煤炭仍然在持续燃烧,估计每年因燃烧而损失的煤炭高达百万吨级别。在当前能源短缺的大背景下,这么多煤炭白白地浪费掉实在是非常可惜。那么,有网友不禁要问了,为什么任由贺兰山的煤炭这么燃烧下去,为何不用水直接扑灭呢?

就是因为这一次垃圾清理,带来了难以扑灭的煤层大火,最后小镇被批关闭,所有人员撤离。因为废旧的煤矿串联着大部分的矿道,在地下纵横交错,这也导致煤层燃烧快速扩张。但这并没有引起他们的注意,因为煤层燃烧并不剧烈,在一些较浅的地方可能出现白烟,但是经过处理可能会熄灭。

不止贺兰山,拿新疆来说:有个单位叫煤田灭火处,位于乌市六道湾。这个单位存在的目地只有一个,就是治理煤田火灾及隐患。

尽管贺兰山地下煤层是自燃引起,可却没有自然熄灭的可能,言外之意就是,必须进行人为干涉才有可能熄灭。可几百年时间以来,不可能没有对之进行过人为干预,只能说,在一定程度内,人为干预熄灭这团燃烧几百年的地火,同样机会很渺茫或者没有可能。其实,除了煤层自燃的因素在其中,人为因素导致煤层自燃同样不可忽视。

二是煤层如果燃烧起来,绝不仅仅是表层在燃烧。就拿贺兰山煤田来说,差不多有九层之多,燃烧的起始点其实是位于最低部的几层,当底部燃烧非常剧烈时,才会冲出煤层表面。因此,拿水来浇的话,如果排除刚才所说的第一个原因,也可能只会对表层的燃烧煤层有所作用,再深的话,一方面水量毕竟有限,而且还会在高温环境中形成水蒸气,所以很难渗透到深处,想要从根本上浇灭深层处的燃烧实在是难于登天。

由于这些煤炭的燃烧,造成了巨大的经济损失,对环境也带来了严重破坏。每年排放到大气中的二氧化硫、二氧化碳以及固态颗粒物就超过万吨以上。

助燃物:当暴露在空气中有得到了氧气来助燃,即使在地下,通过过孔、纵横交错的缝隙、疏松干燥的土质结构、开采巷道都不能隔离氧气助燃

特别是煤矿场地产生的煤炭自然,用水是最不科学的方式,而煤矿自燃这种事情,有一些专门的方法,一般是隔离燃烧点让煤炭烧完然后自己熄灭,还有就是永远阻隔技术,第三就是灌胶技术,在燃烧处外层喷洒一种可以隔绝的胶状物质,让煤与空气隔绝,慢慢的燃烧后熄灭,还有一些方式,只是对于贺兰山这样的大范围自燃现象,普通的灭火方法根本不起作用,还需要更科学的方式才行。

因为贺兰山这地区每年的降雨量较少,附近贮水量不多,而煤的燃烧面积大,范围广,远水救不了近火,天如果没连续下几个月的大暴雨是没办法扑灭这么大的火的。

贺兰山有多处着火点,表面上看冒着青烟,地层内会有大量煤炭处于燃烧之中,像一膛炉火燃烧正旺,温度非常高,相当于制焦炭的过程,如果此时浇水,就会生成的水煤气,成份主要有CO、H2,产生的这些气体极容易与空气中的氧气结合,生成H2O(水汽)和CO2,并且释放出大量热。反应式如下:

所以另外一种方法就是阻断煤和空气的接触,可是贺兰山的煤矿地形十分复杂,面积也非常广,煤层松散使得地下的煤层有多条通道与空气相通。

根据报道,仅贺兰山汝箕沟矿区28平方公里范围内,分布着25处火区,每年还以14米至16米的速度向周边蔓延

解决煤炭自燃是一个世界性的难题,寄希望于我们开采煤炭时,要注意不要乱采,减少煤的裸露程度,采完之后一定要土石料覆盖,把煤压在地层之中。近些年来,国家出台的相关政策,严禁非法采煤,这对于解决滥采滥挖现象得到了很大扼制作用,也会防止煤炭的自燃。

所以,煤中的主要化学成分是碳,它很容易在空气中燃烧生成二氧化碳,与煤相伴在一起的,还有一些煤层气,主要是甲烷,也是极易燃烧的气体。

02、贺兰山煤燃烧的原因

一般有用烟煤制成焦炭,贺兰山盛产质量非常高的烟煤,煤质有”三低六高“之特性(低灰、低硫、低磷、高强度、高密度、高发热量、高回收率、高出块率、高化学活性),有“煤中之王”“太西乌金” 之称。

对于小型的煤田自燃,有针对性的灭火方法或许还能有,比如用大量的土壤、沙粒等进行掩埋,从而阻隔煤层与空气的接触,但是工程量势必会非常大,成本也会非常高。

最近媒体爆料,贺兰山煤层燃烧,每一年损失百万吨燃煤,直接经济损失超过10亿元,贺兰山的煤层燃烧是历史遗留问题,这些煤层已经燃烧了300年,是历史上因为一些特殊的原因导致的燃烧,而且过去一直都没有进行有效的灭燃,一直遗留到现在,直到最近被媒体报道出来。

