贺兰山的煤炭一直都在燃烧,为什么不用水直接扑灭?

发布时间:
2024-07-31 07:28
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不只是贺兰山煤层,全世界几乎所有自燃煤层,都没有扑灭成功的案例。煤层的燃烧已经属于一种地质现象,甚至从更广泛的角度来讲,包括高原膨胀土,淤泥地质沉降,河湖泥沙淤积、不稳定破碎底层,冻土层地基破坏……人类至今没有能力解决任何一项地质问题。

唯一一个看起来有希望成为第一个成功案例的,是二十年以来调水调沙实现黄河河床下切接近四米……而这个工程,按照目前的进度,完全解决黄河地上悬河,至少还需要一百年时间。

因为任何一项地质问题的解决,哪怕只是最微小的改动,工程量都太踏马大了。大到只需要稍微计算,都会超越人类历史全部土方量的总和。

燃烧有三要素,氧气,可燃物,燃点,扑灭火灾一定是使得燃烧失去任一条件使得燃烧无法进行。

那对于贺兰山煤层我们能怎么解决呢?

可燃物:上亿吨的高温煤层,深埋地下,没有任何手段可以再保证安全的情况下从火场抽离。

氧气:持续数百年的燃烧已经使当地地层脆化,破裂形成无数气体裂缝,数百平方公里的土地像海绵一样到处透气,连具体的气孔都找不到,阻断氧气在工程上也不具有可行性。

降低温度:用水降温,确实是个不错的思路。但是你有没有想过,具体要多少水呢?

在地面上,煤炭燃点在三百度左右,燃烧温度约八百度,但是在地下,由于大地良好的保温作用,在燃点以下,煤层和氧气缓慢反应放热,也会逐渐积累热量直到达到燃点开始燃烧。,而这个温度不高于一百度。

这也意味着我们想要完全扑灭贺兰山煤层大火,我们需要将贺兰山地层冷却到最高温度不超过一百度。

鉴于这一部分的计算过于复杂,我们姑且按照燃点计算,为了将以八百度燃烧的煤层降温到三百度的燃点以下,我们需要多少水?

为了方便,我们假设水遇热沸腾后立即以水蒸气的方式离开地层,也就是每一滴水都被充分加热。

为了方便,以下均采用最简单的估算,最终结果数量级上基本相差不大。

以质量计算,水的比热容大约是岩石的二倍,而岩石的密度,我们按照地壳平均密度代入,差不多4吨每立方米。

也就是说,为了将一立方米的岩石降温一度,需要大约两个立方米的水来吸收热量。

常温水按三十度计算,沸腾前升温70摄氏度。

地层燃烧区域八佰摄氏度,我们需要降温至三百度以下,降温五百摄氏度。

为了达到目的,岩石和水的体积大约1比14。

整个燃烧区域有多大呢?整整二十八平方公里。就算最薄的煤层,只有一米的厚度,仅仅冷却煤层需要多少水呢?二千八百万乘以十四

2800*14=39200万立方米

相当于一百五十个西湖的水量。

或者黄河贺兰山段五天的径流量。

但是呢?

高温的仅仅只是煤层嘛?

两百年燃烧,地下岩层早就被均匀加热了。

按照连续介质,认为温度从煤层埋深到地表均匀变化。从八百度的煤层到五十度的地表,这部分冷却又要多少水呢。

众所周知,贺兰山区煤层平均埋深五十米。为了冷却煤层外的岩石,我们需要的水量要乘以二十五倍

现在,黄河一百天径流量都用上了。

可是,煤层以上的算完了,煤层向下的岩石呢?要知道下边还有地热,甚至没有来自地表的温度散失,温度更高。

缺少实地数据很难确定地下的温度参量。不过至少也会和煤层以上的部分相当吧。

嗯,轻轻松松,黄河二百天径流量。

然后呢,降温到三百度的话,只能管用一年,用不了多久,煤层的缓慢氧化反应又会把煤层加热到自燃。一定要继续降温到一百度才行。之前降温五百,现在再降两百,五分之七。

现在是二百八十天径流。

可是实际上呢?,为了保证水可以灌进煤层,含沙量不能太高,我们要过滤,西北高温干燥,煤层更是如此,往往水还没加热到一百摄氏度就蒸发了。直接冷却煤层的水只会是一部分。

算上不知道多少的损耗。

结果显而易见。只要在贺兰山旁修一条二百米高的大坝将黄河截流,过滤全部泥沙后精准灌入着火煤层,不考虑蒸气爆炸等各种工程风险的话,就这么没日没夜浇上去一年就把火灭了。

嗯,水汽化热什么的确实没有考虑,不过,一条黄河还是半条黄河,都没啥区别不是,我图一乐估算下,您也图一乐看我乱算一通。

为了解决这一年数十亿的损失所需要的代价,仅仅只是贺兰山以下宁夏内蒙山西陕西河南山东的黄河沿线,一年二十万亿的gdp而已。

尊敬的题主,你满意了吗?

最后,我是个河南人,哪天半夜起来家里停水了,不要怪我带着菜刀去你家讨水喝哦。


补充更新:

很多人提出淤泥密封,且不考虑淤泥是否密封性真的那么好,以及淤泥高温变形后的陶器事实上依然透气这些问题…

只要这个不透气的罩子在地下煤层冷却到燃点以下之前破掉了,大火会立刻重新烧起来。

可是地下降温要多久呢?

五十米深的高温的岩层确实没有研究案例,,二十米埋深的地铁还是有的。

修建于第二次鸦片战争的英国伦敦有一条地铁线路,由于使用的最新款的电力驱动,不会像之前的那些蒸气机车一样产生大量烟雾,所以大幅削减了通风口的数量。

运行一百二十年以后,埋深不超过十米的这一条伦敦地铁的地下温度已经从大约十七度被稳定加热到三十一摄氏度,让乘客苦不堪言。

因为即便给列车安装空调,空调功率也只会进一步加剧隧道内热量的积累,并没有办法真正解决问题。除非增加通风口,但上方又是百年老街,产权明晰无法进行大型工程。

仅仅来自数条列车的“较小”功率的加热分散在漫长的地铁线中都难以散失,更何况是埋在更深层,温度更高,产热更快的煤层呢?

至少几百年?大闷罐子闷几百年后才能挖的煤矿?灭火?灭个der!一百年后人类还烧不烧煤都是个未知数…

有着功夫,还不如给长城贴瓷砖去,好看不说,密封性和耐用性要求比给大山加个盖子还是要低不少的,讲真万里长城真用不了二十八平方公里瓷砖。

而能耐火耐风化无毒不透气还能保持一百年的材料,我保证它比瓷砖还贵点。

END