“凡人拦不住的火”能熄灭吗? 这场在内蒙古乌海地下燃烧了近半个世纪的大火,覆盖了长达4800公里的区域。当前,一场希望能够彻底灭火的工程全面展开
本刊记者/王婧(发自内蒙古乌海)
矿区的地上裂开一道道大口,向上缓缓吐出各种不同颜色的烟雾——黄的、青的、白的。空气中涌动着硫磺味的热浪,使周围的一切宛如在水中晃动,整个世界似乎都被放在烤架上。工人们正在用钻井机往地下钻孔,然后小心翼翼地把搅拌好的泥浆注入几十米深的地下。
这里是内蒙古的乌达矿区的9、10号煤层,已经初步整治过。49年前,这里发生了煤层自燃,一小团火沿着煤层一路向下燃烧。在深深的地下,地火“比毒蛇更光滑,比幽灵更莫测,它想去哪儿,凡人是拦不住的”。
49年后,能够统计的数据是,整个乌达煤田的火区总面积达到349.6万平方米,占整个煤田面积的10%,1800多万吨煤被白白燃烧掉,1200多万吨煤炭资源被破坏,5000多万吨煤炭资源储量成为呆滞资源,造成的损失达几十亿。
2010年8月27日,100多台重型翻斗车、铲车来到这里,钻机、注浆机开始隆隆运转,一场希望能够彻底灭火的工程在此全面展开。此前,这场煤田火灾已经燃烧了近半个世纪。
“玩火”的人 9月4日,星期六,荒凉寂静的乌达矿区。这是灭火工程开工之后的第一个周末。
50岁的贾跃荣带着两个工程师,驾车来到了矿区上。他是神华乌海能源有限责任公司灭火工程处的处长,也是灭火工程的总指挥。
乌达矿区是国家统配煤生产基地,位于内蒙古自治区西部的乌海市乌达区,是典型的内陆干旱沙漠气候。目前,在这个35平方公里的矿区内,共分布着16个火区,尽管经过前期治理,这里已经很难见到明火,但蒸腾着的烟雾依然随处可见。
从目前看来,彻底灭火的愿望暂时无法实现。贾跃荣称,“此次主要是治理仍存在明火的1号区、以及烟雾比较严重的6号区和10号区。”
在6号区的几个火点附近,临时工棚已经搭建完毕。此次3个火区,一共派了约200人,吃住都在工地上。
他们的工作就是严格按照火区的图纸,在燃烧着的地火上方往下密集地钻孔,然后,将和好的黄泥浆从孔中注入,“每20米钻一个孔,用泥浆或别的材料堵住地下的缝隙,形成一道隔火墙”。 与其他灭火技术一样,地火可以通过隔绝氧气和降低温度的方法扑灭。但因为煤层分布的复杂情况,以及地下存在着的裂隙不确定等诸多因素,这项工程显得复杂而繁琐。
一名工程师用手摸了摸泥浆,对正在用机器和泥的工人说,“还需要再粘稠点儿,水有点多,好像比例不太对。水多了就会进入咱们的生产煤层,那就要出事故。”
贾跃荣随手揭开堵在一个钻孔上的编织袋,冒出一股蓝烟。他把手放在洞口,说,“这里温度比较高,要注意。”
在工人们密集的钻孔的中央,有一处大的裂隙,一股白色的烟就从这处裂缝中不停地往外冒。在裂隙周围,分布着环状或者片状的黄色和白色的小包。“黄色的是硫酸,白色的是芒硝,此外黑色的是煤焦油。”
贾跃荣说,这里曾经是一处火焰的喷出口,岩石被烧得变了形,在重力作用下发生了坍塌,随后就形成了现在这样的裂隙,“氧气的进入就更加方便了。”
裂隙附近,仍有野草,一名工人说,“是明火灭了以后,今年刚长的。”但即便是这些生命力极其顽强的野草,处于裂隙附近的,都已经被烤成了焦黄色,枯萎甚至死亡;更远一些的,是黄绿色,再远一些的,是深绿色,也更为密集和高大。
“这已经是经过初步治理过的,所以看不到明火了。以前,这里是名副其实的"火焰山",可壮观了!”贾跃荣说。
