煤炭，被譽為"工業的糧食"，是人類曆史上最古老的化石燃料，世界上的許多國家都有煤炭資源，但是主要集中在俄羅斯、美國、中國、澳大利亞、印度、德國、南非和波蘭等 10 個國家。可是，有煤炭分布的地方，就會有自燃發生的危險存在。

圖1，陝西榆林侏羅系含煤地層

因此，世界各地的煤田都面臨着煤層自燃這一夭敵，如印度、俄羅斯、美國、澳大利亞、印度尼西亞、中亞等多個國家和地區，幾乎每個産煤的國家都有煤田地火災害。據美國《時代》雜志報道，除了南極洲外，每個大洲下面都有數千處地下煤火在燃燒。

圖2，新疆吉木薩爾火燒山

一、煤田地火普遍存在

雖然人們在想方設法撲滅這種火災，但此起彼伏的煤田地火，有時候呈現點狀火源，有時候卻是"火燒連營"，成片出現，給煤礦的安全生産造成了極大困擾。正因為如此，美國阿拉斯加大學的地質學家安努馬·普卡斯将煤田地火形容為"沒有地理界限的世界性知佳"。

圖3，煤層

我們中國，截至 2013 年底，查明的煤炭資源總量為1. 48 萬億噸，居世界第三位，分布面積約 60 多萬平方千米，約占固有土地面積的 6% ，全國兩千多個縣(市)中， 一 半以上的縣(市)境内都有煤炭資源。令人痛心的是，中國有 50多處煤田火區晝夜燃燒，燃燒面積達720 平方千米，每年經濟損失約 40 億元。

圖4，澳大利亞紐卡斯爾煤層

新疆的煤炭資源十分豐富，但新疆煤田也是世界上煤田火災最嚴重的地方之一，地下自燃火區分布廣泛，從北部的阿勒泰草原到南部的帕米爾高原都有發生。 相關部門的研究顯示，我國北方燃燒的煤田和礦區有62 塊，其中新疆境内就分布有 35 處。

圖5，甯夏賀蘭山的煤自燃

事實上，在人類開始大規模開采使用煤炭資源以前，它就開始自發燃燒了 。 學者們根據新疆第四系黃土中發現的燒變岩碎片等資料推斷，這裡的一些煤田早在幾十萬年前就已經起火了 。

圖6，煤礦開采

二、地下煤層為什麼會起火

好端端的煤田為何會自己着火呢?其實，地下煤層自燃的原因是多方面的，概括地說包括兩個方面:内因，即由煤自身的物質成分引起的，煤中含有的炭、 氫、 氧、 磷、硫等物質，它們都會對燃燒起到不同程度的貢獻作用 。

圖7，榆林麻黃梁侏羅系含煤地層

自燃發火的實質是煤炭自身與空氣中的氧氣接觸，産生氧化反應所緻，氧化是煤炭自燃的主要原因 。一般而言，煤中的氫、氧含量越高，煤炭越易自燃 。

圖8，現代地下煤礦

煤層中磷的燃點很低，當它在某一地段富集時，在氧充分的條件下，首先發生燃燒，并引起其他易燃物質燃燒，最終導緻整個煤層燃燒。硫是一種助燃物質，且能夠與氧反應，釋放大量熱量，從而緻使其他易燃物質燃燒。

圖9，露天煤礦

外因，即褶皺、 斷層等構造條件的變化，這對煤層自燃具有一定的促進作用，這些地質構造引起岩層裂隙、節理發育，增加了煤層的破碎性和孔隙率，使氧易侵入。

圖10，斷層

改變了煤的透氣性和導熱性能，易于導緻煤層自燃。 而且人類的開采活動破壞了煤層的完整性，加大了煤炭與空氣的接觸面積，也容易造成煤層自燃。 因此，煤層露頭、儲煤場等地都是容易引起煤自燃的場所。

圖11，煤層

三、如何撲滅地下火源

雖然現在撲滅煤田地火的方法有很多，但原理基本一緻，都是要努力切斷煤層與氧氣的接觸，降低溫度，使之熄滅。在煤田地火埋藏較淺且面積較小的地方，一般是使用挖掘機、推土機等機械設備直接挖除火掠，将已經燃燒或正在燃燒的可燃物全部挖走，這種方向能夠比較徹底地根除火區的危害。

圖12，鄂爾多斯

當火區位于地下深部時，一般通過鑽孔向地下火區注水或灌注具有一定比例的泥漿，切斷火區與氧氣的連通渠道，降低煤層溫度，阻止煤炭進一步氧化燃燒，從而熄滅火體。

圖13，露天煤層

倘若煤田火區範圍較小而且比較封閉，可采用覆蓋法，即使用黃土充填覆蓋火區地表的裂縫、塌陷坑、廢棄井口等，封閉火區，或采用惰氣滅火法，将不能燃燒的氯氣、二氧化氮、二氧化碳等氣體充入密閉的煤田火區中，隔斷煤與氧氣的接觸，從而撲滅火源。

圖14，榆林神東煤礦

滅火是一項長期而艱巨的任務，而且也不能做到一勞永逸，因為要保住滅火的成功戰果也是十分困難的事情，稍有疏忽就會死灰複燃。如我國新疆水西溝礦區的煤田大火，1990 年，當地火區面積為 6.12 方米。

圖15，神木

2011 年則為 12.42 萬平方米，面積擴大了一倍多，災情惡化速度很快。這就需要政府部門和科研機構付出更多的努力，想方設法降低災害的損失。

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