贺兰山的情况也是如此、甚至更严重吧。至于用水?那真叫想多了、若水可灭煤田的自燃、岂不是一场大雨就解决了么。煤田自燃只要隔绝不了氧气就会一直阴燃直至整个矿域,现如今只能做到让火势尽量不要扩大引燃别的矿域就算成功了。

燃烧排放物:我们都知道,煤炭燃烧会释放大量的颗粒物和二氧化硫,释放大量的有害气体不仅仅是威胁到了当地的环境,更会对当地人的健康产生危害。仅当地汝箕沟矿区煤炭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。由此可见,并不仅仅是经济效益的问题。

受到燃烧影响的区域,曾经探测储量达到5.8亿多吨,经过多年的开采,现在还有约2.7亿吨左右的还没有开采出来,这些是燃烧区域附近的煤层情况,而在这个范围之内,约有6700万吨左右受到煤层燃烧的威胁,自从2017年开始进行整治开始,煤层燃烧问题一直都是最难解决的问题。

位于宁夏贺兰山汝箕沟的煤层从清朝一直烧到现在,看着宝贵的媒资源白白被燃烧掉,着实令人心疼。有人估测,在贺兰山一年要烧掉115万吨煤,损失达到十个亿。

为何不能用水来灭煤层的火

就是贺兰山区的汝箕沟矿区煤层燃烧已经有300余年的历史,整个矿物太西煤储量5.8亿吨,随着多年的采挖,目前只余存2.7亿吨,而其中的四分之一煤炭储量都受火灾影响,因为煤层的燃烧,山体表面已经变得赤红并且温度颇高。

另外,要想扑灭这样的大火,用水量非常巨大,水源都难以解决。即便是有足够的水源,由于地下空洞多,水下去,都不知道流到哪里去了。

不过修复贺兰山复杂的生态系统是一个长期的系统工程,绝非一朝一夕之功,虽然人为破坏行为在减少,修复行为在增加,但是地下煤层自燃的不断蔓延,不仅释放有害气体、破坏土地,还危害动植物。这更是一个需要时间,需要坚持、需要力度的修复过程,我们都应引以为戒。

贺兰山的煤层燃烧,不但大量的能源被浪费,而且还会造成严重的空气污染,引发地质灾害,同是还会造成植被消亡、生态破坏,加重荒漠化和水土流失程度。所以,加快对燃烧煤区的治理步伐,已成当务之急,但考虑到该区域较为丰富的煤田资源和较大的煤田规模,想要从根本上彻底扑灭大火,短期内实现的难度会非常大。所以,注重对煤炭、石油、天然气等这些传统石化能源开采过程中的规范化、科学化,严格落实各项安全生产措施和应急管控措施,是多么的重要呀!

煤层既有空气进入口,也有排气孔,这使它们的燃烧,有了便利的条件。现在要断绝这些通气口实在不容易。另外,贺兰山地区存在着100多处小煤窑,矿区开采遗留下的废井巷道和采空区也为火灾提供了良好的供氧通道。

主要是煤炭的燃烧并不会自发停止,如果不控制它还会持续性的蔓延,不仅仅造成了巨大的经济损失,还给环境带来一定的破坏。例如贺兰山煤层的燃烧,每年释放到大气层的固体颗粒物以及二氧化硫、二氧化碳等就超过万吨以上,它们的释放量是一个中等火电厂的数百倍有余。科学家认为荷兰山的煤层燃烧如果仍旧控制不住,在半个世纪后太西煤可能就要被燃烧殆尽。

煤层燃烧为什么不能用水直接熄灭?

从理论上看,扑灭燃烧的煤层,主要可以通过减少煤层与空气的接触面积、降低煤炭表面氧气的含量、钝化煤炭表面的易氧化活性这三个途径来考虑。

二,贺兰山煤层燃烧的危害

H2+O2==H2O↑+热量

可燃物:煤炭自身就具备可燃烧性,煤层上本身就有大量的可燃物,煤中最主要的成分是碳,它很容易在空气中燃烧,生成二氧化碳。同时在地下煤层中经常还含有大量煤层气,其中主要是甲烷,这些气体也是极易燃烧的物质。

这火一旦烧起来就没办法扑灭,因为贺兰山下贮藏的煤的含量十分丰富。有人对贺兰山的太西煤进行探测发现储存量是5.59亿吨,经过几百年的开采,现在还至少有2.77亿吨的贮量。

如何才能扑灭煤田的火呢?

贺兰山生态保卫战引起了高度重视,花费了近百亿元的资金,经过多年整治,部分荒山秃岭重又绿意盎然,关停了大批的小煤矿,让过往喧闹的山谷沉寂下来,渐渐恢复了往日的平静。

①经济损失

“太西煤”本身具有“三低五高”的特点,即低灰、低硫、低磷,高发热量、高比电阻、高块煤率、高化学活性、高精煤回收率和高机械强度,可以说是我国品质最高的煤炭,不但供应我国在多方面进行应用,而且远销亚欧美10多个国家,即使价格比其它煤炭高出很多,但仍然供不应求。