曾经的“火烧连营” 贾跃荣站在矿山上,这片矿区,他太熟悉了。
他甚至能够很清楚地指点着矿区的每一处,回忆着80年代这里的点点滴滴——这里曾经是竖井高大的井架,井架顶端,巨大的卷扬轮正转动着,把大罐笼送入深深的井下;一排排轨道电车在井口出入;选煤楼下,一列火车从一长排数不清的煤斗下缓缓开出……
从他1978年来到这片矿区,他就知道,这里曾经发生过煤田的自燃。
乌达煤田的煤,含硫量高,又多是浅层煤,在阳光下多晒几天,就有可能会自燃。“那时大家也只能把地面上的火灭了,即使知道火可能往地下窜了,也没啥办法。”
从1978年到1984年,乌达矿区的三个大矿井相继投产,煤炭年产超过百万吨。采空区中遗留下来的煤,在低温条件下氧化自燃,逐渐形成了6个大的火区。“每个有自然发火倾向性的煤层在开采后都发生了自燃情况,而且形成了大面积的煤田火区。”《中国地下煤火研究与治理》一书中,曾如是记载乌达煤田大火。
而1985年到1999年,小煤窑迅速崛起,一下子出现了三四百个小煤窑。而乌达煤矿的开采量逐渐压缩。对此,一些乌达煤田的矿工颇有怨言:“那些私人小煤窑东挖西挖,浪费现象很严重。另外,一些私人小煤窑开采完了以后,井口也不封闭,在地下形成了四通八达的巷道。时间一长,井下的煤就和空气、雨水接触燃烧起来,害得我们这些国有大矿也不好再去采煤了。”在这些年中,小煤窑的开采共引发了10个煤田火区。
1993年,煤炭部曾专门来此调研,结论却是:灭火的速度赶不上着火的速度。
“地火的燃烧需要一定的时间”,贾跃荣说,“等到2001年开始,这里就真的成为火焰山了,十多个火区几乎连成一片,从地下烧到地上,到处都是明火。”从1995年到2004年,火区面积从200万平方米增加到了307万平方米。
那时,在白天,火区像一条蜿蜒起伏的“火龙”沿着煤层出露带及其附近分布,到处烟雾缭绕,一片火海。而在夜里,大地上更是会有一道道幽幽的红光,这红光是从地上的无数裂缝中透出的,并散发出强烈的热力。“在晚上看矿山,你就会觉得地球就是一块被薄薄的地层包裹着的火炭”。
2004年,有记者在进入矿区时曾如是记录:“贾跃荣不断提醒记者,千万不要靠近那些宽窄不一的裂缝,一旦掉下去,别说抢救,可能连喊救命都来不及。在两处离地面不足3米的大坑里,记者看到里面的煤正烧得通红,顺手折下山上已被烤死的树枝扔下去,还没接触到明火,树枝就呼地一下燃了起来。乌达矿区一位工程师用热红外测温仪测量洞口。温度高达590度。”
据2002年调查,乌达煤田火区总面积3.076平方公里,占整个煤田面积的8.8%,其中最大一处火区面积达到了0.66平方公里。火区的燃烧平均深度35米,最深80米。
骄傲与烦恼 “火焰山”的影响,并不仅仅体现在经济利益上。
《中国新闻周刊》记者注意到,在火区附近,有一些被遗弃的已经破败了的土房子。据矿工介绍,这些房子基本上都是因环境污染而被迫搬迁的居民遗留下来的。毕竟,“谁也忍受不了长期被火烤、被烟熏的滋味”。
乌达煤田煤种属高硫煤,导致火区向大气中排放有害气体。野外局部采样分析表明:火区附近的一氧化碳超过国家标准51倍,二氧化碳超标7.4倍,二氧化硫超标3.1倍,二氧化氮超标4.1倍;居民点附近的一氧化碳超过国家标准5.3倍,二氧化碳超过国家标准1.5倍,二氧化硫超过1.52倍,二氧化氮超标2.2倍。
此外,自燃产生的有毒气体和酸雨,使得建筑物和工业设施受到酸性腐蚀,缩短了使用寿命。在煤田附近,几乎所有建筑物都锈成了暗灰色。
