Пожар в угольном пласте

редактировать
Подземное тление угольных месторождений Вид на угольный пожар (Китай) Продолжается разработка открытых горных работ около пожара в Джариа в Индии

A пожар в угольном пласте - это горение обнажения или подземного угольного пласта. Большинство пожаров в угольных пластах демонстрируют тлеющее горение, особенно подземные пожары в угольных пластах, из-за ограниченной доступности атмосферного кислорода. Случаи пожара в угольных пластах на Земле насчитывают несколько миллионов лет. Из-за теплоизоляции и недопущения тушения дождя / снега корой подземные пожары в угольных пластах являются наиболее стойкими пожарами на Земле и могут гореть тысячи лет, как Burning Mountain в Австралии. Пожары в угольных пластах могут возникать в результате саморазогрева от низкотемпературного окисления, молнии, лесных пожаров и даже поджога. Пожары в угольных пластах медленно формируют литосферу и изменяют атмосферу, но в наше время эти темпы стали быстрыми и масштабными, вызванными огромной добычей полезных ископаемых.

Угольные пожары представляют собой серьезную опасность для здоровья и безопасности, влияя на в окружающую среду, выпуская токсичные пары, вновь разжигая траву, кустарники или лесные пожары, и вызывая проседание наземной инфраструктуры, такой как дороги, трубопроводы, электрические линии, опоры мостов, здания и дома. Возникновение пожаров в угольных пластах, вызванных людьми или естественными причинами, продолжается в течение десятилетий или даже столетий, пока не будет исчерпан источник топлива, не возникнет постоянный уровень грунтовых вод, глубина возгорания станет больше, чем способность почвы оседать и выходить, или вмешиваются люди. Поскольку они горят под землей, пожары в угольных пластах чрезвычайно сложно и дорого тушить, и их вряд ли удастся потушить дождями. Есть сильное сходство между угольными пожарами и торфяными пожарами.

По всему миру в любой момент горят тысячи подземных угольных пожаров. Проблема стоит особенно остро в промышленно развивающихся странах, богатых углем, таких как Китай. Согласно оценкам, глобальные выбросы угольных газов в атмосферу ежегодно вызывают попадание 40 тонн ртути в атмосферу и составляют три процента от мировых годовых выбросов CO2.

Содержание

  • 1 Истоки
  • 2 Обнаружение
  • 3 Воздействие на окружающую среду
  • 4 Тушение угольных пожаров
  • 5 Текущие исследования и новые разработки в области тушения пожаров
  • 6 Микробы и открытие лекарств
  • 7 Список шахтных пожаров
    • 7,1 Австралия
    • 7,2 Канада
    • 7,3 Китай
    • 7,4 Германия
    • 7,5 Индия
    • 7,6 Индонезия
    • 7,7 Новая Зеландия
    • 7,8 Норвегия
    • 7,9 Южная Африка
    • 7,10 США
  • 8 В популярной культуре
  • 9 См. Также
  • 10 Ссылки
  • 11 Дополнительная литература
  • 12 Внешние ссылки

Истоки

Пожар на поверхности, Синьцзян, 2002 г.

Пожары в угольных пластах можно разделить в приповерхностные пожары, при которых швы выходят на поверхность и кислород, необходимый для их воспламенения, поступает из атмосферы, и пожары в глубоких подземных шахтах, где кислород поступает из вентиляции.

Пожары на шахтах могут начаться в результате промышленной аварии, обычно связанной с взрывом газа. Исторически сложилось так, что некоторые поджоги на шахтах начинались, когда незаконная добыча была остановлена ​​властями, обычно путем подрыва шахты. Многие недавние горные пожары начались из-за того, что люди сжигали мусор на свалке, которая находилась недалеко от заброшенных угольных шахт, включая получивший широкую огласку пожар в Centralia, Пенсильвания, который горит с тех пор. 1962. Из сотен горящих сегодня в США горящих пожаров большинство обнаружено в штате Пенсильвания.

