Введение

Подземное тление угольного пласта – это горение выхода или подземного угольного пласта. Большинство пожаров в угольных пластах характеризуются тлеющим горением, особенно подземные, из-за ограниченной доступности атмосферного кислорода. Случаи пожаров в угольных пластах на Земле датируются несколькими миллионами лет назад. Благодаря теплоизоляции и защите от тушения дождями и снегом земной корой, подземные пожары в угольных пластах являются самыми продолжительными пожарами на Земле и могут гореть на протяжении тысяч лет, как, например, Горящая гора в Австралии. Возгорание в угольных пластах может быть вызвано самонагреванием при низкотемпературном окислении, ударами молний, лесными пожарами и даже поджогами. Пожары в угольных пластах медленно изменяют литосферу и атмосферу, но в современную эпоху этот процесс ускорился и стал более масштабным, что связано с добычей угля. Угольные пожары представляют серьезную угрозу для здоровья и безопасности, оказывая негативное воздействие на окружающую среду посредством выброса токсичных газов, повторного возгорания травяных, кустарниковых или лесных пожаров, а также вызывая оседание поверхностной инфраструктуры, такой как дороги, трубопроводы, линии электропередач, опоры мостов, здания и жилые дома. Независимо от причины возникновения – естественной или антропогенной – пожары в угольных пластах могут продолжаться десятилетиями, столетиями или даже тысячелетиями, пока не произойдет одно из следующего: истощение источника топлива, достижение постоянного уровня грунтовых вод, увеличение глубины горения сверх способности грунта к оседанию и вентиляции, или вмешательство человека. Из-за подземного расположения, тушение пожаров в угольных пластах чрезвычайно сложно и дорого, и они маловероятно будут потушены осадками. Существует большая схожесть между угольными и торфяными пожарами. По всему миру в любой момент времени горят тысячи подземных угольных пожаров. Наиболее острая проблема наблюдается в развивающихся, богатых углем странах, таких как Китай.

Влияние на окружающую среду

Помимо разрушения пострадавших районов, угольные пожары часто выделяют токсичные газы, включая угарный газ и диоксид серы. Китайские угольные пожары, которые потребляют, по оценкам, от 20 до 200 миллионов тонн угля в год, составляют до 1 процента глобальных выбросов углекислого газа от сжигания ископаемого топлива.

Тушение угольных пожаров

Чтобы огонь поддерживался, ему необходимы топливо, кислород и тепло. Поскольку доступ к подземным пожарам напрямую крайне затруднен, тушение пожаров предполагает поиск подходящей методики, учитывающей взаимодействие топлива и кислорода для конкретного случая. Огонь можно отделить от источника топлива, например, с помощью противопожарных полос или огнестойких барьеров. Многие пожары, особенно на крутых склонах, можно полностью разработать. В случае возгорания угольных пластов, залегающих неглубоко, приток кислорода из воздуха можно перекрыть, засыпав участок или установив герметичные барьеры. Другой способ – препятствовать оттоку продуктов сгорания, чтобы огонь затух из-за собственных выхлопных газов. Энергию можно отводить охлаждением, обычно путем закачки больших объемов воды. Однако, если оставшийся сухой уголь впитает воду, тепло поглощения может привести к повторному возгоранию потушенного очага по мере высыхания. Следовательно, необходимо отводить больше энергии, чем выделяет пожар. На практике эти методы комбинируют, и в каждом конкретном случае все зависит от доступных ресурсов. Это особенно актуально для воды, например, в засушливых районах, и для покрывающего материала, такого как лёсс или глина, чтобы предотвратить контакт с атмосферой. Тушение подземных угольных пожаров, температура которых иногда превышает 540 °C, является чрезвычайно опасным и дорогостоящим мероприятием. В Польше был разработан агрегат на базе реактивного двигателя, известный как Gorniczy Agregat Gasniczy (GAG), который успешно применялся для тушения угольных пожаров и вытеснения огнедампа в шахтах.