可是这么多年过去了,即使没有人为用水灭火,那贺兰山的雨、雪天气都没有杜绝自燃现象,就证明解决自燃并不是一个简单的灭火问题,有着更多深层次的原因

(1)煤炭自燃现象

④共性问题需要寻求更有效的解决办法

煤层自燃发火是一种广泛存在的现象,只要是有煤的地方都有煤层自燃的现象存在,水没法大量渗透进地下层,少量的水进入反倒会有助于燃烧,推荐刘慈欣的“地火”看看,愿有所帮助

煤炭作为一种重要的能源物质,本身就具备易燃的特点。在自然条件下,煤层周围的环境如果满足以下三个条件,就极容易发生自燃现象。这三个条件分别是:煤炭中的粉煤或者碎煤占到一定比较且呈堆积状态,与地表有较多或者较大的孔隙相连通,存在充分且持久的蓄热条件。当满足以上三个条件之后,煤层中的某些区域,就会达到物质燃烧所必须的三要素(可燃物、氧气和达到燃点)。

有专家预言,等到贺兰山煤层全部燃烧完毕之后,贺兰山北部将会画风突变,迎来绚烂的丹霞地貌。至于为什么?就是因为铁元素经过燃烧之后会历经“二价铁到三价铁”,三价铁的颜色就已经是红色了。当然,丹霞地貌或许是贺兰山北部经过煤炭燃烧后永远都形成不了的模样,用准确一点的话来讲,等到煤炭燃烧完毕,应该可以形成类似丹霞地貌的山体面貌。

CO、H2都是可燃性气体,在空气中点燃释放出很高的热量,通常我们可以用于居民用户做饭取暖之用,唐山这一带距离焦化厂较近的居民,有了这个福利,冬季供暖的暖气不用发愁了,早早就供暖 ,断暖很晚,价格还便宜,不利之处,影响周边环境,有一定的污染啊。

地下煤层的燃烧,主要是阴火,就是说没有火苗。燃烧速度也比较慢,在较低的温度下就可以阴燃。而且燃烧面积大,要想不破开地面而扑灭大火,无异于难于登天。

当然也有可能是煤层自燃或者闪电引起的火灾。煤层自然是一种自然现象,当煤与空气中的氧气发生氧化反应后,会生成不稳定的碳氧化物,慢慢释放热量。

因此,贺兰山煤层的大火,虽然燃烧了300多年,用水是难以扑灭的。

①分布范围广,逐渐增大

在世界上很多国家都存在着煤炭自燃现象,目前还没有特别有效的解决方式。即使作为发达国家的美国和加拿大也不能幸免,包括宾夕法尼亚州和科罗拉多州在内的美国21个州都有历史悠久的煤矿火灾,其中宾州哥伦比亚县的森特里亚煤矿至今已经烧了59年,当地拿它一点办法都没有。

贺兰山,处于内蒙古和宁夏回族自治区交界处,长度有200公里,宽度也有20–40公里,海拔平均高度2500米,大多数地区都是岩石裸露,没有植被。

这些大火,为什么不能用水扑灭

新疆境内的很多大型煤田都有自燃现象、且已经有几百年的历史,如奇台县北塔山煤矿、昌吉硫磺沟煤矿、玛纳斯雀儿沟煤矿等等。为什么自燃且人们束手无策呢?因为这种燃烧是自未曾开釆的煤层蔓延而至、人力无法克制。白天看是一个荒山包、晚上看则是火焰蔟蔟,想控制火源除非你把煤层整个密封待氧气消耗完毕后它自己熄灭。

为什么会燃烧,其实是历史上的开采不规范导致的,也就是说过去很多年前,开采贺兰山煤矿的时候,用的方法是直接开膛破肚式的方式开采,比较不合理导致了煤层自然的隐患的出现,而煤层自然产生的有害气体对周围的人和动物以及环境造成巨大的危害,这些都是正常巨大问题的原因。

而在整个贺兰山,煤炭资源丰富,地势复杂,更是遍地分布着多处火区,有明火区,有暗火区;独立分布又潜在存在关联性,都会治理带来了不可评估的难度。

煤炭自燃并不是都能看见的。白天还不太明显,一到晚上整座山就是一片片的红色。特别是遇到大雨天气,明火就像是在云山雾海里,“即使有的区域地表上面整治的都非常好了,但是地底下、山里面还在烧”。

按照贺兰山每年燃烧掉的煤炭量来判断,如果按照预期燃烧的话,那贺兰山所有煤层被白白燃烧殆尽,应该需要五十年左右的时间。在这五十年时间以内,如果我们还是没有太好的办法对之进行人为干预熄灭,那将会眼睁睁地看着高达几亿吨的煤炭凭空消失在眼前。恐怕煤炭真正燃烧完的那一天,贺兰山北部连同整座贺兰山都会满目疮痍、惨不忍睹!

其实,贺兰山煤层的燃烧,已经持续了300多年,现在,仍然还在不断的发展。

我们应怎样解决贺兰山煤炭自燃问题呢?

