泥浆三要素
这是位于贺兰山汝箕沟煤矿区一处火区的照片
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可以看到,透过山体表面向里看去,红彤彤一片,这些都是山里面的煤层在燃烧。
根据当地煤矿公司的说法,这里煤层自燃的情况可以追溯到清朝,大概烧了有三百多年,而且烧的还是素有”太西乌金”之称的太西无烟煤。
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根据估算,现在每年光是自燃损失的太西煤,就有115万吨,相当于每年损失10亿元,并且火区影响的范围每年还在扩张,照此下去,50年后这里的太西无烟煤就烧光了!
我估计大多数朋友在听到这样的介绍后,第一个疑惑肯定是:为什么不扑灭呢?怎么能眼睁睁看着这么高品质的煤矿白白烧掉呢?
实际上当地人比你还要急切,如果能这么容易就解决煤层自燃,那他们肯定早就去实施了,所以这中间到底有什么无奈之处呢?
燃烧原因
贺兰山位于我国宁夏与内蒙古交界处,由于矿产资源丰富(煤矿、硅石矿),在上世纪五十年代,便依托丰厚的矿产,在贺兰山边发展出了一座工业城市——石嘴山。然而近些年为了生态整治,煤层自燃这一严重问题又被重新重视起来,然而这一存在三百多年的历史难题并不是那么好解决的。
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不过事情的出现必定有一个起始的原因,这个贺兰山汝箕沟煤层自燃问题的起因有两个,一个是自然原因,一个是历史人为原因。
先来看自然原因
首先煤层自燃需要经历三个时期,第一个是潜伏期,也就是暴露在空气中的煤层与氧气有充足的时间进行样氧化反应,会释放出热量,其中最为关键的是充足的暴露时长,这与煤矿的种类以及外界因素有关
其次就是自热期,在潜伏期之后,如果积聚的热量足够,那么待温度达到60至80摄氏度之间时,氧化速度就会加剧,呈现赤热状态。最后当温度升高至300~700摄氏度时,不同种类的煤就会燃烧起来,也就是最后的燃烧期。
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那么历史人为原因呢
因为刚才我们已经说了煤层自燃的必要过程和条件,因此历史人为因素自然是加剧了这个过程中的某个环节或条件,而事实上也正是如此。
根据记载,历朝历代都会在造小窑开采煤矿,而有些开采工人则会矿井下或地面上生火取暖却忘记完全将火熄灭,这就加剧了煤层自燃的发展速度,导致在清朝的时候首先出现自燃现象。
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但实际上加剧程度最严重的还是近几十年,由于开采技术的进步,以及小煤窑的四起,导致历史遗留下的着火区面积迅猛扩张。以至于今天在汝箕沟矿区中分布了25处火区,火区总的影响面积已经占整个汝箕沟矿区面积的12%,而且还在以每年15米左右的速度向四周延伸
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解决办法
学过中学物理的朋友,应该都有印象,燃烧三要素分别是可燃物、助燃物、着火源,对应于汝箕沟煤层,那就是煤、空气、自燃前期积聚的热量。因而我们得想办法去掉一些因素,那么自燃现象就可以解决了。
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这时候有人会说:这不简单,直接灌水不就得了?
这个听上去很正确的办法,但实际上却不可行,先不谈火区面积过于广大,短时间几乎不可能调取足够的巨大水量,其次不足的水量甚至还会助长火区蔓延的速度,为什么呢?
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因为不足量的水与炽热的煤层接触后,反而会产生水煤气,也就是产生一氧化碳与氢气的混合气体,如此一来,非但达不到熄灭的目的,还会扩大火区。
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澳大利亚某煤矿 边烧边挖
那该如何是好呢?
目前提出的灭火方案有两个,分别是“注浆灌浆”和“剥离+注浆灌浆”,简单来讲,其中的“注浆灌浆”指的就是是当比例调配的泥浆注入煤层,起到隔绝空气和吸热降温的作用,那么自燃现象就会消失了。
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但对于有些火区,因为出现了地面大面积明火等因素,导致必须要先剥离浅层煤层,才能实施注浆灌浆,说白了,就是必须要把表层的煤给挖掉运走才行,然而考虑到目前已经在进行生态治理工作,万一再出现某些偷挖盗采的现象,破坏治理成果,毕竟以前在灭火工程中就出现过这类坏现象,因而还是有担忧的。
然而时代在发展,社会在进步,虽然这是一个历史长期遗留,并且治理难度极大的事情,但终归必须要得到解决,坚定的决心,强大的执行力,就让我们静待最终的成果吧。
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