地下火

地质学术语

地下火又称地火、地下煤火、阴燃火等，是煤炭地层在地表下满足燃烧条件后，产生自燃，或经其它渠道燃烧所形成的大规模地下燃烧发火。

基本定义

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“煤炭自然发火”。

主要分布

红色的土壤，酥脆的岩石，大地笼罩着白烟，到了晚上一片红红的小火苗。在中国新疆、内蒙古等矿区，常常可看到这样的景象，这就是地下煤火。燃烧着或曾经燃烧的火区，目前中国有56处，面积约720平方公里，其中正在燃烧的火区面积有17至20平方公里，每年烧掉煤炭资源约1000余万吨。

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。

燃烧原因

煤炭自然发火的机理，业内比较公认的是“煤氧复合作用学说”。煤在自然环境中与空气接触，吸附氧气并产生氧化作用，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。这一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等可燃性气体。

“地下煤火多发生在煤层的露头位置，也是接触空气的位置。此外，井下的采空区因矿压而形成很多裂隙，空气容易进入，也是煤易自燃的地方。”

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。

主要危害

地火形成后，地表和周围土地大范围内因温度极高而生物无法生存，产生很大的生物灭绝。

同时，地火也消耗地下水，对地下结构产生很大的影响。

历史记载

中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，我国从唐朝开始采煤作业，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，而埋藏较浅的近水平煤层，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年代末以来乱采乱挖，也有少数埋藏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，成为漏风供氧的主要通道，为自然发火创造了条件

应对措施

灭火工程

从上世纪80年代开始，中国地下煤火的灭火工作就被提上日程，1992年，我国颁布了世界第一部《煤田火灾灭火规范（试行）》。

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。前段时间，有媒体报道乌达煤田火区多年没有熄灭，原因是承包灭火工作的企业私下开采火煤。开采正在燃烧的煤炭非常危险，绝对不能这么干，但不排除人为开采过火煤层之下煤炭的可能。而地下煤火熄灭之后，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。

扑灭这些地下火的难度非常高，就像打鼹鼠游戏一样难以完成。你扑灭了一处地下火，300英尺以外的地方随后又会出现另一处地下火。消防人员灭火的方式包括挖出燃烧中的煤层和断开燃烧区域与周围的联系。有时，消防员也会向着火的煤层输送低温液体，吸收热量，从而防止燃烧。但大型煤矿跨越数公里，煤层厚度达到90—100英尺，出现许多蜂窝状的空洞。这意味着，地下火会再次复燃，扑灭地下火的成本很高。美国已经在遏制煤炭地下火方面投入了10多亿美元。

预报地火

如果在煤矿井下看到水蒸气凝聚在煤壁上，形成水珠，俗曰“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。

但这些现象出现的时候，往往地下煤火已经开始燃烧。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不同的气体，通过对煤炭释放气体分析，可以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，中国地下煤火正在减少，并将继续减少。迄今为止，仅新疆一地，已经有7个重大火区、8个一般火区地火熄灭，300亿吨煤炭资源得以保护。

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