贺兰山煤层自燃为什么不能灭火

在内蒙古与宁夏的交界处，有座贺兰山脉，庇荫银川，阻挡沙漠。

除了是重要的生态屏障与地理标志，贺兰山还是一个重要的煤炭产地。但就是这个山灵水秀的地方，来自地下的火却已燃烧了300余年。

贺兰山

自燃数百年，负面影响远超每年10亿人民币

坐落在贺兰山西北的汝箕沟矿区产的煤，属于无烟煤，因地得名“太西煤”无烟煤成煤于古生代的石炭纪和二叠纪，煤化程度深，含碳量高。

太西煤

清朝后期时，汝箕沟附近的煤层便已经开始自燃。至今已燃烧300多年。

目前剩余2.7亿吨煤矿储量，受火区影响的在6700万吨左右。每年燃烧范围扩大约15米，燃烧优质无烟煤115万吨，至少损失10亿元人民币；50年后，这个地区可能就没有煤矿只剩煤灰。

贺兰山脉，左上区域明显发黑的是采煤区

煤炭燃烧时，会释放大量的氮氧化物（其中包含一氧化氮）二氧化硫，二氧化碳，一氧化碳和pm2.5与pm10等。

二氧化硫随着煤炭燃烧进入云层，溶于微小水滴，形成亚硫酸，亚硫酸在燃烧排出的pm2.5的作用下氧化，生成硫酸。这时候云层的小液滴均呈酸性，飘到哪个位置，便会降下酸雨。

一氧化氮进入空气后与空气中的氧气聚合，形成二氧化氮。二氧化氮又能与云层中的小液滴作用生成硝酸和一氧化氮，雨水酸化，酸雨的强度又提升了。

二氧化碳就不用多说了，著名的温室气体。与云层中小液滴作用，生成碳酸，雨水酸化。一种煤的燃烧，能放出三种导致酸雨的气体。

酸雨危害松林

一氧化碳容易在煤不完全燃烧的时候生成，煤层的燃烧恰好符合这一点。很多煤层燃烧的时候深度都比较深，会释放大量一氧化碳，一氧化碳气体具有毒性，上个世纪很多北方人家冬季取暖不通风，一氧化碳中毒致死不在少数。

pm2.5和pm10，是煤炭燃烧产生的产物之一，是直径小于2.5和10微米的小颗粒。2000-2012年左右常出现的某地“雾霾”基本上就是pm2.5组成的。这类可吸入颗粒物，会对人的呼吸系统健康产生影响，指数越高则影响越大。

空气中Pm2.5过量

煤炭不受控地燃烧持续300年，对周围环境，气候，人的身体健康都产生了负面的影响，可以说有百害而无一利。目前也无法对这样的煤层自燃加以利用。

这样算来，损失远远不止每年的10亿人民币。

目前还没有能力将煤层大火扑灭，暂时只能任其燃烧

其实，大约在清朝的时候，人们看到贺兰山的煤在燃烧，肯定也是想要将其扑灭的。但是这真的有这么容易吗？

煤层燃烧

小时候玩过火的朋友们都知道，烧一堆木头或者蜂窝煤。基本上需要同等体积的水才能将其扑灭。

澳大利亚天干物燥，发生的山火灾情甚至还需要数月才能扑灭。海底火山，历经数亿年，照样也没被海水浇灭。

汝箕沟矿区，如今有25个着火点，整个火区面积3.32平方公里，相当于462个足球场的面积，这还是仅仅算的平面面积，目前煤层有在表层燃烧的，有在深层燃烧的，因为煤层结构复杂，燃烧的煤层又不好探测，深层燃烧的体积尚不非常准确，但肯定的是不止像熄灭3.32平方公里的平面着火那么容易。

专家也就煤层自燃的事情讨论过，但没有任何进展。方法有是有，但是只能对付面积小，情况简单的煤层自燃：

• 灌水法

用水灭火也仅仅适用于部分情况的的火灾。贺兰山煤层自燃就好像一个巨大的熔炉，深度超乎想象，如果想用水来熄灭它的火，需要短时间内灌注大量的水，而且煤层燃烧时用不足量的水去浇它，会产生一氧化碳与氢气的混合气体，会造成更剧烈的燃烧甚至爆炸。

