二手同步碎石封层车:[转载]地火为何百年不熄？

[转载]地火为何百年不熄？

[按]除煤自燃产生地火外，还有油气和胶状硫铁矿会产生地火。煤炭自燃地火实质上是煤的氧化过程:1）因吸收空气中氧气，煤组成物氧化生热，被水湿润，放出湿润热；2)煤炭中黄铁矿，特别是胶黄铁矿，氧化为Fe2O3和SO3，放热，有水时形成硫酸，加速煤氧化，促进煤自燃。煤自燃6个不同阶段：1）煤水物理吸附阶段：水被煤吸附会放热，即润湿热；2）煤水化学吸附阶段：可使煤从环境温度升至70℃，煤吸附氧气产生过氧化物和CO2等气体，放热量 5.04～6.72J/g；3）煤分解阶段：若煤温达 70℃会分解，产热量16.8-75.6J/g；4）自燃煤氧复合物生成阶段：生成稳定的煤氧复合物，反应温度150- 230℃，生热量 25.2～003.4J/g；5）自燃初始阶段：煤温达 230℃时，煤反应热 42～243.6J/g；6）自燃快速阶段：依氧气供应充足与否，可发生干馏、不完全燃烧或完全燃烧。

地火为何百年不熄？
来源：中国矿业网 作者: 刘 杨

红色的土壤，酥脆的岩石，大地笼罩着白烟，到了晚上可以看到地面闪着红红的小火苗。在我国新疆、内蒙古等地的北方矿区，常常可以看到这样的景象，这就是地下煤火。目前我国燃烧着或曾经燃烧的火区有56处，面积约720平方千米，其中正在燃烧的火区面积有17平方千米至20平方千米，每年烧掉煤炭资源约1000余万吨。

我国的地下煤火从明清时期开始，有的已燃烧了上百年，浪费了大量宝贵的煤炭资源。某国外媒体评出的全球五大持续生态灾难，我国煤火赫然上榜。是什么原因引发煤田大面积起火？地火又为什么如此难以熄灭？

地火，亦称地下煤火，是指埋藏在地下的煤层燃烧，并逐步蔓延发展，形成规模较大的煤田火灾，专业术语称之为“煤炭自然发火”。

煤炭自然发火的机理说法较多，业内比较公认的是“煤氧复合作用学说”。按照这一学说，煤在自然环境中与空气接触，吸附氧气并发生氧化作用，氧化产生的热量使煤炭逐渐升温，当煤层中产生的热量大于散发的热量时，开始聚热增温。煤炭明显升温的特征值，一般认为在60℃至80℃之间。在这一温度阶段，煤的热效应明显，并开始出现干馏反应，生成芳香族碳氢化合物和一氧化碳等可燃性气体。

当温度继续升高，外在、内在水分蒸发，热解作用加速进行，煤开始出现冒烟现象，当升温达到煤自燃临界值时，就开始着火了。这一阶段除温度升高外，还会生成一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体。地下煤火多发生在煤层的露头位置，也就是接触空气的位置。此外，煤矿井下的采空区，‘煤柱’部分因矿压而形成很多裂隙，空气容易进入，也是煤易发生自燃的地方。

我国北方地下煤火按发火时间可分为史前火、唐清火和现代火。

史前火发生在地质历史时期，它是地质构造运动或古气候等自然因素作用而引起的，常分布于区域性大断裂附近或煤层露头处，现在早已熄灭。

唐清火发生于古代和近代。据记载，我国从唐朝开始有采煤行业，但直至清朝，采煤工艺一直发展缓慢，只能开采近地表的煤层，矿井很浅，为煤火发育提供了条件。这段时期，在气候及人为作用下引发了许多煤火，其中一部分已经熄灭，而埋深较浅的近水平煤层，煤火则继续燃烧。

现代火形成于现代，主要由煤层自燃和人为两方面原因引起。人为原因主要是上世纪50年代末以来乱采滥挖，也有少数埋深较浅的煤层燃烧与开采方法有关，如内蒙古乌达煤田的“长壁式”开采方式，开采范围大，采空区地表塌陷严重，煤层上覆岩层又薄，很容易形成裂隙，令煤矿与地表空气流通，成为漏风供氧的主要通道，为采空区自然发火创造了条件。

