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能源，是人类历史发展的助推剂，从原始的照明取暖到如今的电力信息化时代，都离不开能源的利用。 在历经了第二次、第三次工业革命后，以化石能源为代表的主要能源的基础地位已经无法撼动，是我们现代工业赖以生存的发展基石。 因此，我国十分重视化石能源的储备和利用。其中，煤炭作为一种珍惜的不可再生资源，在我国的产量和需求量都十分巨大，到如今，煤炭已然成为了我国工业发展的骨骼和血液。
我国横跨宁夏北部的贺兰山，就是一座煤矿资源十分丰富的宝山。它阻挡着来自腾格里沙漠的风沙，抵挡了西北冷气流的侵袭和潮湿东南风的前行。 它庇护着“塞上江南”之称的宁夏银川，为其造就了一道天然的屏障，在其东侧山脚下，还流淌着华夏文明的“母亲河”——黄河。 在这里，有“太西乌金”之称的优质无烟煤炭资源，被视为煤中之王，具有低灰、低硫高发热的特性，燃烧效率十分惊人。 除此之外，贺兰山上还有多种矿产：硅石、石英砂岩、黏土岩；丰富的矿产资源带来的经济红利，使山下的工业城市——石嘴山市逐渐崛起。
但由于人们不断地进行挖煤开矿，严重影响了其自身的生态环境，三百多年前贺兰山地下煤层自燃的大火烧到如今，有的已经燃烧到了地底三百米左右，火区多达二十五处，影响面积超过3.3万平方公里。 据估算，贺兰山煤层平均每年因自燃而损失的煤高达115万吨，这使得一年的经济损失就多达10亿元，如果继续让火势蔓延下去，不出五十年，这里的煤层将会被烧得一干二净。 在经济和环境造成如此之大的损失同时，我们不禁思考，煤层是怎么烧起来的？为什么扑不灭？究竟是什么导致了悲剧的发生呢?
煤层为什么会燃烧？要弄清楚煤层燃烧的原因，就要先了解煤层是如何形成的。煤炭，最初是远古植物们的腐化层。植物们在光合作用的过程中，除了将二氧化碳转化为氧气，其中的碳元素也被转化为有机物。 在植物们腐烂之后，经过时间的演化，地壳将其卷入高温高压的挤压环境，植物中的碳便炼成了黑色沉积岩，也就是我们所熟知的煤炭了。煤炭主要通过燃烧的方式释放出能量，质量越好的煤炭发热效率越高，也越容易发生自燃。 像贺兰山煤层自燃这样的能源自燃事件并不是个例。上个世纪七十年代的苏联，在其帮助土库曼斯坦勘探天然气的时候，就因天然气钻井所在地的坍陷形成了一个直径七十米，深度二十米的深坑。 坑中还在源源不断地释放天然气，燃烧至今仍然保持着熊熊烈火，被称为“地狱之门”。贺兰山煤层自燃的原因，主要有自然因素和历史人为因素。
从自然因素来看，煤层的自燃要经历三个时期：潜伏期，自热期，燃烧期。其中，潜伏期的煤炭是指煤炭长时间与空气接触，与空气中的氧气产生氧化反应的过程。 一般情况下，深埋地底的煤层都无缘接触空气，但随着人类活动的开采，煤炭逐渐暴露在空气之中。 只要暴露的时间够长，空气流速适中且含氧量充足，且呈碎裂状态堆积存在，就能够大大增加了氧化反应的可能性。 除了空气，光照也是一种直接的加热手段。夏日正午的阳光，其热量甚至能融化沥青路面，烤熟鸡蛋。
由于比热容的差异，阳光对地面的加热速度甚至远远高于加热气温的速度，那么暴露在空气中、身处于地面的煤炭，也更容易得到阳光的升温加热。 煤炭在满足空气暴露时间的条件下，就会进入自热期。氧化聚集的热量在达到七十到八十摄氏度过后，氧化速度会进一步加剧，煤炭自身的温度也会迅速升高。 在达到300到700摄氏度时，煤炭就进入了最后的燃烧期。而贺兰山地区的煤矿经过长时间开采外露，必然会与空气和阳光进行亲密接触。 再加上贺兰山的煤矿本身具有高活性和足够的瓦斯含量，这会导致其自热速度更加迅速，并且燃烧的传递效应也更加明显，最终导致整片煤层的燃烧。
历史人为因素也加剧了贺兰山煤层的燃烧。中国自古以来都进行过对贺兰山煤层的开采，但由于当时的防范意识和对煤炭的科学研究都极其单薄。 煤炭工人在矿井中进行明火取暖的情况时有发生，常常因火种未完全熄灭而导致煤层自燃。 但当时的自燃都是小范围发生，因此并没有引起人们太多的重视。直到近几十年来开采技术的革新以及工业时代的到来，加剧了人们对贺兰山煤矿的开采。
