为什么不灭火？贺兰山煤层烧了300年，损失达上百亿！

说起太西煤，熟悉煤炭的朋友一定非常了解，这是产地位于宁夏回族自治区石嘴山市汝箕沟矿区的精品无烟煤，其三低（低磷、低灰、低硫）与六高（高发热量、高块煤率、高比电阻、高化学活性、高精煤回收率和高机械强度）闻名于世。

汝箕沟矿区 摄影：西部现象

但在产出如此优质煤炭的矿区，却有多个区域烟尘袅袅，熟悉煤层自燃以及当地的朋友都知道，那是汝箕沟煤矿的自燃区域，每年白白烧掉优质太西煤约115万吨，直接经济损失约10亿元。

汝箕沟矿区 摄影：西部现象

汝箕沟矿区的煤层大火究竟有多严重？

在汝箕沟矿区不少看起来像是丹霞地貌的小山，看上去层层叠叠，多种颜色穿插，很像千层饼，但矿区的工作人员一定会警告只可远观，不可靠近。

汝箕沟矿区内，一座约130米高的山体过火自燃后仿佛丹霞地貌，记者刘海 摄

因为这是一座已经彻底被烧毁的“煤灰”山，山体疏松，风吹草动都会掉下不少砂石，非常容易引起塌方，因此这些区域不可靠近，以免发生危险。

由于煤层自燃，山体已经塌方

在汝箕沟煤矿，更多的则是正在冒烟的区域，东一处西一处，甚至在大石头区透过石块的缝隙，还能看到地下熊熊的火光，当然这些山就是人类禁区，如果你不想成为烤鱼的话！真像是西游记中的火焰山。

汝箕沟矿区有多少地区有火灾？

汝箕沟矿区主要由汝箕沟煤矿、白芨沟煤矿等5对矿井组成，总生产能力为年产460万吨，矿区总共有25处火区，其中有5处已经熄灭，4处还未完全熄灭，正在快速蔓延发展的有16处。

2020年10月30日，汝箕沟矿区煤田火区分布图（局部）。记者 刘海摄

其中贺兰山自然保护区内的二道岭火区火势正在扩大，与内蒙古阿拉善左旗二道岭火区连成一片。更严重的是有些地区已经明明已经熄灭，但不久后又冒出了烟尘，这表示地下的大火仍然在蔓延。

大峰矿羊齿采区是汝箕沟矿区最大的火区，这里是太西煤的第二层煤层，也是最后的煤层，但空气中弥漫着一股难闻的味道，据估计这里的火区已经烧掉了35万吨太西煤。汝箕沟矿区2020年开采的煤炭量约160万吨，但整个矿区每年烧掉的煤炭就有115万吨。

按这个速度蔓延下去，据估计再过50年，汝箕沟矿区将再无煤炭可采，当然没有煤炭只是一个问题，另一个则是排放出天文数字般的污染毁损土地。

2020年3月，自治区生态环境监测中心对汝箕沟矿区自然火区开展大气环境现场监测发现，火区每年排放的颗粒物高达1.29万吨，二氧化硫5324吨。

另一个则是对地面的影响，地下煤矿的自然高温通过地面释放，会导致地面温度上升，土地贫化，植物枯萎死亡，目前火区毁损的土地已达332公顷，在土地上生活的野生动物遭到严重威胁。

为什么不灭火？浇水不行吗？

煤矿着火是一个让人费解的问题，因为大部分煤层都位于地下，即使是露天煤层也就是个露头，位于地下的煤层怎么会烧起来的？又为什么会持续燃烧？助燃的氧气是从哪来的？

关于第一个问题应该很难解答了，因为汝箕沟煤矿的火灾最早始于300多年前的清朝，最大的可能是矿工在井下取暖时忘记灭火或者火势蔓延导致，现在汝箕沟矿区正在燃烧的二十几处火灾中，有的是从露天开始烧入地下，有的则是一直在蔓延。

