煤炭专家为何中国地下煤火百年不熄

地下煤火：燃烧百年，预警与防治的挑战

本报记者 刘扬

近日，一篇关于内蒙古乌达煤火自燃50年的报道引起了广泛关注，将人们的视线再次引向地下煤火。这并非孤立事件，而是中国乃至全球持续生态灾难的一部分。那么，什么是地下煤火？为何会燃烧如此之久？又该如何预警与防治呢？

在北方矿区如新疆、内蒙古，常可见到一种独特的景象：红色的土壤、酥脆的岩石，以及冒着白烟的大地。晚上，甚至可以看到地面飘着红红的小火苗，这便是地下煤火的明显迹象。在中国，这样的火区目前有56处，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。

这些熊熊地火，从明清时期开始燃烧，有的已持续燃烧上百年，造成了大量宝贵煤炭资源的浪费。那么，煤炭为何会自行燃烧呢？

从事煤矿安全研究40多年的煤炭专家卢鉴章为我们揭示了其中的奥秘。地下煤火，亦称为煤炭自然发火，是指煤层在地下与空气接触后，吸附氧气并产生氧化作用。这一氧化过程产生的热量使煤炭逐渐升温。当煤层产生的热量大于散发的热量时，开始聚热增温。当温度达到煤炭自燃的临界值时，便开始燃烧。

地下煤火的发生与空气接触有着密切的关系。特别是在煤层的露头位置，以及煤矿井下的采空区，由于矿压形成的裂隙，空气容易进入，从而使煤易自燃。

我国北方地下煤火的发火时间可分为史前火、唐清火和现代火。其中，唐清火发生在古代和近代，那段时期的气候以及人为的乱采乱挖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，上世纪50年代末以来的乱采乱挖以及部分煤矿的开采方法不当，都为地下煤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，我国已着手进行地下煤火的灭火工作。而熄灭地火最直接的方法包括用水灭火、黄泥混合泥浆灭火、挖除火源等。一些大型火区如哈密大南湖、艾维沟等，都通过这些方法成功扑灭了地火。

尽管有一些地火已被成功扑灭，但仍有一些仍在燃烧。更令人担忧的是，有些企业为了经济利益，私自开采正在燃烧的煤炭，这是非常危险的行为。开采过程中可能导致空气进入燃烧区域，从而引发更大的火灾或爆炸。

除了灭火，地火的预警预报也是一项重要工作。答案是肯定的。通过现代技术手段，我们可以对地下煤火的早期迹象进行监测和预测，从而及时采取措施防止火灾的扩大。

地下煤火是一个严重的生态问题，既造成了资源的浪费，也带来了安全隐患。我们需要加强研究，提高灭火技术，加强监管，防止为了追求短期利益而忽略安全。也需要提高公众的环保意识，共同保护我们的地球家园。在矿井深处，有时候煤壁会出现一种特殊的“出汗”现象。这并非是因为矿井过于潮湿，而是煤炭自燃的警示标志。当水蒸气凝聚在煤壁上形成水珠，或者空气中弥漫着煤油、汽油、松节油或的味道时，矿工们应当高度警觉。

这些外部征兆的出现，往往意味着地下煤火已经开始悄然燃烧。如何在地火发生之前捕捉到这些细微的变化呢？专家卢鉴章给出了两种主要的监测方法。一种是人工取样，通过深入矿井，直接收集气体样本进行分析。另一种则是在井下安装先进的束管系统，定期抽取气体，进行化验。

在煤炭自燃的过程中，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进行分析，不仅可以判断煤炭是否已经开始自燃，还可以评估自燃的程度。这种监测方式为我们提供了宝贵的预警时间，使我们能够采取预防措施，防止地下煤火的大规模爆发。

值得一提的是，中国已经在治理和监控地下煤火方面取得了显著成效。仅在新疆地区，就已经成功熄灭7个重大火区、8个一般火区的地火，成功保护了300亿吨煤炭资源。

而在全球范围内，科学家们也在不断探索新的地火熄灭方法。其中，一种新颖的方法是利用航空发动机的排气形成无氧气的惰性气体，进入煤层空间。长时间的惰性化有助于防止煤层自燃。另一种方法则是使用抗热型的含氮泡沫，迅速填满地下空间，固定空气，防止其流动，从而使得燃烧因缺乏氧气而熄灭。这些方法虽然有效，但需要长时间的运行和严密的监控，以确保地下煤火的彻底熄灭。