对于贺兰山煤为什么会自燃呢,煤要达到着火点,它是经历了一系列复杂过程,煤裸露在自然界中,时刻进行着氧化反应,这本身就是一个释放热量的过程,贺兰山地处我国西北,降水量少,干燥,夏季气温高,外在的气候条件加之内部氧化过程会使煤层温度迅速升高,达到着火点了,煤就会自燃,一边自燃,一边燃烧产生可燃性气体,正向循环作用会让火越烧越旺,灭火就太难了。

如果能用水来浇灭煤层的火焰的话,我想世界上就不会存在那么多的“燃烧矿”了,几场规模较大的雨水就可以达到这个目的,可是结果并不是这样容易。虽然贺兰山的降雨量不怎么丰富,但是还是会存在较为集中的时段的,那为什么浇不灭呢?我想原因主要有以下几个:

贺兰山横担宁夏北部,阻挡腾格里沙漠的蚕食,给宁夏造就了富饶的沃土。除此之外贺兰山的煤矿资源非常丰富,给当地居民带来了一波波的福利。但是随着近些年的肆意采挖,贺兰山已经伤痕累累,贺兰山的煤层燃烧,至今已经300年了。

煤炭具有自热敏感性,当煤变成了碎煤,那么它在低温的条件下很容易就会氧化,在空气中就很容易生热。实际上当煤暴露在空气中会氧化放热,所以可能会导致周围的温度升高,一旦达到了煤的着火点之后,就产生了煤层自燃的现象。所以说着火源是一个多重因素造成的。

(3)自燃的危害

受多重因素交织影响,很多火区目前仍处于活跃期,向周边蔓延的范围不断加大。与周围较远的火区连成一片。随着火势横纵向推进,再加上燃烧面积比较大,分布范围比较广,因此治理难度很大,过去治理熄灭的火区也有可能复燃

专家几乎毫不犹豫、斩钉截铁地回应:“答案非常遗憾,没有可能。”

贺兰山的煤炭储量虽然不能说是高居世界首位,但贺兰山的煤炭质量却可居世界首位,每年一些周边国家对我国煤炭的需求量很大,对贺兰山煤炭的需求量则更大,因为贺兰山的“太西煤”具有“三低六高”的特性,自新中国成立以来,国外对太西煤的需求一直都是供不应求的状态。关于贺兰山煤层燃烧的记载,最早可以追溯至清代,从清代绵延至今,这把“贺兰山煤层之火”从未熄灭。

在地球上,由自然或者人工因素引发煤田、天然气田燃烧的例子有很多,比如乌克兰的“地狱之门”已经燃烧近50年,印度切里亚煤田燃烧已经燃烧100多年,我国新疆煤田铁列克火区差不多燃烧了半个世纪,最令人震惊的是,位于澳大利亚新南威尔士州一条高速公路旁,有一个地下煤区科学家推测差不多燃烧了6000年。而本文重点分析的贺兰山煤田,其起始燃烧时间也有300多年。据有关地质证据表明,其实早在更新世时代(几十万至200万年前),地球上就已经有煤层发生火灾的情况了。

有煤炭的地方就离不开人为干预,有人说起火原因大多是历代小窑开采时,工人在井下取暖或地面火未熄所致,虽然没有明确的考究,但是也不能排除这个因素的。

贺兰山,阻挡了腾格里沙漠的侵蚀,宁夏就形成了富饶的土地。由于近些年的乱采乱伐, 整个山区伤痕累累,而山里的地下煤层,也已经燃烧了300多年。

贺兰山脉总体位于鄂尔多斯盆地西缘,属于东亚大陆板块、鄂尔多斯断块以及鄂尔多斯贺兰山-横山堡段相接区域,沉积岩层发育充分,岩浆活动微弱,这种地质条件奠定了富产煤炭、铁矿、硅矿等矿藏的基础,其中尤以煤炭资源蕴藏最为丰富,已探明储量超过30亿吨,预测储量高达110多亿吨,虽然储量在我国不靠前,但是品质数一数二,是“太西煤”的重要产地。

就是这样过去了数月,小镇里已经烟雾缭绕,一氧化碳浓度越来越高,已经超过危害健康的标准,这个时候引起了他们的重视,但是已经来不及了,用尽各种办法都没有解决这次煤炭燃烧,无奈之下只好全镇人员撤离,那里变成了一座鬼城。

说在最后

贺兰山的煤炭资源

一方面是人为因素。

自古以来,贺兰山就有“五宝”之说,其中“大西煤”就是其中一宝。大西煤的开采,可以追溯到清朝初期,由于那里的煤品质高,采煤业也非常的普遍。

三是煤层的燃烧面积很广。有时我们在地表看到的煤田燃烧,可能仅局限在某个区域或者某个点位上,看上去应该很好扑灭或者浇灭,但是我们忽略了煤田燃烧的严峻性和复杂性,在地下煤层中可能很大的一片区域,都是连在一起燃烧的,只不过我们在地表看不到而已。所以,有时候在一块很小的燃烧区域,用水一会可能就能将其熄灭,但是过一会儿火苗又重新冒出来了,就是这个道理。

②资源损失

三,为什么不能用水扑灭

一是燃烧的煤层温度非常高。当有水浇在燃烧的煤炭之上,类似于焦煤的生产过程,会立即发生化学反应,生成氢气和一氧化碳,这两种气体都是非常容易燃烧的,而且密度比空气小,所以容易与煤层剥离,在煤层的表面发生更为剧烈的燃烧,从而释放更多的能量,最终增加了燃烧区域的温度,达不到降低温度、浇灭火苗的目的。