300多年来，汝箕沟烧掉了数不清的煤炭，总损失可能高达上百亿，而具体数字可能很难估量。

地下煤炭层为什么会持续燃烧？

这个问题可能比较难理解，但由于露天煤层以及地下坑道的存在，使得氧气补充通道一直得以存在，而且由于山体内部结构复杂，这些通道可能非常隐蔽。

上图是地下煤层烟尘排放以及氧气补充通道，烟尘排放大家都看得到，但氧气补充通道来源却是多样的。另一种则是露天煤层大火转入地下：

比如闪电或者森林大火引发了煤层火灾，露天的煤层烧完后慢慢烧入了内部，而氧气补充也就从最初的烧透的疏松煤灰层进入。最终可能会将整座山烧得松垮，造成地陷甚至垮塌。

如何扑火？浇水可以吗？

灭火当然是浇水了，而且煤层大火就在地下，往下浇水不就对了吗？如果能有水漫金山的技术，显然是可以的，但煤层大火的区域高高低低，明显不太靠谱，那么怎么办？

如果发生在火灾初期，那么处理其实很简单，一般将着火点挖除火灾隔离即可，但到了中后期事情就比较难办了，因为已经彻底处在地下，其氧气补充通道很难查清，直接注水无济于事！

那么只能调查其空气补充通道，然后针对性的注浆灭火，最有效的方式就是泥浆水，用高压泵将泥浆注入地下，阻断其空气补充通道，剩下的煤层大火就会慢慢熄灭。但由于地下大火通路复杂，灭火成本高企，因此很多煤矿直接就放开任其燃烧，比如澳大利亚温根山附近的那座著名的“火焰山”，还成了一个旅游景点。

还有的则因为盗采，或者开挖火区内的煤炭，结果给正在熄灭的煤层再次注入氧气，那么大火可能又会复燃，或者因为其他地质变化原因增加了空气通道，再次形成大火，所以煤层大火扑灭是一个长期的工程。

汝箕沟矿区灭火

太西煤的煤炭质量很高，化学活性也高，还有高瓦斯含量，因此煤层大火烧的不只是煤炭，还有涌出的瓦斯（煤层气）燃烧，因此火区蔓延速度很快。

汝箕沟矿区的燃烧面积很大，分布范围很广，当前采取的是剥离+灌浆的方式，结合每处火点的现状、技术、经济等因素采取针对性的措施，目前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。

而在中槽火区、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、已出现大面积明火采取的是将浅表火区剥离+灌浆灭火。

其实剥离就是将可以采的部分煤层采出，隔断火源，但这会伴随着另一个结果，增加供氧通道，打着灭火的旗号盗采等，因此对于汝箕沟矿区的灭火计划，需要有一个科学的统筹规划来完成。

延伸阅读：

贺兰山煤层自燃300多年，每年损失10亿，为何自燃且扑不灭？

前言

能源，是人类历史发展的助推剂，从原始的照明取暖到如今的电力信息化时代，都离不开能源的利用。

在历经了第二次、第三次工业革命后，以化石能源为代表的主要能源的基础地位已经无法撼动

，是我们现代工业赖以生存的发展基石。

因此，我国十分重视化石能源的储备和利用。其中，煤炭作为一种珍惜的不可再生资源，在我国的产量和需求量都十分巨大，到如今，煤炭已然成为了我国工业发展的骨骼和血液。

第二次工业革命示意图

我国横跨宁夏北部的贺兰山，就是一座煤矿资源十分丰富的宝山。它阻挡着来自腾格里沙漠的风沙，抵挡了西北冷气流的侵袭和潮湿东南风的前行。

它庇护着“塞上江南”之称的宁夏银川，为其造就了一道天然的屏障，在其东侧山脚下，还流淌着华夏文明的“母亲河”——黄河。

在这里，有

“太西乌金”之称的优质无烟煤炭资源

，被视为

煤中之王

，具有

低灰、低硫高发热的特性，燃烧效率十分惊人。

除此之外，

贺兰山上还有多种矿产：硅石、石英砂岩、黏土岩

；丰富的矿产资源带来的经济红利，使山下的工业城市——石嘴山市逐渐崛起。

贺兰山

但由于人们不断地进行挖煤开矿，严重影响了其自身的生态环境，

三百多年前贺兰山地下煤层自燃的大火烧到如今

，有的已经燃烧到了地底三百米左右，火区多达二十五处，影响面积超过3.3万平方公里。

据估算，贺兰山煤层平均每年因自燃而损失的煤高达115万吨，这使得

一年的经济损失就多达10亿元

，如果继续让火势蔓延下去，不出五十年，这里的煤层将会被烧得一干二净。

在经济和环境造成如此之大的损失同时，我们不禁思考，煤层是怎么烧起来的？为什么扑不灭？究竟是什么导致了悲剧的发生呢?

