贺兰山汝箕沟矿区煤层自燃问题究竟有多严重?下面来一组数据了解下:
汝箕沟矿区盛产“太西无烟煤”,矿区探明储量为5.8亿吨,目前还剩约2.7亿吨,其中受火区影响的资源储量为6700多万吨。据估计着火区域每年烧掉的太西无烟煤约115万吨,直接经济损失约10亿元。
据资料,汝箕沟矿区的煤层自燃迄今已经有300多年,究竟是什么原因烧起来的?烧了那么久,损失那么大,为什么不将其扑灭?
开采历史悠久的贺兰山无烟煤
无烟煤燃烧时候不冒烟而得名无烟煤,这是煤化程度最高的煤,含碳量高、灰分低,杂质少,密度大,不结焦,尽管发热量稍低,但并不阻碍它成为最优质的煤炭。
贺兰山露天煤矿开采历史十分悠久,宋末元初时期就已经有记载开采,这种会燃烧的石头成了烧火做饭以及冬天取暖的最佳燃料,贺兰山煤层火灾最早记载于清代,但究竟是怎么烧起来的没有确切的证据。
不过一般认为不外乎几种:
一种是雷击引发的山火引燃;
另一种则是早期开采煤炭的工人取暖时未及时熄火而被引燃;
经过几百年的燃烧和发展,现在的汝箕沟矿区28平方公里范围内,已经有25处着火区,火灾影响总面积为3.3平方公里,最深的煤层大火位于地下280米,而且每年以14~16米的速度向周边蔓延。
每年的“过火面积”高达16公顷,而汝箕沟矿区二道岭区域的火势正在扩大,将要与内蒙古阿拉善左旗二道岭火区连成一片。地下的火灾所经之处,地面颜色变色、空气中弥漫着刺鼻的味道,还未走到跟前,就已经热浪滚滚。
因为无烟煤燃烧时非常不明显,白天根本看不出来,只有晚上才会看到悠悠“鬼火”,就像“玉皇大帝”烧红了的碳炉。每年排放出大量的二氧化碳以及PM2.5颗粒,数据显示,火区燃烧每年仅排放颗粒物、二氧化硫就达1.29万吨和5324吨,相当于一个中型火电厂排放量的269倍和24倍。
当然更可惜的是这些燃烧排放的大量热量就白白浪费了,贺兰山自燃煤层已经烧掉了上亿吨,每年烧掉的煤炭价值十亿,难道就这样任其燃烧而不管?
汝箕沟矿区煤层自燃为什么不扑灭?
相信大家都有这个疑问,地下煤炭层火灾,灭火那不是最容易不过了么?地下连氧气都没有,很难燃烧,怎么会不容易灭火?
不知道各位有没有在农村见过烧灰,就是将大量的可燃物堆积在一起,然后覆盖上泥土后再点燃,这堆被泥土覆盖的火能闷烧1~2天,时间长的在4~5天后中心还有明火,因为在其内部有外部供氧通道,在不完全燃烧的状态下大量产生一氧化碳,也是可以燃烧的。
煤层之间的缝隙就成了氧气补充的来源,而贺兰山很多都是露天煤层,这个氧气获取途径更容易,因此蔓延速度也有些快。
大水漫灌,渗透下去,火不就熄灭了么?
从理论上来看这完全没问题,但煤炭层灭火完全不是这样,因为水渗下去,即使打孔,水遇到高温直接反应生成了水煤气,而且煤矿大都处于缺水的干旱和半干旱地区,所以要有更有效的灭火方式,无法采用大水漫灌这种粗暴的办法。
一般扑灭煤层大火的方式是“注浆灌浆”和“剥离+注浆灌浆”两种方式,下面来简单做个介绍:
注浆灌浆灭火是用浆液封闭的方式,将煤层氧气来源统统封闭,使其无法燃烧而渐渐熄灭,对浆液的要求是表面渗透性和潮解吸水性强、能保持矿物湿润、自身不燃、价格低廉、来源广等特点,当然最廉价的自然是黄泥浆。
然后打孔灌浆直接注入煤层,缓慢增加压力,保证泥浆渗透入入煤层,注浆完毕后将空洞封堵,避免氧气进入,如果封闭工作完美的话,失去氧气来源的煤层大火会慢慢慢熄灭。
另一个则是剥离,将未燃烧的煤层开采出来,形成断层,煤炭大火无法继续,那么烧完后就会熄灭,当然也可以加入注浆提早熄灭煤层大火。当然这些方式是可以灵活调整使用的,比如贺兰山煤层大火中采用了如下方式:
白芨沟煤矿井田范围内的9处火区和贺兰山保护区范围内的5处火区须采取注浆灌浆技术灭火,而中槽火区、羊齿火区等6处火区因蓄积能量大、漏风供氧充分、煤层倾角大、已出现大面积明火等特点,严重制约了传统灌浆充填技术的应用,应对浅表火区采取“剥离+注浆灌浆”的方式进行灭火。
全球煤矿自燃究竟有多严重?
我国煤炭储量大国,也是煤火发生的大国,仅仅在鄂尔多斯就有230个煤田、煤矿火区150处,火点509个,据估计中国的煤火每年烧掉的煤炭多达2000万吨,由此变得无法开采的煤炭更有2亿吨之多。
2001年,新疆硫磺沟煤矿长达130年的地下煤火灭火计划开始,2005年,在耗资1600万美元以及无数人力后硫磺沟煤火被扑灭。
但在2006年硫磺沟的煤火又重新冒出烟雾,煤火在部分点复燃,而罪魁祸首就是非法采掘煤炭,已经被封绝氧气的煤火注入了新鲜空气,煤火又开始蔓延。
当然硫磺沟的煤火告诉我们,煤火是可以扑灭的,经过不懈努力,2007年,新华社发布消息称新疆扑灭了34处煤田火灾,但问题需要加强后续的保护工作,避免扑灭的煤层大火重新开始燃烧。
澳大利亚 Hazelwell 矿的煤层火灾
全球正在燃烧的地下煤炭火灾超过1万个,短的几年至几十年,长的几百年甚至几千年,美国16个州中有260个煤炭火点,中亚的塔吉克共和国拉瓦山地下500米深的煤层,已经燃烧3000多年,而且据评估,扑灭它的成本甚至超过煤矿本身的价值。
而有更多的煤层大火则根本无力扑救,所以这个在地下燃烧的魔鬼仍将继续,直到将煤层中可以燃烧的煤炭耗尽。
参考:
https://zrzy.hebei.gov.cn/heb/gongk/gkml/kjxx/kpyd/101489821280055.html
https://www.dili360.com/cng/article/p5350c3d675ccf08.htm
https://chinadialogue.net/zh/4/42015/
https://www.chinaqking.com/yc/2020/2182025.html
https://www.xhby.net/index/202102/t20210205_6972984.shtml
https://finance.sina.com.cn/chanjing/cyxw/2021-02-04/doc-ikftssap3110069.shtml
https://www.xinhuanet.com/2021-02/04/c_1127061914.htm