如果按照这个速度烧下去,不用五十年,这里的储存的煤会被烧光殆尽,按照现在2.77亿吨的贮存量,最多也只够燃烧24年。

03、水难以灭火

用水去灭煤层燃烧非常的不现实,需要大量水资源不说,其次起到的效果会非常小,毕竟是在地下燃烧,区域面积较大,难以扑灭。

延伸阅读:世界上那些危害较大的煤层燃烧

在许多的灭火措施当中,或许在很多人眼里,觉得特别疑惑:为什么在这些灭火方案里,没有发现“用水浇火”的字眼呢?对于我们凡夫俗子来讲,用水来灭火是最为恰当的方法。可大家考虑过没有,贺兰山煤层共分为九层,而且燃烧的煤层在底下几层,如果用水来浇灌选择扑灭地火的话,一些浅层煤炭可能会“受益”颇深,但对于了解地质构造的人来讲,人为输送的这些水或天降雨水根本到达不了燃烧层。

(三)煤炭燃烧的危害,算是对人类社会的报复

我是名化学老师,关于煤层的知识还是了解一些,现在我来回答这问题。贺兰山的煤层在燃烧,如果可以用水扑灭,早就灭了,不可能燃烧了300年。

01、巨大的资源损失

有的国家采用大规模爆破的办法,试图用爆炸将地下烧空的区域压塌,从而一举熄灭火灾;有的国家更是进行网格化、分区域方法局部整治;有的国家更是边燃烧边开采,和自燃抢夺时间和效益,这都是没有办法的事。

煤炭自燃不能简单地定义为起火问题,更是一个复杂的物理化学反应过程,是自然界存在的一种客观现象。在世界各国各地都存在着很多煤矿煤炭自燃的例子。全世界每天都有成千上万处煤层在熊熊燃烧,其中在澳大利亚悉尼有一个名为“火焰山”的地方,科学家们估计那里的地下煤层已经燃烧了6000年。

地下煤层着火,非常难以扑灭,这是一个世界性的难题。就像澳洲南威尔士温根山的煤层,已经燃烧了足足6000多年。

大家去焦化厂去看一看其中的科学道理就会明白了几分。笔者的家乡唐山钢铁厂非常多,与之配套的焦化厂也不少,生产的焦炭主要用于高炉炼铁,把铁从矿石中还原出来。

你可能有所不知的一点:贺兰山煤层早在公元1272年就被发现了,而且发现贺兰山煤层的人并非中国人,而是那个在元代来中国西行的意大利使者马可·波罗,而关于发现贺兰山煤层的记载,更是出自于他手下的那本著作《马可·波罗游记》。在这本书当中,马可波罗亲切地称呼,在贺兰山发现了一种“黑色的、会燃烧的石头”,这便是贺兰山煤炭的首次问世。

其次,煤在开采过程中还会有瓦斯冒出来,瓦斯的主要成份是CH4,也是我们通常所说的沼气,这也是可燃性气体,如遇明火或高温情况非常容易点燃。由此看来,地下煤矿,”一肚子“可燃性物质,这个火可不是你家的柴草堆火那么大,这将是熊熊烈火,火气冲天,燃烧不尽,直至烧完。

从初中化学我们就学到:燃烧要有三个要素,分别是可燃物、助燃物和着火源

热量使得煤层的温度上升,当温度上升到七八十度的时候,处于地表下煤层,没能及时散热,热量的堆积达到300到500度的时候,煤层就开始自燃了。

至于贺兰山煤田燃烧的真正原因,现在很难再找到明确的证据了,反正不是长期自然积热所形成,就是操作不甚人为将火利引入地下。而我国对贺兰山区域煤层的大面积开发,则是起始于上世纪5、60年代,由于那个时候地下煤层已经燃烧,而在人为采掘出大量矿洞、矿道的情况下,极大增加了煤层与空气的接触面积,为本来在某些区域形成的煤炭燃烧,又注入了良好的供氧通道,进一步加大了燃烧的程度、拓展了燃烧的范围。

制焦炭时我们把烟煤放到炉子里,在隔绝空气的前提下烘干、加热、去除煤中其它烃类的成份,还生成了其它副产品,如焦油,CO,H2等,这是因为在制焦过程中煤中的水份与碳反应生成水煤气。化学反应式如下:

如果靠煤自生自灭,在自然状态下自己灭火是不大可能的。理论上的方法是往煤层注入一些不可燃的阻止燃料,目前国内采取的方法是连续一到几年向地下注一些混了灭火剂的泥浆,让煤层冷却下来。然后在灭火器的上方覆盖上一米厚的黄土,努力把所有的空气出入口都堵上,隔绝煤层和空气的联系。

写在最后:目前贺兰山煤层的燃烧已造成了多种地质灾害,加剧了当地的土地荒漠化和水土流失。现在必须尽快想办法灭火,灭火已迫在眉睫,如今已经邀请了专家帮忙出谋献策,希望能尽快找到有效的方法,灭了这座“火焰山”!