贺兰山煤矿丰富

煤层为什么会燃烧？

要弄清楚煤层燃烧的原因，就要先了解煤层是如何形成的。

煤炭，最初是远古植物们的腐化层。植物们在光合作用的过程中，除了将二氧化碳转化为氧气，其中的碳元素也被转化为有机物。

在

植物们腐烂之后，经过时间的演化，地壳将其卷入高温高压的挤压环境，植物中的碳便炼成了黑色沉积岩，也就是我们所熟知的煤炭了

。煤炭主要通过燃烧的方式释放出能量，质量越好的煤炭发热效率越高，也越容易发生自燃。

像贺兰山煤层自燃这样的能源自燃事件并不是个例。上个世纪七十年代的苏联，在其帮助土库曼斯坦勘探天然气的时候，就因天然气钻井所在地的坍陷形成了一个直径七十米，深度二十米的深坑。

坑中还在源源不断地释放天然气，燃烧至今仍然保持着熊熊烈火，被称为“地狱之门”。贺兰山煤层自燃的原因，主要有自然因素和历史人为因素。

煤层燃烧

自然因素

从自然因素来看，煤层的自燃要经历三个时期：

潜伏期，自热期，燃烧期。

其中，潜伏期的煤炭是指煤炭长时间与空气接触，与空气中的氧气产生氧化反应的过程。

一般情况下，深埋地底的煤层都无缘接触空气，但随着人类活动的开采，煤炭逐渐暴露在空气之中。

只要暴露的时间够长，空气流速适中且含氧量充足，且呈碎裂状态堆积存在，就能够大大增加了氧化反应的可能性。

除了空气，光照也是一种直接的加热手段。夏日正午的阳光，其热量甚至能融化沥青路面，烤熟鸡蛋。

煤层燃烧

由于比热容的差异，阳光对地面的加热速度甚至远远高于加热气温的速度，那么

暴露在空气中、身处于地面的煤炭，也更容易得到阳光的升温加热。

煤炭在满足空气暴露时间的条件下，就会进入自热期。氧化聚集的热量在达到七十到八十摄氏度过后，氧化速度会进一步加剧，煤炭自身的温度也会迅速升高。

在达到300到700摄氏度时，煤炭就进入了最后的燃烧期。而贺兰山地区的煤矿经过长时间开采外露，必然会与空气和阳光进行亲密接触。

再加上贺兰山的煤矿本身具有高活性和足够的瓦斯含量，这会导致其自热速度更加迅速，并且燃烧的传递效应也更加明显，最终导致整片煤层的燃烧。

煤层燃烧原理示意图

历史人为因素

历史人为因素也加剧了贺兰山煤层的燃烧。

中国自古以来都进行过对贺兰山煤层的开采

，但由于当时的防范意识和对煤炭的科学研究都极其单薄。

煤炭工人在矿井中进行明火取暖的情况时有发生，常常因火种未完全熄灭而导致煤层自燃。

但当时的自燃都是小范围发生，因此并没有引起人们太多的重视。直到近几十年来开采技术的革新以及工业时代的到来，加剧了人们对贺兰山煤矿的开采。

贺兰山煤矿开采

早期的小型煤窑监管不到位以及人们对煤层的破坏挖掘，历史遗留下来的着火区面积迅速扩张。

这就导致贺兰山煤层火势加剧，很快演变为如今的局面。

单靠自然因素很难形成如此大范围的煤层自燃，历史人为因素也直接助推了悲剧的产生。

如果不是人为的煤窑开采导致煤炭外露，以及采空区和废旧巷道为火区提供了适宜的通风供氧渠道，并让其呈碎裂堆积状态存在，也许情况会好很多。

煤层燃烧

煤层燃烧带来的影响

贺兰山煤层燃烧三百多年，除了客观上每年亏损十亿的经济损失，对生态环境造成的影响显然不容忽视。

煤层自燃的过程中会释放出大量的一氧化碳、二氧化硫等有害人体健康的有毒气体，以及PM2.5,贺兰山排放出来的气体更是高达一点二五万吨左右。

这不仅

影响了当地以及附近的动植物

，还

给当地人带来了很大的健康问题

。据统计显示，

贺兰山附近的人罹患呼吸道肺部疾病以及肠胃癌的概率比外地人要高很多。

贺兰山煤层燃烧对环境污染严重

而且地底无尽的高温燃烧，导致土壤的水分和养分都流失严重，除了时常发生山体滑坡等水土流失的地质灾害，当地植被和生态环境都遭到了严重的破坏，沙尘暴的肆虐和风沙的侵袭也卷土重来.