灌水法

• 注浆灌浆

注浆灌浆，通俗的讲就是拿土灭火。向燃烧的煤层内注入大量的水泥混凝土或者泥沙浆，用泥沙浆填满煤层的缝隙，以达到隔绝空气，阻断燃烧的效果。但此处地质情况复杂，岩层由于长期高温煅烧变得疏松，空气依然能找到通道进入。

注浆灌浆

• 剥离加注浆灌浆

因为部分地区煤层深厚，表层地面煤层正在燃烧，所以必须先将表面正在燃烧的煤层挖走，再进行注浆灌浆，才能有效扑灭煤层自燃。

这些办法都具有一定可行性，但因为汝箕沟矿区地质复杂，情况不同其他火区，目前还暂时没有能力将汝箕沟矿区的煤层自燃扑灭。

且太西煤化学活性和燃烧产生瓦斯的量较高，大量瓦斯加入燃烧，采空区面积增加，火区蔓延更快，运输流动时更容易引燃其他区域。

煤层怎么就自己着火了？

煤这种矿物，接触过的人就会知道，它并不易燃，用打火机或者小的火源去引燃，煤并不会燃烧。那么煤矿又是如何自燃了？

煤的自燃分为三个时期，三段变化。

1. 潜伏期：表层的煤与空气接触，与氧气发生氧化反应并且放出热量，这个时候的温度并不高，大概最高在50度上下，煤的自燃潜伏期和煤化程度，外部条件有关，褐煤几乎没有潜伏期，烟煤则潜伏期较长。
2. 自热期：随着温度的升高，氧化速度逐渐提高，温度逐渐在煤层中积累，超过临界温度60-80度后，煤开始干馏，生成各种如氢气，一氧化碳等火灾气体，到达燃点后便开始燃烧。
3. 燃烧期：燃烧期的煤层释放大量热量，火源温度能达到1000摄氏度以上，有时会有明火出现。

燃烧期

当然，有一部分说法是清代时，矿产生产管理不严格，一部分采矿工人从矿井中或者煤周围使用明火，导致煤层被引燃一直燃烧至今。

这个说法如今已不可考。没有明确史料表明是人为因素导致煤层燃烧。

在过去几十年中，国内煤矿行业迅速发展，贺兰山煤矿大量被开采，山中空洞，破面增多，致使煤与氧气接触面积增大，更助长了自燃的速度和面积。

燃烧的煤能就地利用吗？

煤层燃烧这么多年，每年烧掉无数优质无烟煤不说，还白白放跑了这么多的热量，这些能量不能加以利用吗？

澳大利亚新南威尔士洲，位于澳洲东南部，这里的温根山煤层自燃已经持续了6000年，至今未扑灭。美国宾夕法尼亚州，森特勒利亚镇，1962年煤层燃烧至今。世界各地有几千处煤层燃烧，但利用起来却难上加难。

首先不能做温泉。温泉是地热，也就是岩浆加热地下水，地下水热胀冷缩涌上地面形成的，或者是地壳薄，地热直接加热地表水体形成。温泉首先要有水和可以存住水的地质构造。汝箕沟地区为采矿区，地层支离破碎，岩石多空隙，煤层燃烧产生大量有毒有害气体，别说温泉了，人都不合适在这里居住。

其次，地热发电也不太行。地热发电需要有相对稳定的地热热源，才能利用地热建发电厂发电。煤层自燃虽然热量足够，但不稳定，建的发电厂总得挪地方，而且也无法在高温的地区建设工厂。

地热发电站

正在燃烧的煤层无法开采利用吗？答案是可以，但利用有难度。澳大利亚的煤层自燃后，人们决定和火焰抢时间，正在燃烧的煤炭也会用铲车铲起，灭火后再进行销售运输或者使用。但汝箕沟矿区部分自燃煤层位于地下，无法进入工人和机器开采，地上燃烧的部分，也因高温会造成人员和机器损失而利用率不高。

燃烧着的煤矿

不过，时代在发展，社会在进步，人类社会的科技发展到如今日新月异，进步飞快。相信燃烧了几百数千年的煤层，总有一天会因为渺小的人类的力量，而停止它灼热的呼吸。

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