桑塔莉亚镇有着非常丰富的煤矿资源,给当地居民带来了很多的福利,因此一个小城镇人员也开始聚集,很多外地人赶到这里“发家致富”。小镇附近也出现了大量的煤矿,新开的以及废旧的到处都是。由于人员众多,小镇新开了一个垃圾场,位置恰巧在废旧的煤矿之上。1952年5月小镇请来消防人员进行垃圾清理,这里主要是就地燃烧。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。

如果不能有效的控制大火的燃烧,再过40-50年,贺兰山煤层就会燃烧殆尽。

煤炭着火,可以用水扑灭,人们认为这是一个常识。而贺兰山的煤炭一直在燃烧,为什么不能用水来扑灭?

由于开采的方式不一样,属于不合理的方式,所以导致了煤层燃烧范围非常宽,到处是巨大的沟壑,用水的方式根本不可能做得到,煤燃烧基本上不可能通过这种方式来浇灭,少量的水对于燃烧的煤来说不但不起作用,反而还会造成相反的意想不到的后果,燃煤火灾,特别是大范围的,都不会用水来灭火。

煤层的燃烧比较特别,因为煤炭挤压在一起并且空气含量较少,多发生的是阴燃,这种燃烧速度缓慢、无名火,但是持续时间非常久不易熄灭,在低温下就可以自发进行。并且这种燃烧是区域性的,而不是点状的燃烧,靠着人类的力量还要破开地面去灭火可谓是难如登天。

煤炭资源形成需要太长的时间周期,当开采过后就面临着资源枯竭。一旦燃烧过后,最直接损失就是煤炭烧没了,大大降低了当地的煤炭资源存储量。

③多年的生态破坏需要更长的时间和力度去恢复

贺兰山的煤炭一直都在燃烧,为什么不能用水直接扑灭,用水灭火,起到助燃的作用,相当于“火上浇油”。

单独将贺兰山煤炭中的“太西乌金”拿出来,太西乌金就是上面一直强调的太西煤,至于太西煤本身具有的“三低五高”其实就是它价值之高的根本原因。简单来讲,国外一些国家对太西煤的需求量,之所以会远远超过其他矿区的煤炭品种,就是因为太西煤污染少、热量高、回收率好。据悉,2008年每吨太西煤达到了1750元的高价。

(二)煤层自燃的现实原因和必须面对的现状

另外,还可以尝试向煤层内部注入含有凝胶、氮气、泡沫、钝化剂等组成的混合物,最大程度来减少煤层中的空气特别是氧气的含量,最后以凝胶体固化的方式形成凝胶层,阻隔空气流通,同时钝化剂的成分,也可以降低煤炭表面被氧化的能力,使其变得不怎么易燃烧了,最后实现整个区域降温和防止复燃的作用。应用这种方法的效果是为理想,但是成本也非常高,毕竟需要灌入的混合物质的数量是非常庞大的。

至于煤炭燃烧的危害,想必大家都有所耳闻,甚至对于一些使用过煤炭的人来讲,身边也有一些经典的煤炭中毒例子。二氧化硫和一氧化碳是煤炭燃烧后的主要有害气体,觉得多数人在家煤气中毒,主要就是因为这两类有害气体对人体的侵害。每年几千吨煤炭会被白白的燃烧掉,很多人把它比作火力发电,可这些白白浪费掉的能源,我们真的无福消受。

②复杂性、关联性

尤其是到了上世纪九十年代,中小煤窑数量激增,到处乱采,又缺乏科学、规范的管理,也导致老火区加剧发展,迅速蔓延,新火区不断产生的局面。

最简单的方法就是”捂“,把煤捂住,与外界隔绝空气,没有氧气的参与,就没有氧化过程,就不会产生高热量,就不容易达到着火点,煤也就不会自燃了。

贺兰山的煤炭持续性燃烧和煤炭的采集过程还是有一定关联的。宁夏有五宝:枸杞、甘草、滩羊皮、贺兰石,最后一个就是太西煤,当然还有一说发菜也在其列。这种煤炭世界知名主要用于出口,太西煤主要产自贺兰山的汝箕沟矿区,这里采矿历史悠久可以追溯至清朝时期,太西煤是非常优质的无烟煤,杂质极少碳含量高。

贺兰山的煤炭燃烧

焦炭是怎么生产的呢?

《寂静岭》我相信很多小伙伴们都观看过,是一部恐怖大片,这部影片拍摄地的背景就是因为煤层燃烧而被毁灭的一座小城镇。

而对于大型煤田来说,如果发生了燃烧,那么现在来看肯定是无能为力的,既控制不了火势,也无法根治底部的燃烧,只能静静地等到燃烧完毕了,心痛也没有办法。

为什么水不能灭火,还起到了反作用呢?