. Некоторые пожары вдоль угольных пластов являются естественными явлениями. Некоторые угли могут самовоспламеняться при температурах до 40 ° C (104 ° F) для бурого угля при правильных условиях влажности и размера зерна. Пожар обычно начинается в нескольких дециметрах внутри угля на глубине, на которой проницаемость угля допускает приток воздуха, но где вентиляция не отводит выделяемое тепло. Самовозгорание было признанной проблемой во времена пароходства и, как утверждается, способствовало гибели Титаника. Одним из хорошо известных источников пожаров является прорыв в полость газообразного метана под высоким давлением, который при высвобождении может генерировать искру статического электричества, чтобы воспламенить газ и вызвать взрыв угля и пожар. Такой же статический газ хорошо известен на судах, и необходимо следить за тем, чтобы такое статическое искрение не происходило.

Самовозгорание определяется двумя основными факторами, температурой окружающей среды и размером зерна:

  • Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее протекают реакции окисления.
  • Зерно размер и структура определяют его площадь поверхности. Кинетика будет ограничена наличием реагента, которым в данном случае является углерод, подвергающийся воздействию кислорода.

Лесные пожары (вызванные молнией или другие) могут воспламенить уголь ближе к поверхности или входу, а тлеющий огонь может распространяться через шов, создавая просадку, которая может открыть дополнительные швы для кислорода и вызвать будущие лесные пожары, когда огонь выйдет на поверхность. Доисторические обнажения клинкера на американском Западе являются результатом доисторических угольных пожаров, в результате которых остался остаток, который сопротивляется эрозии лучше, чем матрица, оставив холмы и мезы. Подсчитано, что Горящая гора в Австралии, самый старый известный угольный пожар, горит в течение 6000 лет.

Во всем мире горят тысячи неугасимых горных пожаров, особенно в Китае, где бедность, отсутствие государственные постановления и безудержное развитие вместе создают экологическую катастрофу. Современная открытая добыча открывает воздуху тлеющие угольные пласты, оживляя пламя.

Сельские китайцы в угольных регионах часто копают уголь для домашнего использования, покидая ямы, когда они становятся неприемлемо глубокими, оставляя легко воспламеняющуюся угольную пыль на воздухе. Использование спутниковых изображений для картирования угольных пожаров в Китае привело к обнаружению многих ранее неизвестных пожаров. Самый старый угольный пожар в Китае произошел в (白 芨 沟, в районе Давукоу в городе Сидзуйшань, Нинся ) и, как говорят, горит со времен династии Цин (до 1912 года).

Обнаружение

Эффект подземного угольного пожара, видимый на поверхности

Перед попыткой тушить приповерхностный угольный пласт Пожар, его местонахождение и подземная протяженность должны быть определены как можно точнее. Помимо изучения географического, геологического и инфраструктурного контекста, информацию можно получить путем прямых измерений. К ним относятся:

  • Измерения температуры поверхности земли, в трещинах и скважинах, например, с использованием пирометров
  • Измерения газа для определения характеристик системы пожарной вентиляции (количество и скорость) и состава газа, так что горение реакции могут быть описаны
  • Геофизические измерения на земле, с самолетов и вертолетов для определения степени проводимости или других подземных параметров. Например, измерения электропроводности отображают изменения влажности возле огня; измерение магнетизма может определить изменения магнитных характеристик прилегающей породы, вызванные нагревом
  • Дистанционное зондирование с самолетов и спутников. Важную роль играют оптические карты высокого разрешения, тепловизионные изображения и гиперспектральные данные. Подземные горения угля при температуре от нескольких сотен до более чем тысячи градусов по Цельсию могут повысить температуру поверхности всего на несколько градусов. Этот порядок величины аналогичен разнице температур между освещенными и затемненными склонами отвала шлака или песчаной дюны. Инфракрасное оборудование для обнаружения может отслеживать местоположение пожара, поскольку огонь нагревает землю со всех сторон. Однако методы дистанционного зондирования не позволяют различить отдельные пожары, горящие рядом друг с другом, и часто приводят к занижению фактических пожаров. У них также могут быть некоторые трудности с отличием пожаров угольных пластов от лесных пожаров. Объединение данных на месте с данными дистанционного зондирования действительно позволяет отслеживать интенсивность угольных пожаров в течение более длительных периодов времени с использованием анализа временных рядов.

