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贺兰山煤层自燃300年,每年烧掉10亿元,为什么不用水扑灭?

 地理那些事 2021-02-10

土库曼斯坦境内的卡拉库姆沙漠中部,有一个达瓦札巨洞(Derweze),直径约50-100米的大洞,这是1971年前苏联的地质勘探队在钻探时,由于钻探装置下方发生坍塌造成的,同时还伴有有毒气体外泄。

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当时随行专家便立即决定将大坑里的气体点燃,以便等这些气体燃烧殆尽之后再进入洞里继续勘探。但是出乎专家们意料的是,这场人为的大火并没有在几天内熄灭,直到今天已经过去了快50年大火却还在继续燃烧,每年的损失高达近500亿元,因此这里也被人们称之为“地狱之门”。

其实在我国也有几处“地狱之门”,比较有名的就是位于青藏高原昆仑山区的那棱格勒峡谷,进入到这里的牧民绝大多数都莫名失踪或死亡,不是尸体焦糊就是白骨堆堆,很少有活着出来的。

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除此之外,贺兰山的汝箕沟矿区煤层自燃现象,也与土库曼斯坦的“地狱之门”有点类似,不过时间更久,据有关资料记载自清朝开始迄今已燃烧了300余年,且每年还在以14米-16米的速度向周边蔓延。

宁夏的“父亲山”

贺兰山大致呈南北走向,北起巴彦敖包,南至毛土坑敖包及青铜峡,俯瞰黄河河套和鄂尔多斯高原,南北全长约220公里,东西宽约30公里左右,海拔约2000~3000米,是我国宁夏回族自治区西北的一条重要山脉。

作为我国一条重要的自然地理分界线,分割出了两个完全不同的地貌区域,它的西北面是荒漠戈壁,而东南面则是平缓的丘陵和平原,并且在贺兰山东侧的山脚下,流淌着孕育了华夏文明的“母亲河”黄河,它将携带的泥沙和养分沉积在了贺兰山下,造就了黄河上游的第一大平原至宁夏平原,因而雄峻秀美的贺兰山也被誉为宁夏的“父亲山”,对银川平原能够形成“塞上江南”和“千里黄河富宁夏”有着十分显赫的功劳。

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贺兰山如同一道天然屏障,这里既是我国河流内流区与外流区的分水岭之一,也是我国的季风气候与非季风气候的一条重要分界线,而且还是我国半农半牧区与纯牧区的界限,我国的200毫米等降水线也恰好经过这里,是干旱地区与半干旱地区的一条自然分界线。

更为重要的是,在贺兰山山势的阻挡下,既阻止了潮湿的东南季风西进,也削弱了西北冷气流的东袭,造成东西两侧形成两种截然不同的自然景观,而且又遏制了我国八大沙漠排名第四的腾格里沙漠的东移蚕食,因而造就了沃野千里、稻花飘香的宁夏川,形成了富饶美丽的“塞上江南”。

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不仅如此,贺兰山还是一座蕴藏丰富矿藏的宝山,既有优质煤炭和硅石资源,磷灰岩、石英砂岩、灰岩、粘土岩等矿产,宁夏石嘴山市就是在贺兰山下崛起一座新型工业城市。不过,由于挖煤开矿的持续进行,不断释放资源“红利”的背后,也让贺兰山满目疮痍、伤痕累累。尤其是地下煤层自燃的不断蔓延,不仅释放出有害气体,而且还破坏林地危害动植物资源。

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贺兰山煤炭资源非常丰富,而且像汝箕沟矿区还盛产“太西无烟煤”,这是一种被誉为“煤中之王”、“太西乌金”的煤炭,具有低灰、低硫、高发热量等“三低六高”特性,主要用于冶金、化工等行业。

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然而,据相关资料记载,由于历代小窑开采时,工人在井下取暖或地面火未熄所致,汝箕沟矿区煤层自燃现象距今已有300多年了,火区多达25处,影响总面积已超3.3平方公里,每年约有115万吨的太西煤白白烧毁掉,已累计烧毁煤炭约3.45亿吨,相当于每年损失约10亿元人民币。

煤层为什么会发生自燃?

当煤层具备了以下3个条件时,就非常容易出现自燃现象从而引发火灾

1、有自燃倾向性的煤呈碎裂状态堆积存在;

2、通风供氧维持煤的氧化过程不断地发展;

3、碎裂状煤层在氧化过程中生成的热量被大量积蓄,使得温度不断升高,进而达到使煤炭着火的温度。

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而贺兰山处在我国干旱与半干旱区的分界线,总体上气候较为干燥少雨、日照充足,有利于地表积温,不过这里煤层自燃主要是伴随着小煤窑的开采而逐渐出现的,那些废旧巷道和采空区为火区提供了良好的漏风供氧通道,再加上太西煤本身就具有高化学活性、高瓦斯含量等特点,煤层着火后不可能自然熄灭,除非煤炭完全被烧完。而且太西煤的变质程度非常高,再加上瓦斯含量大,因此除了煤炭在燃烧外,瓦斯大量涌出也会参与燃烧,从而使得火区燃烧速度大大加快了。

贺兰山自然煤层能用水扑灭吗?

很显然,贺兰山煤层自然是无法用水直接扑灭的,不然一场暴雨(透雨)就能将其终止,不可能持续燃烧300多年,至今都未曾被熄灭。而且在煤炭层这种大规模过激的燃烧中,一点水不仅连隔靴搔痒都不如,而且还会产生“水煤气”,起到了助燃的作用,反而加剧了煤层的燃烧。

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既然无法用水扑灭煤层自燃,就还得从燃烧的三要素,即温度、空气、可燃物上做文章。

目前我国乃至世界采用的方法大致有,进行泥砂灌浆将地表封堵,起到减风降阻的作用,延缓煤炭燃烧;在煤炭采空火区地表进行钻孔,压注高分子复合胶体泡沫(增强剂为粉煤灰)来降低火区温度,同时还能起到为碎煤隔氧的作用等,靠这些方法,因埋藏浅、燃点低而发生自燃的新疆9处重点煤层已完成灭火任务,累计治理灭火面积207.9万平方米,保护煤炭资源1.6亿吨。

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