燒了5500年的，究竟是什麼火？

最近，科學家通過研究證實，澳大利亞燃燒山的陰燃火已經持續燃燒了5500年，這是迄今地球上持續時間最長的「火焰」。新聞中說的陰燃火其實就是煤層火，又叫地下火。很多人不解的是，為什麼地底下封存的煤層會自個兒燃燒？

陰燃火很常見

說到地底下的陰燃火，大家可能會感到陌生，但是陰燃現象其實很常見。陰燃說的是一種緩慢的、低溫、無焰形態的燃燒。生活中許多東西會發生陰燃，最常見的就是香、香煙、鋸末、蚊香等。

為什麼煤會自燃？

在很多人的印象中，煤都是硬邦邦的黑傢伙，平時要想把它點燃，還真不是一件容易的事，一般需要架起一堆柴火，把煤塊放在柴火上持續燒，煤塊才能被點燃，這也是在很多地方煤灶常見的生火方式。

而地底下，封存的煤，沒有空氣，也沒人去點，煤怎麼就自個兒燃起來了呢？而且有的一燒就幾百上千年。

對於這個問題，科學家研究了很長時間，從17世紀就開始進行研究，但是至今，誰也不敢說，百分之百就找到了真正原因。只是存在一些假說，其中最獲得認同的是「煤氧複合」假說。煤氧複合過程是一個非常複雜的物理化學變化過程，簡單說就是，煤之所以自燃，這是因為煤跟空氣中的氧氣發生物理、化學作用，產生熱量而導致的。哪些煤最容易自燃？

煤有很多種，比如，煙煤、無煙煤、泥煤和褐煤，這些煤中，褐煤最容易自燃。但這不是說其他種類的煤就不會發生自燃。

褐煤礦

褐煤是一種還沒有發育完全的煤，跟其他煤相比，褐煤發熱量最低，是一種最低級的煤。它呈深褐色，含碳量通常在25%~35%之間，而水分含量高達66%左右。因為能量密度低，而且水分很大，長距離運輸不經濟，所以褐煤一般在煤礦周圍的火電廠使用。在希臘火電廠的總燃料中，褐煤佔到百分之五十，而在德國，佔到百分之二十五。

褐煤具有揮發性，燃點低，在270℃左右。採集後儲存幾個月，褐煤就可能發生自燃。既然存儲幾個月就可能自燃，那地底下埋藏那麼久的褐煤為什麼沒有全部燃燒完呢？這是因為，完整的煤層比較難以發生自燃，只有煤層遭到破壞，變成碎塊且堆積到一定厚度時才可能發生自燃。另外，地底下的煤層發生自燃，還需要一些複雜的條件。

煤層火產生需要哪些條件？

在所有的煤中，褐煤自燃的概率最大。除此以外，煤層火的產生還需要一定的條件。其中最重要的一個是，持續的供氧。由於地震或其他人為因素，煤層破碎，產生大量裂縫，這導致煤層含有大量的空氣，這是煤層火的氧氣來源。

地面塌陷，煤層破損，空氣入侵，從而引發煤層火的示意圖

有了氧氣還不算，煤與氧氣發生反應產生的熱量還得易於聚集才行。也就是說，起初，煤與氧氣結合，發生反應，並放出熱量。如果這個熱量很快散失掉了，那麼煤層火也燃不起來。熱量的聚集取決於風流速度，風速過大，氧氣是比較充足，但產生的熱量也會很快被帶走；風速過小，便於熱量積累，但供氧卻不足。一般認為，煤層中的風速在0.1～0.24米每分鐘時，也就是說，風每秒鐘前進1.67毫米至4毫米時，煤最容易發生自燃。

煤礦火災

氧氣有了，恰當的風速也有了，最後，還有一個條件，就是持續一定的時間。時間越長，積累的熱量越多，煤越容易發生自燃。

煤層火會帶來哪些危害？

煤層火一是自然產生的，比如某次閃電或者火山引燃，或者是沒有什麼外在因素，就是煤層中達到了自燃的條件後，自個兒在地底下燃燒起來。澳大利亞燃燒山的煤層火，燃燒了幾千年，它就是自然產生的。而現在，更多的是人為的，這不是說，有人故意去引燃煤礦，而是煤礦開採時，由於後期處理不當，導致煤礦火災發生。有煤礦火災的國家並不少，比如我國、美國、澳大利亞、加拿大、德國、印度等。

印度煤礦起火

像美國西部廢棄煤礦中的煤層火，冬季時，會融化地面的大雪，而夏季又引發草原火災，一年四季都會釋放有毒成分。

我國的煤層火形勢也很嚴峻，像新疆、寧夏、內蒙古等地區因煤田火災，每年損失的煤炭達1000多萬噸。而非煤礦火災的煤層火，每年損失煤炭資源2億噸左右。

地底下的煤自燃，不但會帶來嚴重的資源浪費，同時還會帶來巨大的環境影響：它會誘發瓦斯爆炸、煤塵爆炸等事故；每年排放大量的有毒氣體，包括一氧化碳和二氧化硫；帶來地面沉降，路面塌方；最嚴重的是，煤層火發生的地面上方，嚴重的通常寸草不生。

煤層火導致路面損毀

煤層火能澆滅嗎？

既然煤層火這麼可怕，無數煤炭資源每年白白被燒掉，還帶來嚴重的環境污染，為什麼不全部撲滅呢？因為，這實在是太難了。

地面上的火，比如森林大火，雖然很猛，但是一目了然，只要採取人力戰術，多用些水，遲早都能澆滅。

但是煤層火，它簡直就是個噩夢，很難撲滅。它在地底下，深多少？你不知道，除非你挖地三百米，或者更深。它的範圍有多廣？你也很難準確判斷。

為了澆滅煤層火，人們常使用的方式是向地下灌水，一灌就是幾個月。開始的時候，人們以為煤層火已經被澆滅，但是不久，它又死灰復燃，於是你還得繼續灌水。如果恰巧，地下深處有暗水道，你灌的水全白白流走了。

還有的是灌泥漿，人們試圖把煤層中或者地下的裂縫堵住，阻止煤層火的氧氣供應。但是目前，這也不是很靈驗的辦法。

煤層火難以撲滅的原因是，煤層在地下的分布很複雜，長年累月，你對某處煤層火圍追堵截，打孔灌水、灌泥漿，看似成效顯著，但你不知道的是，煤層火通過一條狹長的縫隙，早已悄悄竄到另一個更大的煤層里去了。

煤層火的未來

鑒於煤層火很難被撲滅，就算能撲滅，往往代價也巨大。所以，有的能源公司設想，乾脆順其自然，並不斷給其「加油鼓氣」，讓煤層火來得更旺一些。然後，通過「捕捉」燃煤釋放的可燃性氣體，比如氫氣、一氧化碳等，從而間接地「開採」這些煤礦。

地下煤炭氣化示意圖

（作者：寒木釣萌）

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