早期的小型煤窑监管不到位以及人们对煤层的破坏挖掘，历史遗留下来的着火区面积迅速扩张。 这就导致贺兰山煤层火势加剧，很快演变为如今的局面。单靠自然因素很难形成如此大范围的煤层自燃，历史人为因素也直接助推了悲剧的产生。 如果不是人为的煤窑开采导致煤炭外露，以及采空区和废旧巷道为火区提供了适宜的通风供氧渠道，并让其呈碎裂堆积状态存在，也许情况会好很多。
煤层燃烧带来的影响贺兰山煤层燃烧三百多年，除了客观上每年亏损十亿的经济损失，对生态环境造成的影响显然不容忽视。 煤层自燃的过程中会释放出大量的一氧化碳、二氧化硫等有害人体健康的有毒气体，以及PM2.5,贺兰山排放出来的气体更是高达一点二五万吨左右。 这不仅影响了当地以及附近的动植物，还给当地人带来了很大的健康问题。据统计显示，贺兰山附近的人罹患呼吸道肺部疾病以及肠胃癌的概率比外地人要高很多。
而且地底无尽的高温燃烧，导致土壤的水分和养分都流失严重，除了时常发生山体滑坡等水土流失的地质灾害，当地植被和生态环境都遭到了严重的破坏，沙尘暴的肆虐和风沙的侵袭也卷土重来. 这样的情况不是个例，在美国的煤矿开采城市森特勒利亚镇，因煤炭工人的不慎操作引发了煤层火灾，而这座小镇刚好处于煤层之上。 其被大量高温有毒气体所环绕，动植物死亡严重。到现在，森特勒利亚镇已无人居住，成为鬼城，而地下的熊熊烈火依然燃烧至今。既然煤层燃烧会对人类本身和自然环境带来如此大的危害，为什么人们不想办法扑灭它呢？
能否扑灭煤层燃烧？其实，不是人们不想扑灭，而是根本扑不灭，否则这些能源火灾根本无法燃烧到如今。扑灭火灾最常见的办法就是用水浇灭，但是这个情况并不适用于大范围的自然火灾，煤层自燃也是同理。 在自然火灾里，具备相当充足的燃烧物温度和燃烧时间，用水来进行浇灭的行为，从效率和效果方面来讲都是杯水车薪。 煤炭燃烧的特殊性导致其更难被水浇灭，这是因为碳在燃烧时加水就会得到氢气和一氧化碳，这两种物质在高温下会被点燃。
因此在煤层这样级别的煤炭燃烧时，如果不能保证迅速使煤层降温，那么用水浇灌只会产生更多助燃剂，等于火上浇油，加大煤炭的燃烧区域。 所以每次下雨都会加剧贺兰山煤层燃烧的程度。那么，如果采用隔绝氧气和助燃物的方法，能否行得通呢？贺兰山的优质煤炭“太西乌金”，由于自带瓦斯，甚至不需要氧气的助燃都能进行燃烧。 因此隔绝氧气和助燃物的方法对于贺兰山煤层燃烧来说效果都不大。因此，扑灭难度十分巨大。
应对措施不过我们也不会轻易放弃，眼睁睁地看着它燃烧殆尽。庆幸的是，在国家的指导研究下，我们已经研究出一套专门应对煤层自燃的治理方法。 首先就是通过“灌浆注浆”，将一定比例的泥浆与不可燃物混合灌入地下燃烧区，减少煤炭与空气接触的同时使其冷却。 但由于地底地形复杂，泥浆混合物不好控制，阻燃效率并不高。于是在此基础上升级为“剥离+注浆灌浆”的方式，先对地面出现大面积明火的区域进行浅层煤层的剥离。 同时建立防火隔离带，再实施注浆灌浆；在建立防火隔离带的过程中，还能顺便挖煤获取收益，可谓是两全其美。
再后来，为了提高阻燃效果，专家们又研发了一种具有高效吸水性和保水功能的高效阻化剂来进行氧气的隔绝。 除了在火源地进行阻化填充，在可能发生自燃的矿区也提前进行阻化剂的填充，防患于未然，其防治效果十分明显。对火源地的应对措施固然要下功夫，但是根本上的生态治理和管控问题也同样重要。 为了保护贺兰山的生态环境，已经关闭了大量的矿区，并加强了对于非法偷采情况的监管。如今在国家的努力之下，已经扑灭了近四分之一的煤层火区，贺兰山的火灾形势逐渐好转。
结论贺兰山煤层燃烧三百年之久，所带来的经济损失和环境生态破坏不可估量。这也启发了我们人类对于开发自然环境的反思；与自然和谐相处，我们还有很长的路要走。 经济效益和生态效益如何抉择？所谓“金山银山，不如绿水青山”，希望通过时间的演化，我们终将战胜煤层的自燃问题，使得贺兰山的生态环境能够得到有效改善，重新变回曾经的秀美之地。 |
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第二次工业革命示意图
贺兰山
贺兰山煤矿丰富
煤层燃烧
煤层燃烧
煤层燃烧原理示意图
贺兰山煤矿开采
煤层燃烧
贺兰山煤层燃烧对环境污染严重
森特勒利亚镇
煤层燃烧很难扑灭