乌达矿区的矿工共有五六千人,绝大多数居住在工地附近。《中国新闻周刊》记者从乌达矿区总医院了解到,“2001年到2003年,上呼吸道病人的感染率在成倍的增长,2001年100多例,2002年200多例,2003年400多例,2004年以后则基本持平。”
而在距离矿区大约20公里的乌海市区,根据2001年乌海市环境监测站的报告,当时,“全市的二氧化硫、二氧化氮、总悬浮颗粒物超标,空气质量为Ⅴ级,属重度污染。”据业内人士介绍,当空气质量属中度污染时,心脏病和肺病患者症状明显;属重度污染时,健康人也会出现较强的不适感,年老、体弱者会寿命降低。
但即便如此,这里的人们对于拥有煤矿的自豪感,似乎远远大于他们对污染的恐惧。因为煤矿业的兴盛,这座多年来默默无闻的小城逐渐为外人所认知,虽然没有毗邻的鄂尔多斯那样风光,但24.4亿吨的煤炭储备量也足以让这座人口总数不到50万的城市自豪。 乌海是内蒙古自治区唯一的没有自己独特方言的城市,因为缔造这个城市的是煤矿企业和它的数万创建者。
1958年,包兰铁路开通后,早在清朝时期就探明有煤炭的乌海,开始了大规模开采。次年,一家大型国企——乌达矿务局成立。在那个全民总动员“超英”“赶美”的大跃进年代,随着开采规模的增加,这个小镇上聚集了越来越多来自天南海北的年轻人。此外,伴随着煤炭资源开发兴建的企业,形成乌海建市前的工业雏形。
1974年海勃湾矿务局正式成立。1976年,两大矿务局已经有了10万职工及几万家属,于是,这个颇具规模的企业镇正式在行政区划上被“正名”为乌海市,寓意为“乌金之海”,并成为内蒙古自治区的第三个地级市。
这个资源性城市,享受着高耗能产业带来的“自豪”——“十五”末期当地的财政收入是“九五”末期的3倍多,GDP也增长了两倍多,人均GDP达到两万多元。
但另一方面,正是从2003年起,国家开始对耗能高、污染重的电石、铁合金、焦炭清理整顿,整治的重点在晋、陕、蒙、宁四省区交界处,乌海就在其中。
但乌达煤田的地火始终是当地政府的一块“心病”。一方面是地方政府节能减排的压力,另一方面是这些煤都是白白燃烧,“纯属浪费”。
由于煤层自燃,乌达矿业公司的煤炭年实际生产能力低于设计生产能力(390万吨/年)近70万吨,所造成的损失也逐年加剧,据测算, 1985~1995年年平均为10万吨,1995~2000年上升至30万吨,2001年以后,每年损失超过100万吨。
2010年7月18日出版的美国《外交杂志》,将内蒙古的这场煤火列为“全球五大仍在继续的生态灾难”之一。《外交杂志》称,“中国工业增长70%所需能源依赖于煤炭,但是20世纪60年代发生在内蒙古的地下煤火至今困扰着中国。覆盖4800公里长的区域,这场煤火每年估计需要消耗2000万吨煤炭,超过德国全年产出。无独有偶,美国宾夕法尼亚州森特勒利亚的地火,与中国的规模差不多,至今依然燃烧着。”
五年攻坚战 事实上,从2001年开始,地火已经开始大规模地影响矿区的生产。在矿区的主要运输大巷——201巷,多处出现一氧化碳等有害气体涌出的异常险情。这条大巷是全矿生产的生命线,一直受到地火的严重威胁。
贾跃荣说,“矿业公司也组织了一些灭火队伍,但是主要侧重于井下地面,因为灭火需要的工程量、资金量是非常大的,作为一个企业来讲的话,它只能考虑影响生产的这一块。”