Текущие исследования и новые разработки в области тушения пожаров

В июле 2010 года журнал Time сообщил, что на рынок начинают поступать более дешевые альтернативы для тушения пожаров в угольных пластах, включая термостойкие растворы для заделки и азотную пену, подавляющую горение, а также другие инновационные решения. Электростанция Hazelwood – двухкилометровый угольный участок в открытой шахте Hazelwood – была подожжена лесным пожаром в октябре 2006 года и повторно в феврале 2014 года. Пожар на угольной шахте Hazelwood в 2014 году, который горел 45 дней, затронул тысячи жителей и распространил дым по населенному пункту Морвелл в штате Виктория. Правительство рекомендовало уязвимым группам населения в Южном Морвелле временно эвакуироваться из-за опасности твердых частиц PM2,5. В мае 2020 года корпорация Hazelwood Power была оштрафована на 1,56 миллиона долларов за нарушения требований охраны труда и техники безопасности, связанные с пожаром.

Китай

В Китае, крупнейшем в мире производителе угля, с годовым объемом производства около 2,5 миллиардов тонн, пожары в угольных пластах являются серьезной проблемой. По оценкам, ежегодно бесполезно сжигается от 10 до 200 миллионов тонн угля, и такое же количество становится недоступным для добычи. Сообщается, что некоторые из этих пожаров горели на протяжении трех столетий. Большинство из них были потушены в 1785 году. Эти старые горящие холмы сегодня соответствуют Мон-Сальсон, Буа-д’Авайз и Кот-Шод в Сент-Этьене, холму Брюле в Ла-Рикамери и Мон-дю-Фё (Горе огня) в Женилаке. Пожар в Женилаке длился 30 лет, начиная с 1740 года. В Дудвейлере, в земле Саар, угольный пласт загорелся около 1668 года и продолжает гореть до сих пор. Эта так называемая Горящая гора ("Brennender Berg") вскоре стала туристической достопримечательностью и была даже посещена Иоганном Вольфгангом фон Гёте. Также известна так называемая Стинштайнванд (вонючая каменная стена) в Швальбентале на восточном склоне Хоэр-Мейсснера, где несколько пластов загорелись несколько столетий назад после прекращения добычи бурого угля; продукты сгорания продолжают выходить на поверхность.

Индия

В Индии, по состоянию на 2010 год, под площадью в 58 квадратных миль (150 км²) в угольном бассейне Джария, расположенном в Дханбаде, штат Джаркханд, бушевало 68 пожаров. Пожары в шахтах начались в этом регионе в 1916 году и стремительно уничтожают единственный в стране источник высококачественного коксующегося угля.

Индонезия

В Индонезии пожары в угольных и торфяных месторождениях часто возникают из-за лесных пожаров вблизи выходов на поверхность. Сложно определить, какой пожар является причиной другого – лесного или в угольном пласте. Сезон пожаров обычно наступает каждые 3–5 лет, когда климат в некоторых частях Индонезии становится исключительно сухим с июня по ноябрь из-за явления Эль-Ниньо – Южного колебания у западного побережья Южной Америки. С 1982 года пожары стали регулярным явлением на островах Борнео и Суматра, охватывая большие территории в 1987, 1991, 1994, 1997–1998, 2001 и 2004 годах, что приводило к увеличению числа госпитализаций и распространению на территории Брунея, Сингапура и Малайзии. Угольные выходы настолько распространены в Индонезии, что практически наверняка эти пожары вызвали новые возгорания в угольных пластах.

Норвегия

В 1944 году шахта №2 Лонгйир на Шпицбергене была подожжена моряками с немецкого линкора «Тирпиц» во время его последнего выхода в море за пределы норвежских территориальных вод. Шахта продолжала гореть в течение 20 лет, а некоторые участки впоследствии разрабатывались из восстановленной шахты №2b.

Южная Африка

Трансваальские и Делагоа-Бейские угольные шахты вблизи Эмалахлени (ранее известного как Витбанк), провинция Мпумаланга, горят с 1953 года, когда шахта была заброшена.

В популярной культуре

В фильме 1991 года "Ничего, кроме неприятностей", снятом и написанном в соавторстве Дэном Айкройдом, фигурирует город Валкенвания, под которым уже несколько десятилетий горит подземный угольный пожар. Судья города объясняет свою ненависть к финансистам постоянным горением угольной шахты. В телесериале "Скорпион", 3 сезон, 23 эпизод, команда "Скорпион" ликвидирует подземный угольный пожар в штате Вайоминг.