Подземные угольные шахты могут быть оснащены стационарно установленными системами датчиков. Эти реле давления, температуры, расхода воздуха и состава газа передают персоналу по контролю за безопасностью, давая им раннее предупреждение о любых проблемах.

Воздействие на окружающую среду

Пожар в угольном пласте Жители эвакуируются из Вест-Гленвуда, Гленвуд-Спрингс, Колорадо, 2002 г. Пожар в угольном пласте возле Деннистон, Новая Зеландия

Помимо разрушения пораженных территорий, угольные пожары часто выделяют токсичные газы, в том числе оксид углерода и диоксид серы. Угольные пожары в Китае, в результате которых ежегодно расходуется от 20 до 200 миллионов тонн угля, составляют до 1 процента глобальных выбросов углекислого газа от ископаемого топлива.

Одним из наиболее заметных изменений будет эффект оседания на ландшафте. Другой местный экологический эффект может включать присутствие растений или животных, которым помогает угольный пожар. Распространенность неместных растений может зависеть от продолжительности пожара и размера пораженного участка. Например, возле угольного пожара в Германии многие средиземноморские насекомые и пауки были обнаружены в регионе с холодными зимами, и считается, что повышенная температура земли над очагами пожаров позволяла им выжить.

Тушение угольных пожаров

Чтобы процветать, огонь требует топлива, кислорода и тепла. Поскольку к подземным пожарам очень трудно добраться напрямую, тушение пожара включает поиск соответствующей методологии, учитывающей взаимодействие топлива и кислорода для конкретного рассматриваемого пожара. Пожар можно изолировать от источника топлива, например, с помощью противопожарных заграждений. Многие пожары, особенно на крутых склонах, можно полностью тушить. В случае пожара в приповерхностном угольном пласте приток кислорода в воздух можно прервать, накрыв территорию или установив газонепроницаемые заграждения. Другая возможность состоит в том, чтобы препятствовать оттоку продуктов сгорания, чтобы огонь был потушен собственными выхлопными газами. Энергия может быть удалена путем охлаждения, обычно путем впрыскивания большого количества воды. Однако, если какой-либо оставшийся сухой уголь абсорбирует воду, возникающее в результате поглощения тепло может привести к повторному возгоранию однажды потушенного огня по мере высыхания области. Соответственно, необходимо удалить больше энергии, чем генерирует огонь. На практике эти методы комбинируются, и каждый случай зависит от имеющихся ресурсов. Это особенно верно для воды, например, в засушливых регионах, и для укрывного материала, такого как лёсс или глина, для предотвращения контакта с атмосферой.

Тушение подземных угольных пожаров, температура которых иногда превышает 540 ° C (1000 ° F), очень опасно и очень дорого.

В Китае обычно тушат пожары в приповерхностных угольных пластах. следование стандартному методу, состоящему в основном из следующих этапов:

  • Выравнивание поверхности над огнем с помощью тяжелого оборудования, чтобы сделать его пригодным для движения транспорта.
  • Бурение ям в зоне пожара на расстоянии около 20 м от источника
  • Закачка воды или грязи в скважины на длительный срок, обычно от 1 до 2 лет.
  • Покрытие всей территории непроницаемым слоем толщиной около 1 м, например, лесса.
  • Посадка растительности в той мере, в какой это позволяет климат.

В настоящее время предпринимаются усилия по совершенствованию этого метода, например, с добавлением добавок к тушащей воде или альтернативных средств пожаротушения.

Пожары в подземных угольных пластах обычно тушатся путем инертизации с помощью горноспасательного персонала. С этой целью пострадавшая территория изолируется плотинными сооружениями в галереях. Затем на некоторое время вводится инертный газ, обычно азот, обычно с использованием имеющихся трубопроводов.

В 2004 году китайское правительство заявило об успешном тушении пожара на шахте шахты около Урумчи в провинции Синьцзян Китая, где горела с 1874 года. Однако в статье журнала Time от марта 2008 г. цитируется, что исследователь Стивен К. Эндрюс сказал: «Я решил пойти посмотреть, как он был потушен, и было видно пламя, а все это все еще горело.... Они сказали, что это было потушено, и кто скажет иначе? "

Блок реактивного двигателя, известный как Gorniczy Agregat Gasniczy (GAG), был разработан в Польше и успешно используется для тушения угольных пожаров и перемещения рудничного газа в шахтах.