2002年初,乌达矿业公司成立煤田灭火工程指挥部,着手对影响生产的火区进行治理。实施治理的面积大约100万平方米,采取的灭火方法主要有沙土覆盖裂缝,堵死供氧通道,向地下火区打钻孔注泥浆或注高分子复合胶体材料。
贾跃荣曾经对媒体说,“乌达煤田大火已烧了40多年,要一下子把它灭掉是不现实的。”据介绍,乌达矿业公司是神华集团所属的特困企业之一,资产负债率为78%,“人均年工资不足8500元”。
2002年8月,乌达矿业公司委托内蒙古煤炭科学研究所编写了《乌达煤田灭火工程初步设计》,“靠我们自己根本没有能力来灭火,我们这次修改设计就是为了向国家申请资金。当时,灭火工程初步设计概算,灭火资金需要9000多万元。要彻底灭掉乌达煤田的煤火,这个数还不够。”
2006年1月6日,国家发改委批准了乌达煤田灭火工程项目,项目总投资为1.626亿元,其中国家安排投资6985万元,神华集团出资9275万元。施工期为四年,灭火效果监测期为一年。
“现在要求我们提前一年完成计划。”贾跃荣说。
2006年6月,乌达煤田进行了初步整治,将正在燃烧的能够剥离的部分全部剥离下来。涉及火区总面积349.6万平方米,消灭明火点594处,用水24万吨,乌达煤田浅部火区已基本熄灭;回填采坑177个,回填覆盖面积达112万平方米;同时剥离出大量着火煤炭,总计调出1430万吨。
目前正在实施的是二期深部灭火工程,“技术上已经不存在问题”,贾跃荣说,“无论是探测还是灭火,中国的水平在世界上来说都是领先的,而且近几年发展很快。”
在美国,阿拉斯加大学地质学家普拉喀什将地火描述为“没有边界的全球灾难”。因为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。你扑灭了一处地火,300英尺以外的地方随后又会出现另一处地火。”
中国地火纠结 目前,中国有50多处煤田火区昼夜燃烧,燃烧面积达720平方公里,每年经济损失约40亿元
本刊记者/刘炎迅
神华集团工程师、李四光地质科学奖获得者管海晏,今年已经75岁,一直以来,他都在研究中国地下煤火,并且出版了几部专著,是业界公认的权威。
“这是个值得关注的话题啊,以前关注的太少。现在你们来报道,我很开心。”一见到《中国新闻周刊》记者,管海晏便这么说。
千年灾害 管海晏告诉记者,在中国北方,厚煤层多,气候干燥,北纬36度以北帕米尔高原到大兴安岭西坡的范围内煤田,都有自燃地火在烧。
“1994年那会儿,正在烧的就有56处火区,十几平方公里。”管海晏说,大部分燃烧的煤层,属于侏罗纪时代煤层,这个时代煤层特点是煤变质程度低,属于烟煤的初期,挥发粉可燃物质多,自燃的燃点也低,所以容易燃烧成大面积的地火。
民政部和教育部联合设立的减灾与应急管理研究所,就设立在北京师范大学资源学院办公大楼的6层,武建军副教授在过去的近10年里,一直从事地下煤火的研究。
“使得地下煤火难以控制的原因,除了自然原因,比如北方的气候干燥少雨等,以及地下煤火自身的燃烧规律之外,人为的因素更不能忽视。”武建军不断强调说。他告诉记者,最大的危害就是无序管理的小煤矿开掘。
最早记载的新疆地火,是《水经注》中,距今已有1700多年。而在宋朝那会儿,就有很多私开私挖的小煤窑,彼时政府基本不管,当地人四处开挖,往往在一处掘煤数月,突然巷道自燃,便不再过问,丢弃了再去别处开挖,如同游牧一般。而那些被遗弃的煤矿巷道,就成了绝好的通风管道,导致大量的煤火蔓延。
近年来,小煤窑的管理相对有所加强,但很多时候,小煤窑无论是技术还是意识都达不到国有大矿的标准,即便主动防范,仍然免不了出现煤火难以控制的局面。