水火不相容,一般也都是用水去灭火,这也是很多人看到贺兰山的煤炭一直都在燃烧,就会产生为什么不能用水直接扑灭的想法。

CO+O2==CO2+热量

③生态环境破坏与污染损失

这烧的不仅仅是煤,还是钱呢,何况如此长期燃烧下去,会产生许多的气体污染。我们知道媒是由远古的植物堆积,枯死倒伏,腐烂后变成了泥炭,经过上千上万年的堆积,在强大的压力和热能的作用下,变成了化石。

贺兰山煤炭储量足有5.8亿吨,经过了这么多年的采伐,还有一大半的储存量。目前,这些煤大约有1/4在燃烧,山体表面,不仅温度高,颜色也变得赤红。

这座著名的山峰曾在岳飞的《满江红》中有提及,它位于内蒙古和宁夏回族自治区的交界处,南北走向长度在200公里,东西宽度在20-40公里,平均海拔2000-3000米。贺兰山为石质的山地,表面少有植物覆盖,多是岩石裸露,尤其随着野生动物的长期啃食以及人们的开矿采挖,贺兰山已经是光秃秃的了。

还有一个令人痛惜的问题是不仅仅煤烧没了,土地资源破坏掉了,因为燃煤而产生的污染排放,还直接危害到当地野生动物、植物,这些损失更难以计算的。

我们怎么”捂“,方法很多,用沙埋土掩都是好办法,但要知道煤矿都是露天开采,这么大面积,你要用多少立方的土石料,大家可以展开你想象空间,这个工程量是非常大的。况且采煤的地方适合工程机械通行吗,这还需要配套的工程,想想投资就大,灭火就难。

我们要知道这是整座煤山在燃烧,不是一块煤或者一吨煤。贺兰山煤层地下的间隙较多,纵横交错,燃烧后的地层十分松散干燥。如果天下一点雨,这些雨水很快就会被煤尘吸收,而煤的燃烧是在地底下,所以水无法浇灌到这些火。

04、灭火还有其他方法吗?

下的一点雨就如隔靴搔痒,根本起不了大的作用。那么还有没有其他的方法呢?灭火有两种,第一种是直接把火扑灭,第二种是阻止火源与空气接触。

所以加了水之后,我们不但没有扑灭火源,反而还造成的火势更为旺盛。

随后伴随着生产力的发展,以及一些私营企业的发展,在当地政府的允许下,依靠着贺兰山巨大的煤炭储量,在内蒙古和宁夏的地界内,一时之间,便有许多家大中型煤矿企业应时而生,如雨后春笋一般。

另外,在人工开采的煤田中,发生燃烧现象的几率,比自然状态下要高,主要原因在于开采的过程中,有较大的概率加重煤层中煤粉以及碎煤的比例,同时还能加速煤层深处与外界的空气流通,更主要的是如果操作不规范,将明火引入地下,会率先引燃煤层上部所积聚的煤层气,从而引发较大规模的燃烧。

贺兰山地处宁夏,属于西北地区,干旱少雨,是比较缺水的地方,每一年的降水量其实比较稀少的,一年的雨水其实不足以浇灭大量燃烧的煤层,而且煤层的燃烧是非常深的,就算你能浇灭表面的火,但是深处的火也是浇不灭,同样会一直燃烧蔓延,所以通过浇水的方式行不通。

贺兰山煤层被真正作为资源开采的时间,大概是在上个世纪五六十年代。上个世纪五十年代初,为更好地应对国家需求,当时我国先后派出多支地质勘探队深入贺兰山间,短短时间之内就发现贺兰山蕴藏着巨大的煤炭资源。光煤层就发现了九层,矿区面积高达四十多平方千米,煤炭总储量约在15亿吨左右。

人们对生态修复、环境保护的认识,经历了一个由浅入深、由不自觉到自觉地转变,随着生态修复走向深入,必然还要解决很多历史遗留问题

当然也可以用水密封,煤还没有燃烧的时候,矿井里灌满水,用水隔绝了空气,同时还会起到降温作用。对于贺兰山海拔在1000多米,我们怎么把水调上去。贺兰山东部黄河从这里经过,黄河径流量还是很丰富,虽然黄河水很宝贵,用于灭火水的还是可以调用,但我们怎么调水?用洒水车,这可是杯水车薪,无济于事。所以这些办法看似简单,但应用起来非常难。

正因为刚才所提到的煤田燃烧所具备的主要特点,采用常规方法想扑灭它们可能性微乎其微,所以扑灭煤田火,在当前科学技术条件下,还是一个世界性的难题,要不然,那些已经燃烧了数百年数千年的煤田、天然气田早就被我们扑灭了。

同时煤炭层燃烧还会造成当地山体裂缝、塌陷等地质灾害。煤层的自燃还让当地的生态环境更加脆弱,过火后的土壤失去养分且土质疏松,加剧了土地荒漠化和水土流失,严重影响植被恢复,如果继续任由烧下去,那么未来表面的土地也就毫无用处了。失去土地,最终失去的是我们的家园。

(4)解决难度大

除了对人体和环境的污染,同样也会造成地质性灾害,这团地火熊熊燃烧下去,很可能会造成深层地质夹层下陷,从而导致贺兰山表面山体崩塌、陷落、裂缝等地质灾害,如果贺兰山只是一座光秃秃的山,那倒也罢。可贺兰山上有浓密的植被覆盖,经煤炭污染,这些植被的土壤环境会遭到损害,土壤养分也会逐渐流失,最终影响和破坏植被覆盖面积,加重加大荒漠化和水土流失。

煤炭是大自然馈赠我们的资源宝藏,能够产生巨大的经济效益。贺兰山每年因煤炭自燃损失10亿元,这是很直接、很严重的经济效益损失;对于当地居民来说没有享受到资源红利更是可惜,更是对周边的土地和动植物生存带来了巨大的威胁。