地火能否熄灭？答案是肯定的。从1980年代开始，我国地下煤火的灭火工作就被提上日程。1992年，我国颁布了世界上第一部《煤田火灾灭火规范（试行）》，对地下煤火灭火设计及施工以及熄灭的技术标准等作了具体规定。

熄灭地火最直接的方法是用水灭火和在地火发生初期挖除火源。水和黄泥混合的泥浆是很好的灭火材料，泥浆可以堵塞通风管路，水传递黄泥到达一定的位置，水分干了，就地堵塞，窒息火灾。新疆治理地火主要采取的措施就是注水、注浆、挖除火源和沙土覆盖等方法，先后扑灭了哈密大南湖、艾维沟、铁厂沟、奇台北山、阜康白杨河等火区的地火。

一些地火被成功扑灭，但还有一些仍在燃烧。卢鉴章表示，地下煤火熄灭之后，如果开采过火层之下的煤层，导致空气进入，是很容易引起上层煤火复燃的。

有煤的地方就有煤火。然而从世界范围来看，煤火主要发生在印尼、中国和印度。印尼地矿部官员表示，仅印尼就有超过1000处的地下煤火在燃烧。煤火燃烧数十年造成周边地区长期干燥，森林火灾不可避免，这可谓险上加险，对于灭火则是难上加难。地面煤火最终可能被雨水浇灭，但是任地下煤火自生自灭无异于天方夜谭，需等到耗尽煤层，或碰到大面积的地下水带。煤火困扰印尼已经20多年，自从1982年厄尔尼诺现象引发干旱煤火燃起以来，现已扑灭确认263处中的106处。煤火日益普遍的趋势源自诸如焊接、爆破等井下活动，有时矿工在井下随意扔只烟头都可能引发煤火。专家说：“煤火，时常出自某人之手！”

国外正在研究熄灭地火的新方法，一种是用航空发动机的排气形成没有氧气的惰性气体，使之进入煤层空间，长时间的惰性化有助于防止煤层自燃。这些气体不可燃，不增加氧气供给，可以达到窒息、缓燃的效果，但需要长时间运行，还需要随时监控地下的漏气状况。还有一种方法是用抗热型的含氮泡沫，把地下空间迅速填满，固定空气，防止流动。燃烧没有氧气，地火就熄灭了。

地火能不能预警预报呢？答案同样是肯定的。如果在煤矿井下看到水蒸气凝聚在煤壁上，形成水珠，俗称“煤壁出汗”，或者嗅到煤油味、汽油味、松节油味或焦油味，都是煤田自燃的外部征兆。但是这些现象出现的时候，往往地下煤火已经开始燃烧。如何在地火发生之前监测到它呢？卢鉴章说，可以通过人工取样，也可以在井下安装束管系统，定期抽取矿区气体样品，进行化验分析。

煤在自燃过程中会在不同的阶段产生一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体。人们可通过对煤炭释放气体分析，判断煤炭是否自燃以及自燃的程度，采取预防措施，防止大面积地下煤火的发生。

有了治理措施和监控措施，我国地下煤火正在减少，并将继续减少。迄今，仅新疆一地已经有7个重大火区、8个一般火区的地火被熄灭，300亿吨煤炭资源得以保护。

煤火严重危及人类健康，造成呼吸系统疾病、皮肤癌、心脏病等一系列相关病症。煤火燃烧向空气中释放的有害化学物质长期积聚，汞、硒、硫化物等深度污染土地和水源。还有土地冒出大量白色气体，均为有害物质，一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫含量极高，无法独立使用，没有植物生长。

更重要的是消耗大量优质能源，并产生大量温室气体，加速了温室效应。据调查，地下煤火产生的二氧化碳每年占世界二氧化碳排放量的10%。

如何科学有效地治理煤田火区，这是一个世界性难题。在全球范围内除了南极洲，其他大洲都存在地下煤火现象。煤田火灾除了探测难、扑灭难之外，在治理过程中还会出现火区以外的问题，涉及人们的生活，也涉及环境保护。只有通过科学有效地治理，才能把煤田灭火工程、煤矿灭火工程变成一个生态恢复的工程、生态建设的工程。