管海晏告诉《中国新闻周刊》,除了小煤窑的问题之外,在一些大矿的采空区,也会出现自燃,而燃烧后形成的烟雾,主要含有二氧化碳和二氧化硫。在1米5左右的低空范围,这些粉尘和有害物质会影响人们的呼吸道系统,因为这个高度正是人呼吸的空气层范围。而再往上,到了中空,对流层,二氧化硫的危害就会显现,形成酸雨,危害很大。再往上到了高空,二氧化碳会影响大气层的健康。
管海晏认为,中国煤田自燃历史悠久,按其发火时间可分为史前火、唐清火和现代火。其中史前火发生在地质历史时期,现在早已熄灭,唐清火则发生于古代和近代。到了现代,随着中国煤炭工业的迅猛发展,煤火这一自然灾害也随之迅速发展,老火区逐年扩大,新火点不断产生。中国煤田火区每年向大气层排放各种有害气体约为105.69万吨,占有害气体排放总量的10%,导致区域环境质量恶化,加剧全球温室效应。 北京师范大学资源学院教授李京,同时也是国家减灾中心总工程师,长期研究地下煤火。他告诉《中国新闻周刊》,早期煤炭价格很低,很多煤矿维持生计都难,再加上有些电厂拖着货款不给,使得那些煤矿没有足够的钱去控制矿井里的地火,这也是一个历史原因。他认为,近年来,中国地下煤火的着火点在增多,火区面积在增大,投入还稍显不够。
早在1994年,国务院将中国北方煤田火区及其造成的环境问题列入了“中国21世纪议程”。
在全世界范围,中国、美国、印度等地都有煤火。近日,美国媒体将中国的地火列为“世界5大持续性灾难”之一。
而据美国《时代》杂志2010年7月25日报道,除了南极洲外,每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。
在美国宾夕法尼亚州的36处地下煤火中,包括了最声名狼藉的地下煤火——这处已经燃烧了48年的地火释放出有毒气体,令森特勒利亚镇居民患病,联邦政府被迫在20世纪八九十年代开始采取强制措施迁移当地居民,如今那里已经变成了“鬼镇”。
美国东乔治亚大学的煤田地质学家格仑·斯特拉切尔(Glenn Stracher)教授认为,将中国的地下煤火称为“全球性灾难”毫不夸张:中国每年地下煤火燃烧的二氧化碳排放量相当于美国全年机动车二氧化碳排放量的总和,占世界每年二氧化碳排放量的3%强,是引起全球气候变暖不可忽视的原因之一。
合力扑火 武建军告诉《中国新闻周刊》,目前国内的灭火技术尚无重大突破。8年来,他的研究对象并非灭火技术本身,而是摸清地下煤火的规律,为灭火提供指导。今年5月,他刚刚去德国柏林参加了国际煤火研讨大会,各国专家交流得出一个结论:目前的煤火研究,中国和德国之间的研究合作已经处于世界较为领先的水平。
中德之间的合作,是两国政府的合作,而具体参与者,都是业界的领军人物,其中也有中国科技部国家遥感中心遥感处处长李加洪。
李加洪和武建军都告诉《中国新闻周刊》,目前煤火控制比较好的地方,是中国的新疆。早在上世纪80年代,全国有58处火区,新疆就有38处,这还是不完全统计。而当时,神华集团统计了乌海境内的火区,就有18个。 内蒙古乌海地区的地下煤火,有着自己的特点:火区连着火区。不过,这些火区一般是独立燃烧的系统,因为彼此相邻很近,会有热传递效应,更容易加剧火势的蔓延,也更容易导致地面的裂缝,从而使得更多的氧气从裂缝中进入燃烧的煤层,助燃。如此反复,恶性循环。