自上个世纪五十年代以来,在国家的扶持和当地政府的允许,人类开始有目的地对贺兰山进行了煤炭开采,伴随着施工队伍数量的增加,人类开采煤矿的举动对贺兰山形成了极大的干扰和影响。乱山开采、传统方式开采等不合理开采手段,再加上防护措施做得不到位,很多矿洞被打出来之后,造成了更大的山体空间,这就会导致地下煤层和氧气的接触面积增大。

我们进行煤矿采集当然是有利于人类的发展,但是如果不规范或者过度开采,可能会引发次生灾害,尤其是煤层燃烧是非常难以解决的事情,因为它就是难以被扑灭,不仅到来经济损失、还会造成地形的破坏同时还会污染环境,得不偿失。


而且根据历史记载,贺兰山的煤炭一直都在燃烧,也是一个延续了300多年的自燃现象,是一个历史遗留问题。

(2)那为什么会产生自燃现象呢?

世界上有不少的煤层在燃烧,有些是因为采煤操作不规范引起的,还有一些是因为地面上的火种带入地下引起的。而贺兰山煤层的大火,和采伐有一定的关系。

按照贺兰山煤层三百年的燃烧史来看,专家之所以敢说“没有可能自然熄灭”,那肯定就有其可以立得住脚的支撑点。大面积对贺兰山煤层进行开采是在上世纪五十年代后,早在这之前,这团贺兰山地火就已经开始自燃,伴随着大大小小矿洞的开挖,再加上一些矿道的疏通,只能越来越加大氧气和煤层的接触面积,一些废旧矿道没有合理填充,这对于燃烧着的煤层来讲,等同于给其提供了继续熊熊燃烧的供养疏风通道。

一,贺兰山的煤炭资源

当专家被记者问到:“您认为这种自燃的煤层有没有可能自然熄灭?”

很多人都认为,煤炭不是石油,用水是可以扑灭的。其实,理论上可以的事情,往往实际上很难做到,这也是世界性的难题。

煤层燃烧并不是罕见的事情,在世界各地各地多有发生,部分是因为采矿不规范例如工人井下取暖操作不当导致,也有地面之火未熄灭导致传入地下,当然也有自然环境的所引发,例如温度升高,达到煤炭的燃点。

贺兰山的煤炭一直在燃烧,已经持续300余年,到目前为止老火区仍旧不断发展,而新火区也在不断形成,煤炭燃烧可以扑灭,但是煤层的燃烧是世界难题,非常难以熄灭,除非附近的煤炭资源被烧完。目前已知燃烧最久的煤层是澳洲南威尔士的温根山,它已经烧了整整6000余年。

贺兰山的煤炭资源

当初贺兰山的煤火是怎么烧起来的,现在真正的原因已经没能考察了,毕竟距离现在已经有三百多年,只是据说,当年小煤窑的工人们,在矿洞里生火取暖引发了火灾。

因此,贺兰山煤田成为我国开发时间最早、开发强度最大的煤田之一,早在3、400年前的清代就已经大范围开采了。从煤田区位来看,贺兰山煤田共分为四个区,即3个石炭-二叠纪煤矿区(石嘴山、呼鲁斯台、石炭井)和1个侏罗纪煤矿区(汝箕沟)。其中,汝箕沟矿区位于宁夏北部、贺兰山中段山间腹地,也是贺兰山保护区以及外围区域煤层燃烧的主要区域。

这是很多人的疑惑,既然已经出现了火情为什么不直接扑救?其实煤层燃烧是世界性难题,很难彻底的扑灭,除非有一天煤炭储备消耗一空,燃烧自然停止。煤炭多储存于地下,如果是地上燃烧可能借助于特殊的办法进行降温扑灭,但是地下煤层毫无办法。

《西游记》的火焰山一般被认为是新疆吐鲁番的克孜勒格塔山,因为吐鲁番的这座山意为“红山”,据说当年八六版西游记火焰山的拍摄地点就选在了这座山。但其实论其真实程度来讲,中国火焰山的帽子倒应该戴在宁夏的贺兰山头上,因为贺兰山底下的那团“地火”已经燃烧了三百多年。就目前现状来看,我们依旧没有办法让这团地火熄灭,只能任其生生不息。

(一)贺兰山煤炭的价值和影响

其次,贺兰山的太西煤具有高活化学性,含有大量的瓦斯,这大量喷涌出来的瓦斯参与燃烧,也加快了煤层的燃烧速度。

另一方面煤炭自热敏感性因素。

各个国家也有相应的科学机构和科学家在研究这个课题,希望能够早日找到解决问题的方案和方法,让我们能够充分享受到大自然的馈赠,让效益最大化

总二言之:我们更应该要做的是反思。资源红利带来的快乐是短暂的,但是想要修复生态却是痛苦的、长久的,未必能够起到效果的。无论采用哪种办法,要想彻底扑灭煤层火灾都需要几年甚至更长的时间,并且重新开采变得很困难。我们在寻求发展的同时,要具备全局观念,充分地评估各方影响。我们要保护的不仅仅是自己的利益,更是地球上所有生物、大自然的利益。绿水青山才是金山银山。这也是今后在寻求幸福生活的同时更加需要重视可持续发展

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贺兰山的煤炭一直都在燃烧,为什么不能用水直接扑灭?

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