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宁夏贺兰山煤炭自燃300年,每年烧掉近十亿元,为何不用水浇灭?

在我国宁夏有一条著名的山脉——贺兰山脉,它与大兴安岭、阴山、祁连山一同构筑了中国北方的天然地理分界线,在它以西是广袤的荒漠戈壁,以东是中国西部最耀眼的“塞上江南”,它庇护着周围的万物生灵,见证了中国北方的沧海桑田、风云变幻。

贺兰山盛产煤矿,但贺兰山中的煤矿中有一个世界难题一直困扰着众多专家,那就是自燃了300多年的煤层。据初步的统计,因为贺兰山的煤层燃烧,每年损失将超过10亿元,那么凭借现在的科技水平,为什么连一场大火都无法扑灭?

自燃的贺兰山煤层

宁夏贺兰山盛产“太西无烟煤”,这一稀有煤种因具有低灰、低硫、高发热量等“三低六高”特性,被誉为“煤中之王”“太西乌金”。因为自燃每年都要损失大量这种优质煤,实在令人感到惋惜。

据相关资料记载,贺兰山煤层自燃迄今已有300余年历史,由于历史悠久,关于贺兰山煤层究竟是怎样烧起来的问题并没有确切的答案,其中流传最为广泛的说法是人为因素导致的。

据记载清朝时期,许多工人会在贺兰山中的小煤窑中挖煤,他们在井下挖煤或者在地表有时会烧火取暖,但在取暖之后由于火苗未被完全熄灭,导致煤层被引燃,火势逐渐向下蔓延,最终造成了贺兰山煤层的“自燃”。

另一个说法就是煤层的确是“自燃”导致的。煤碳实际上并不是碳单质,而是由无数种有机化合物形成的混合物。煤炭在如果表示暴露在高温条件下会逐渐分解,产生可燃性气体,同时会和氧气逐渐发生氧化反应。在缓慢氧化的过程中热量也会逐渐积聚,使煤层升温,升温后的煤层又会进一步加快分解速度,形成恶性循环,最终导致煤层温度超过煤炭燃点从而发生自燃现象。

贺兰山平均海拔近3000米,太阳的辐射强度很大,很容易导致地表形成产生高温,所以这个说法也有一定的道理。

其实在上世纪七八十年代,贺兰山煤层燃烧的区域并不广,但到了上世纪九十年代,贺兰山区中小煤窑到处乱采,在开采的过程中会进一步导致火区蔓延。

目前贺兰山煤层燃烧区域主要分布在汝箕沟矿区28平方公里范围内,在这些区域一共分布着大约25个燃烧区域,燃烧的煤层最深可达到地下280米,并且现在还在不断向下蔓延。

贺兰山汝箕沟矿区的太西煤探明储量为5.8亿吨,自燃的三百年中,这些煤炭被大量消耗,目前还剩约2.7亿吨。

为何不想办法熄灭燃烧的煤层?

煤层的自燃每年不仅造成大量煤炭资源浪费,同时还给环境带来了严重的污染。其实专家们一直都想要熄灭贺兰山中的火焰,但熄灭难度太大,现在根本办不到!

肯定很多人会想,这有什么难的,直接用大量的水浇灭不就可以?事实是真的不行。如果用水去灭火,不仅不能将火熄灭,反而会助长煤层中的火势,使火变得更大。

之所以会有这种反常现象主要是贺兰山中的煤燃烧火势太大,想要浇灭需要一次性灌入大量的水。如果提供的水不足,那么这些浇入的水还会与高温煤炭中的碳单质反应,生成一氧化碳和氢气(这也是水煤气的反应原理),这些可燃性气体在高温下会产生巨大的火焰,将进一步扩大火势,所以用火浇灭自燃煤并不可行。

我们知道,想要灭火,另一种常用的方法就是隔绝氧气,那么可以将自燃的煤密封住,将这些火给“憋”死吗?很可惜,理论上可以,但实际几乎无法做到。

主要有两个原因:

第一,由于矿区开采遗留了大量的废旧巷道和采空区,使地表的大量空气可以通过这些通道进入地下,能够为燃烧提供大量的氧气。

第二,煤炭燃烧产生的高温会导致岩土分解开裂,结构变得松散,导致空气更容易透入地下,因此在这种岩层条件下,根本无法对地下煤层进行密封,隔绝氧气熄灭火焰。

最后即使某个火区被熄灭也不能够保证该区域不会继续复燃,贺兰山汝箕沟矿区中的25个燃烧区域内部很有可能是相通的,因此即使花费高代价熄灭其中的一部分,最后也很有可能会是徒劳,所以目前对于贺兰山自燃的煤层,目前也是束手无策,不过还是希望能够早日找到更好的灭火方法,解决这一难题,不要再白白浪费这么多煤炭资源。

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