Текущие исследования и новые разработки в области тушения пожаров

В июле 2010 года журнал Time сообщил, что на рынок начали поступать менее дорогие альтернативы тушению пожаров угольных пластов, в том числе специальные термостойкие растворы и азотная пена, подавляющая огонь, и другие инновационные решения на подходе.

Микробы и открытие лекарств

Ученые недавно начали исследовать тепловые каналы для уникальных почвенных бактерий, способных производить новые фармацевтические препараты. Почвенные микробы уже давно являются источником эффективных лекарств, и новые исследования, например, проведенные в Центре фармацевтических исследований и инноваций, предполагают, что эти экстремальные условия являются неиспользованным источником новых открытий.

Список минных пожаров

Некоторые из наиболее заметных минных пожаров по всему миру перечислены ниже.

Австралия

  • Горящая гора - естественный, медленно горящий подземный угольный пласт
  • Моруэлл, Виктория - карьер Грейт Моруэлл загорелся в марте 1902 года и сгорел более месяц. Он был потушен, прорвав близлежащую реку Моруэлл взрывчаткой, чтобы затопить шахту. Было установлено, что пожар был вызван саботажем зажигательных устройств.
  • Электростанция Хейзелвуд - угольный забой длиной 2 км в карьере Хейзелвуд был подожжен лесным пожаром в Октябрь 2006 г., а затем и февраль 2014 г. Тысячи жителей пострадали от пожара на угольной шахте Хейзелвуд в 2014 г., которая горела 45 дней, посылая дым по сообществу Моруэлл в Виктории. Правительство посоветовало уязвимым группам людей в Южном Моруэлле временно переехать из-за опасности твердых частиц PM2,5. В мае 2020 года Hazelwood Power Corporation была оштрафована на 1,56 миллиона долларов за нарушения безопасности и гигиены труда, связанные с пожаром.

Канада

Китай

В Китае, крупнейшем в мире производителе угля с годовой производительностью около 2,5 миллиардов тонн, угольные пожары представляют собой серьезную проблему.. Было подсчитано, что ежегодно бесполезно сжигается около 10–200 миллионов тонн угля, и что такое же количество снова становится недоступным для добычи. Угольные пожары охватывают пояс по всему северному Китаю, при этом перечислено более ста крупных пожарных зон, каждая из которых содержит множество отдельных пожарных зон. Они сосредоточены в провинциях Синьцзян, Внутренняя Монголия и Нинся. Помимо потерь от сгоревшего и недоступного угля, эти пожары способствуют загрязнению воздуха и значительному увеличению уровня выбросов парниковых газов и, таким образом, стали проблемой, которая привлекла международное внимание.

Германия

В Планице, ныне являющемся частью города Цвиккау, угольный пласт, горящий с 1476 года, удалось потушить только в 1860 году. В Дадвейлер (Саар) около 1668 года возник пожар в угольном пласте, который горит до сих пор. Эта так называемая Пылающая гора («Бреннендер Берг ») вскоре стала туристической достопримечательностью, и ее даже посетил Иоганн Вольфганг фон Гете. Также хорошо известен так называемый Stinksteinwand (вонючая каменная стена) в Швальбентале на восточном склоне Hoher Meißner, где несколько пластов загорелись столетия назад после прекращения добычи бурого угля; горючие газы продолжают выходить на поверхность и сегодня.

Индия

В Индии по состоянию на 2010 год на участке площадью 58 квадратных миль (150 км) горело 68 пожаров. Угольное месторождение Джария в Дханбаде, Джаркханд. В 1916 году в этом регионе начались горные пожары, которые быстро уничтожают единственный источник первоклассного коксующегося угля в стране.

Индонезия

Угольные и торфяные пожары в Индонезии часто возникают. загорелся лесными пожарами возле обнаженных отложений на поверхности. При отсутствии очевидцев сложно определить, возник ли лесной пожар из-за пожара в угольном пласте или наоборот. Наиболее частой причиной лесных пожаров и дымки в Индонезии является преднамеренное выжигание леса для расчистки земель под плантации целлюлозы, каучука и пальмового масла.