火区每年都在控制,每年有增有减,不断变化。因此,具体的统计非常困难,需要大量的人力和物力。而确定这些数据,又是灭火的基本前提。
在内蒙古、新疆、宁夏这些多煤的北方省区,有很多类似神华集团这样的国有大矿,他们在往地下开挖时,无论是事中还是事后,都是努力去做好防火灭火措施,这几乎是煤矿安全生产的一项必须完成的项目。一些不再挖掘的巷道,会立即封闭起来,断绝氧气进入。
山西的地下也有地煤火,但相对不那么引起关注。南方也有多煤的地区,但因为气候湿润,地火就相对少了很多。类似的还有东北地区,也是因为气温和湿度的原因,避免了很多地火的产生。当然,管理较好也是原因之一。
2000年开始,中国和德国开始合作,寻找控制和扑灭地火的方法。此前,中国已经和荷兰做了长期的合作研究。武建军正是从2000年左右,开始参与中德之间这场旷日持久的合作。
武建军说,很多地方的煤火,藏在很深的地方,地表又是荒无人烟的戈壁,只能借助遥感技术。要想精确勘测地下火势和地质构造,则需要地磁技术等复杂手段,这不是一件轻松的事情。
2003年到2006年,中德之间的合作第一期正式签订。武建军说,国际上关于煤火的研究,都有强烈的渴望,但又都是小心翼翼,因为这涉及到一个国家煤炭资源的分布等机密。另外,地火燃烧产生的碳排放数据,也因为环保领域的各方势力的牵制,显得很敏感和保守。但这两年,这个局面在改变,各方都变得更加务实,达成的共识是:灭火是第一位。
最初确定的研究范围有三个,分别是内蒙古的古拉本地区,宁夏的汝骐沟地区,以及内蒙古的乌海地区。
武建军坦言,原来中国的矿产归属不明确,有些属于地方,有些属于国家直管的国有矿业公司。“地面上的矿区是有行政区划的,但地下的大火,一旦燃烧蔓延起来,可不会管这些行政区划。这样的局面并不利于灭火的控制,彼此之间的协调考验各方主事者。特别是资金的筹集,有些地方未必承担得起。”
但在国家的重视下,这个局面近年来得到好转。乌达地区3个火区有望今年扑灭,正是国家牵头、各方合力完成。
武建军说,早在50年代,周恩来总理就很重视地下煤火的燃烧问题。在他的倡导下,1958年成立了新疆煤田灭火工程处,国家也持续投入,开展火区普查。到1999年,规划了8个重点火区,27个一般火区。当时的计划是到2020年前全部扑灭地下煤火,后来又做了微调,改为2015年。 武建军提供的最新的数据显示,经过十多年的勘测研究,学者指出中国煤层自燃主要分布于北纬35°~45°之间的北方地区。现已查明的煤田火区共56个,分别分布于新疆、甘肃、青海、宁夏、陕西、山西、内蒙古等7个省、自治区,燃烧面积共达720平方公里,其中新疆地区是中国乃至世界上煤田自燃灾害最严重的地区。
截至2008年,全国已有3个重点火区和11个一般火区被扑灭。
“但煤火也有可能产生新的火区,也有一些会复燃,很讨厌。”武建军说。
去年11月1日,燃烧了百余年的新疆硫磺沟煤田火灾宣告扑灭,此举每年可为国家减少176万吨煤炭资源的损失。但目前,中国仍有50多处煤田火区昼夜燃烧,每年大概吞噬3000万吨煤炭资源,破坏煤炭资源2亿吨;每年经济损失约40亿元;每年向大气中排放100万吨有毒气体。
北京师范大学减灾与应急管理研究院教授李京告诉《中国新闻周刊》,“这边煤层在烧,附近的煤层即便没有直接燃烧,也会受到影响,品质发生变化,无法开采使用。而大火也会使得附近地质构造变形,不利于地质开采。这样一来,受损的资源就超过燃烧本身的十倍。” (来源:中国新闻周刊)
(责任编辑:杨笑)