煤炭专家为何中国地下煤火百年不熄

地下煤火：历史的遗留与现实的挑战

本报记者 刘扬

近日，内蒙古乌达煤火事件再次将人们的视线引向地下煤火这一全球性的生态灾难。地下煤火已经燃烧了上百年，成为全球持续生态灾难之一。那么，究竟是什么原因引发煤田大面积起火？为何地火如此难以熄灭？将为您揭开这一神秘现象的面纱。

在北方矿区，如新疆、内蒙古等地，常常可以看到红色的土壤、酥脆的岩石以及笼罩着白烟的大地。晚上，你还可以看到地面飘着红红的小火苗，这就是地下煤火的真实写照。这些燃烧或曾经燃烧的火区，目前中国有56处，燃烧面积约为720平方公里。其中，正在燃烧的火区面积有17至20平方公里，每年烧掉的煤炭资源高达约1000余万吨。

从事煤矿安全研究工作40多年的煤炭专家卢鉴章为我们揭示了地下煤火的奥秘。据他介绍，地下煤火的产生主要是由于煤与氧气的复合作用。当煤炭在自然环境中与空气接触，吸附氧气并产生氧化作用，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，就开始聚热增温，当温度达到煤炭自燃临界值时，就开始燃烧。

在我国，地下煤火的发生可以追溯到史前时期、唐宋时期以及现代。史前火主要是由于地质构造运动或古气候等自然因素引起的。唐清火则发生在古代和近代，由于采煤工艺的发展缓慢，矿井较浅，为煤火发育提供了条件。而现代火则主要由煤层自燃和人为因素引起。人为因素中，乱采乱挖以及不合理的开采方法都为地火的发生创造了条件。

那么，地火能否熄灭？答案是肯定的。从上世纪80年代开始，我国已经开始了地下煤火的灭火工作。我国曾颁布《煤田火灾灭火规范(试行)》，对灭火设计及施工等作出了具体规定。常用的灭火方法包括用水灭火、挖除火源以及使用泥浆等。一些火区如哈密大南湖、艾维沟等都已经成功扑灭。

地火的预警预报同样重要。尽管存在一些挑战，但预警预报的实现是肯定的。通过先进的科技手段和专业的团队，我们可以对地下煤火进行早期识别和预测，从而采取有效的措施进行防范和灭火。

尽管我们已经取得了一些成果，但地下煤火问题仍然严峻。开采正在燃烧的煤炭非常危险，必须坚决杜绝。在灭火后开采过火煤层之下的煤炭时，也要非常小心，避免引起上层煤火的复燃。

地下煤火是一个复杂的生态问题，需要我们持续的努力和投入。我们需要加强研究，提高预警预报的准确性和效率，同时加强安全管理，防止人为因素引发地火。只有这样，我们才能真正地控制和解决地下煤火问题，保护我们的环境和资源。在煤矿井下深处，有时会观察到一种奇特的现象：煤壁会“出汗”。这并不是真正的汗水，而是水蒸气在冰冷的煤壁上凝结形成的水珠。这种现象，俗称“煤壁出汗”，实际上却是煤田自燃的预警信号之一。空气中飘散出的煤油味、汽油味、松节油味或味，也是地下煤火即将发生的迹象。

那么，如何在地火发生之前，就捕捉到这些危险的征兆呢？专家卢鉴章提出了两种主要的监测方法。一种是通过人工取样，深入井下，收集煤层的气体样本，进行详尽的分析。另一种方法则是在井下安装先进的束管系统。这套系统会定期抽取矿区的气体，自动进行化验分析。这样，我们就能及时了解到煤炭是否有自燃的可能，以及自燃的程度。

在煤炭的自燃过程中，会释放出多种气体，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯和乙炔等。通过对这些气体的成分和浓度的分析，我们可以准确地判断煤炭是否正在自燃，以及自燃的严重程度。这为我们提供了宝贵的预警时间，以便采取有效的预防措施，防止大面积地下煤火的爆发。

得益于先进的治理和监控措施，中国的地下煤火问题正在逐步得到控制。以新疆为例，已有7个重大火区、8个一般火区的地火被成功熄灭，使得300亿吨煤炭资源得以保存。这不仅是对自然资源的保护，更是对矿工生命安全的保障。

而在全球范围内，研究者们也在不断新的地火熄灭方法。其中一些新颖的方法包括：利用航空发动机的排气形成惰性气体，进入煤层空间抑制燃烧。这种长时间维持的惰性环境可以有效防止煤层的自燃。另一种方法则是使用抗热型的含氮泡沫。这种泡沫能迅速填满地下空间，固定空气，防止其流动，从而切断燃烧的氧气供应，使地火迅速熄灭。这些新的研究方法和技术为我们提供了更多的工具和手段，让我们在应对地下煤火时更加得心应手。