Точный подсчет пожаров угольных пластов в Индонезии не проводился. Только малая часть страны была обследована на предмет угольных пожаров. Наилучшие доступные данные получены из исследования, основанного на систематических наземных наблюдениях. В 1998 году в общей сложности 125 угольных пожаров были обнаружены и нанесены на карту на 2-километровой полосе по обе стороны от 100-километрового участка дороги к северу от Баликпапана до Самаринды в Восточном Калимантане с использованием портативной системы глобального позиционирования (GPS). Экстраполируя эти данные на районы Борнео и Суматры, лежащие в основе известных угольных месторождений, было подсчитано, что в 1998 году в Индонезии могло возникнуть более 250 000 пожаров в угольных пластах.

пожары, могут быть причиной пожаров угольных пластов в Индонезии. В 1982–83 годах один из крупнейших лесных пожаров в этом столетии бушевал в течение нескольких месяцев на площади около 5 миллионов гектаров тропических лесов Борнео. Голдаммер и, тем не менее, пришел к выводу, что есть признаки того, что пожары в угольных пластах уже произошли между 13 200 и 15 000 BP.

Сезон пожаров обычно происходит каждые 3–5 лет, когда климат в некоторых частях Индонезии становится исключительно сухим с июня по ноябрь из-за Южного колебания Эль-Ниньо у западного побережья Южной Америки. С 1982 г. на островах Борнео и Суматра периодически возникают пожары, выжигающие большие площади в 1987, 1991, 1994, 1997–98, 2001 и 2004 годах.

В октябре 2004 года дым от расчистки земли снова покрыл значительная часть Борнео и Суматры, что затрудняет авиаперевозки, увеличивает количество госпитализаций и распространяется на части Брунея, Сингапура и Малайзии. Выходы угля настолько распространены в Индонезии, что практически наверняка эти пожары привели к возникновению новых пожаров в угольных пластах.

Новая Зеландия

Норвегия

В 1944 году Лонгйир Шахта № 2 на Шпицберген был подожжен моряками с корабля Тирпиц во время его последнего вылета за пределами норвежских прибрежных вод. Рудник продолжал гореть 20 лет, а некоторые участки впоследствии были заминированы из реконструированной шахты № 2б.

Южная Африка

  • недалеко от Эмалахлени (ранее известная как Витбанк ), Мпумаланга горит с тех пор, как шахта была заброшена в 1953 году.

США

Многие угольные месторождения в США подвержены самовозгоранию. Федеральное управление по добыче полезных ископаемых (OSM) ведет базу данных (AMLIS), в которой в 1999 г. перечислялось 150 пожарных зон. В середине 2010 года, по данным OSM, в девяти штатах горело более 100 пожаров, большинство из них - в Колорадо, Кентукки, Пенсильвании, Юте и Западной Вирджинии. Некоторые геологи говорят, что о многих пожарах не сообщается, поэтому фактическое количество их может быть около 200 в 21 штате.

В Пенсильвании известно 45 пожарных зон, самая известная из которых - Centralia пожар на шахте в шахте Централия в каменноугольном районе округа Колумбия, который горит с 1962 года. Горящая шахта, около Саммит-Хилл, загорелась в 1859 году.

В Колорадо угольные пожары возникли в результате колебаний уровня грунтовых вод, которые могут повысить температуру угля до 300 ° C, что достаточно, чтобы вызвать самовозгорание.

Бассейн Паудер-Ривер в Вайоминге и Монтане содержит около 800 миллиардов тонн бурого угля, и (1804–1806) там сообщалось о пожарах. Пожары были естественным явлением в этой области около трех миллионов лет и сформировали ландшафт. Например, площадь около 4000 квадратных километров покрыта, часть из них находится в национальном парке Теодора Рузвельта, откуда открывается захватывающий вид на огненно-красный угольный клинкер с мыса Скория.

