进入工业革命后,煤炭成为了世界上的主要燃料之一,为人类的工业化进程起到了相当重要的作用。
煤炭
尽管现在我们已经有了很多替代能源和清洁能源,但是仍旧不能完全放弃使用煤炭,尤其是我国。
直到2022年,我国终端用煤比例仍有10%,而煤电比例甚至达到62%。
虽然中国用煤数量大,但是全球储煤数量多的却非中国,而是美国。
接下来就了解一下,全世界最大的煤田储量有多丰富?据了解煤层厚达1千米,延伸上千公里。
煤矿开采
阿巴拉契亚煤田这座巨型煤田就是位于美国东部的,阿巴拉契亚煤田,总面积达18万平方公里,分布于美国的9个州中,比中国山东省的面积还要大。
煤田自东北向西南延伸,延伸长度可以达到1250公里,宽度为50-3000公里不等,而其厚度更是达到1千米。
根据探测,阿巴拉契亚煤田的煤炭储量高达3107亿吨,占世界煤炭总储量的大约3/10。
由于此处煤田的地理位置优越,交通十分便利,以及煤层天生的优势,因此是美国最早开发的矿区。
阿巴拉契亚煤田的延伸面积很大
1750年,弗吉尼州就正式开始在此处采煤,到1900年,这里的煤炭产量已经达到176吨,并在1918年达到最高产量460吨。
直到现在,这里的煤炭工业已经带动美国多工业部门的发展,包括钢铁、电力、机械和化学等,是美国主要的综合工业区之一。
煤炭的形成煤炭实际上就是由各种植物的茎叶和根系发展而来,当这些物质落在地表上,经过化学作用腐烂后,就会形成一层腐殖质。
落叶会逐渐腐烂
随后由于远古时期激烈的地质作用,导致这些腐殖质被埋到地表之下,此后这些腐殖质经过不断地堆积,使得原本最底端的腐殖质越埋越深。
在深处的地下,隔绝空气的环境下,这些腐殖质在高温高压的情况下进行各种物理化学反应,最终形成具有可燃性质的黑色沉积岩,并被称为煤炭。
而由于植物大约在4亿多年前才从海洋来到陆地发展,并在石炭纪时期,植物不断发展壮大。
煤炭的形成
植物的生长也需要碳元素,所以地表之下两米的碳元素,以及大气中的二氧化碳就成了它们的养分。
在植物不断发展后,也使得这一时期成了历史上含氧量最高的时期,平均氧气含量达到35%以上。
但是由于这一时期,植物将二氧化碳尽数吸收,使得空气的含氧量越来越高,一方面导致全球变冷,一方面也引发了很多森林大火。
最终加上极端恶劣的雷电天气,使得大量的森林因此陷入火海,点燃了早石炭纪裸露的煤层,最终火势不受控制。
森林大火
原本高大的植物也纷纷到底,被不断埋藏到地下,形成煤炭。
阿巴拉契亚煤田的优势阿巴拉契亚煤田,正是在这一时期前后形成。
不过和很多煤田相比,这里的煤田具有很大优势,主要生产无烟煤,不仅煤炭纯度高,而且几乎没有其他伴生的杂质,节约了大量的加工成本。
而且这里的煤层中瓦斯含量很少,不容易发生井下瓦斯爆炸的事故,产生的灰分也少,因此在此挖煤的工人安全也得到一定的保障。
阿巴拉契亚煤田质量很好
此外煤田的含煤量划分了几十个层次,其中位于宾西尼亚地区的煤层,属于第23-42层之间,可以开采的煤炭大约在12-22层间,储量巨大。
作为世界上最大的煤田,除了在储量方面拥有巨大优势外,其开采条件也是数一数二的好。
根据探测,阿巴拉契亚煤田中有99%都是近程度煤层,煤层的均匀厚度大约为1.7米。
煤田开采
此外矿井均匀开采深度只有70米,煤层的埋藏很浅,很多地方甚至可以露天开采,一般采用短壁采煤法和大型无轨采运装备。
采煤车只需要将煤矿的井口,挖出一个个规则的竖井形状,然后将梯子连接到井下,一圈一圈下去,将无数煤炭从地下搬运上来,远远看过去倒像是一座黑色的宝藏。
煤田的形成
之所以阿巴拉契亚煤田的煤层很浅,是因为阿巴拉契亚山脉形成的时间,稍微比该处雨林形成的时间早大约2亿年。
阿巴拉契亚山脉
正如前面所说,世界上所有的煤炭基本都形成于石炭纪,而当这些植物被掩埋之后,煤炭还没形成之前,阿巴拉契亚山脉就一直在持续升高。
当时在雨水的侵蚀下,上层的岩石层根本无法大量堆积,使得其最终的平均厚度只有不到100米。
因此这里的煤层相比其他煤层来说,才更加容易开采,并且煤炭的质量也比较上乘。
煤田的厚度很大
这块煤田的存在,使得在工业革命时,为美国提供了充足的能源,据了解每年的煤炭产量可以达到4亿吨以上。
因此才使得美国在之后的发展突飞猛进,经济实力直线上升。
美国向别国进口煤炭
不过值得注意的是,美国虽然有储量最大的煤田,但是他们在进入20世纪以后,不仅不向其他国家出口煤炭,反而还需要从别的国家进口。
美国煤炭大量进口
这里我们只能猜测美国的算盘打得响,因为煤炭的形成需要很长时间,所以可以将其算作不可再生资源。
面对日益窘迫的能源危机,美国自然希望将本国的资源储存下来,而不断使用别国资源,这样等到全国资源匮乏的时候,美国的资源却还能继续维持经济发展。
煤炭的危害不过对于煤炭这一资源来说,尽管在过去的工业化进程中起到了重要作用,但是它同样为地球带来了几乎不可逆的伤害。
燃煤造成大量污染
煤炭对环境和人类伤害很大
在煤炭中,除了含有大量碳元素外,还有氮、磷、硫等元素。
这些元素在经过燃烧后,会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等温室气体,以及大量破坏环境的粉尘、
燃煤产生的大气污染物。可以扩散到数千公里之外的地方,也就是说即便是远离污染源的人们也会面临煤炭带来的伤害。
在过去几十年来,地球的环境已经遭到严重破坏,尤其是PM2.5的影响,不仅严重降低空气质量,而且还诱发了很多人类疾病。
燃煤污染巨大
尤其是在冬季,这种污染物会给城市和农村,造成可怕的雾霾天气,严重限制了人们的出行,阻碍经济的发展。
在燃煤过程中,其排放的相关有机物、黑炭、碳酸盐等物质,都是PM2.5的主要组成部分。
除此之外,它还会释放大量的气态污染物,这些污染物来到大气后,同样会经过一系列的化学反应,生成二次PM2.5,给人类和环境造成危害。
雾霾下的城市
曾经英国作为最早发展工业化的国家之一,由于大量使用煤炭等化石燃料,使得在1952年和1962年的烟雾事件中,分别造成了4000人和750人死亡。
人类正在减少使用煤炭
所以为了保护环境和人类生命,现在人们正在减少使用煤炭燃料。
在煤炭时代时候,取而代之的是更加高效,且功能更加广泛的石油,除此之外,便是对环境没有污染作用的清洁能源,诸如水能、风能、太阳能和核能等。
清洁能源
对于现代社会而言,只有保护人类赖以生存的环境,才有更多的机会谈发展,所以越少使用煤炭,越少排放二氧化碳等才最好。
因此即便阿巴拉契亚煤田,是世界上最大的煤田,但受到的关注已经逐渐减少了,相信在未来,人类对煤炭的依赖程度还会进一步降低。