这样的情况不是个例，在

美国的煤矿开采城市森特勒利亚镇

，因煤炭工人的不慎操作引发了煤层火灾，而这座小镇刚好处于煤层之上。

其被大量高温有毒气体所环绕，动植物死亡严重。到现在，森特勒利亚镇已无人居住，成为鬼城，而地下的熊熊烈火依然燃烧至今。既然煤层燃烧会对人类本身和自然环境带来如此大的危害，为什么人们不想办法扑灭它呢？

森特勒利亚镇

能否扑灭煤层燃烧？

其实，

不是人们不想扑灭，而是根本扑不灭

，否则这些能源火灾根本无法燃烧到如今。扑灭火灾最常见的办法就是用水浇灭，但是这个情况并不适用于大范围的自然火灾，煤层自燃也是同理。

在自然火灾里，具备相当充足的燃烧物温度和燃烧时间，用水来进行浇灭的行为，从效率和效果方面来讲都是杯水车薪。

煤炭燃烧的特殊性导致其更难被水浇灭，这是因为碳在燃烧时加水就会得到氢气和一氧化碳，这两种物质在高温下会被点燃。

煤层燃烧很难扑灭

因此在煤层这样级别的煤炭燃烧时，如果不能保证迅速使煤层降温，那么用水浇灌只会产生更多助燃剂，等于火上浇油，加大煤炭的燃烧区域。

所以每次下雨都会加剧贺兰山煤层燃烧的程度。那么，如果采用隔绝氧气和助燃物的方法，能否行得通呢？

贺兰山的优质煤炭“太西乌金”，由于自带瓦斯，甚至不需要氧气的助燃都能进行燃烧。

因此隔绝氧气和助燃物的方法对于贺兰山煤层燃烧来说效果都不大。

因此，扑灭难度十分巨大。

煤层燃烧很难扑灭

应对措施

不过我们也不会轻易放弃，眼睁睁地看着它燃烧殆尽。庆幸的是，在国家的指导研究下，我们已经研究出一套专门应对煤层自燃的治理方法。

首先就是通过

“灌浆注浆”

，将一定比例的泥浆与不可燃物混合灌入地下燃烧区，减少煤炭与空气接触的同时使其冷却。

但由于地底地形复杂，泥浆混合物不好控制，阻燃效率并不高。于是在此基础上升级为

“剥离+注浆灌浆”

的方式，先对地面出现大面积明火的区域进行浅层煤层的剥离。

同时建立防火隔离带，再实施注浆灌浆；在建立防火隔离带的过程中，还能顺便挖煤获取收益，可谓是两全其美。

贺兰山煤层燃烧治理问题多

再后来，为了提高阻燃效果，专家们又研发了一种

具有高效吸水性和保水功能的高效阻化剂

来进行氧气的隔绝。

除了在火源地进行阻化填充，在可能发生自燃的矿区也提前进行阻化剂的填充，防患于未然，其防治效果十分明显。对火源地的应对措施固然要下功夫，但是根本上的生态治理和管控问题也同样重要。

为了保护贺兰山的生态环境，已经关闭了大量的矿区，并加强了对于非法偷采情况的监管。如今在国家的努力之下，已经扑灭了近四分之一的煤层火区，贺兰山的火灾形势逐渐好转。

贺兰山煤矿

结论

贺兰山煤层燃烧三百年之久，所带来的经济损失和环境生态破坏不可估量。

这也启发了我们人类对于开发自然环境的反思；与自然和谐相处，我们还有很长的路要走。

经济效益和生态效益如何抉择？所谓“金山银山，不如绿水青山”，希望通过时间的演化，我们终将战胜煤层的自燃问题，使得贺兰山的生态环境能够得到有效改善，重新变回曾经的秀美之地。

贺兰山煤矿