В популярной культуре

В фильме 1991 года Ничего, кроме неприятностей, режиссером и соавтором сценария которого является Дэн Эйкройд, рассказывается о городе Валкенвания, у которого есть подземный угольный пожар, который горит десятилетиями. Мэр / лидер города ссылается на постоянно горящий пожар на угольной шахте как на источник своей ненависти к финансистам.

В телешоу Scorpion, сезон 3, эпизод 22, команда Scorpion тушит подземный угольный пожар в Вайоминге.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

  • Kuenzer, C.; Zhang, J.; Tetzlaff, A.; van Dijk, P.; Voigt, S.; Mehl, H.; Вагнер, В. (2007). «Неконтролируемые угольные пожары и их воздействие на окружающую среду: исследование двух засушливых горнодобывающих регионов в северно-центральном Китае». Прикладная география. 27 : 42–62. doi : 10.1016 / j.apgeog.2006.09.007.
  • «Спутники отслеживают бушующие пожары под Индией». Новый ученый. 2006-07-18. С. 25 и далее. Проверено 16 января 2007 г.
  • Kuenzer, C.; Страхер, Г. (2011). «Геоморфология пожаров угольных пластов». Геоморфология. 138 (1): 209–222. Bibcode : 2012Geomo.138..209K. doi : 10.1016 / j.geomorph.2011.09.004.
  • Van Dijk, P.; Zhang, J.; Jun, W.; Kuenzer, C.; Вольф, W.H. (2011). «Оценка вклада сжигания угля на месте в выбросы парниковых газов; на основе сравнения китайской информации о добыче полезных ископаемых с предыдущими оценками дистанционного зондирования». Международный журнал угольной геологии. 86 : 108–119. doi : 10.1016 / j.coal.2011.01.009.
  • Zhang, J.; Куензер, К. (2007). «Тепловые характеристики поверхности угольных пожаров 1: Результаты натурных измерений». Журнал прикладной геофизики. 63 (3–4): 117–134. Bibcode : 2007JAG.... 63..117Z. doi : 10.1016 / j.jappgeo.2007.08.002.
  • Zhang, J.; Kuenzer, C.; Tetzlaff, A.; Oettl, D.; Жуков, Б.; Вагнер, В. (2007). «Тепловые характеристики угольных пожаров 2: Результаты измерений на имитированных угольных пожарах». Журнал прикладной геофизики. 63 (3–4): 135–147. Bibcode : 2007JAG.... 63..135Z. doi : 10.1016 / j.jappgeo.2007.08.003.
  • Kuenzer, C.; Hecker, C.; Zhang, J.; Wessling, S.; Вагнер, В. (2008). «Потенциал данных многосуточных температурных диапазонов MODIS для обнаружения угольных пожаров». Международный журнал дистанционного зондирования. 29 (3): 923–944. Bibcode : 2008IJRS... 29..923K. doi : 10.1080 / 01431160701352147.
  • Kuenzer, C.; Zhang, J.; Li, J.; Voigt, S.; Mehl, H.; Вагнер, В. (2007). «Обнаружение неизвестных угольных пожаров: синергия определения зон риска угольных возгораний и улучшение извлечения тепловых аномалий». Международный журнал дистанционного зондирования. 28 (20): 4561–4585. Bibcode : 2007IJRS... 28.4561K. doi : 10.1080 / 01431160701250432.
  • Wessling, S.; Kuenzer, C.; Kesselsf, W.; Вуттке, М. (2008). «Численное моделирование для анализа тепловых аномалий поверхности, вызванных подземным горением угля». Международный журнал угольной геологии. 74 : 175–184. doi : 10.1016 / j.coal.2007.12.005.
  • Kuenzer, C.; Zhang, J.; Sun, Y.; Jia, Y.; Деч, С. (2012). «Еще раз о угольных пожарах: угольное месторождение Вуда после обширных исследований угольных пожаров и ускорения мероприятий по их ликвидации». Международный журнал угольной геологии. 102 : 75–86. doi : 10.1016 / j.coal.2012.07.006.
  • Валлеро, Даниэль; Летчер, Тревор (2012). Раскрытие экологических катастроф. Амстердам: Elsevier Academic Press. ISBN 978-0123970268.

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с Пожарами угольных пластов.
Последняя правка сделана 2021-05-15 12:51:42
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте