河曲露天矿硬地峁火区治理技术研究.pdf

2020 13 技术应用与研究 当代化工研究 Modem Chemical Research 河■曲露天扩硬地峁火区治理技术研究 * 刘 震* 刘 震 山 西 煤 炭 进 出 口 集 团河 曲 旧 县 露 天 煤 业 有 限 公 司 山 西 036500 摘要本文分析了河曲露天矿硬地峁火区的形成原因，针对性的提出了治理技术，以保证火区的高效治理，为此后硬地峁火区的治理工 作提供更多的借鉴依据。 关键词河曲；露天矿；硬地峁；火区；治理技术 中图分类号TD752 文献标识码A Research on Treatment Technology of Hard Ground and Fire Area in Hequ Open-pit Mine Liu Zhen Hequ Jiuxian Open-pit Coal Co. , Ltd. , Shanxi Coal Import and Export Group, Shanxi, 036500 Abstract This paper analyzes the causes o f ation of hard ground and fire area in Hequ Open-pit Mine, and puts forward targeted treatment technologies so as to ensure the efficient treatment of fire area, thus providing more reference basis for the treatment of hard ground andfire Key words x Hequ; open-pit mine； hard ground fire area-, treatment technology 硬地峁火区位于原杨树湾煤矿矿界内，2009年资源整 合时划入我公司矿界范围内，在本矿北部边界附近，距离硬 地峁村不足200m 。火区发火煤层为上部各薄煤层，煤层硫含 量 较 高 （ 2. 5以上），露头煤风氧化严重，发火期较短易发 火。由于埋藏较浅以及受下部煤层开采影响，裂隙发育，空 气进入煤层经长期氧化，热量积聚而引起自燃发火，煤层发 火产生大量含有硫化物、一氧化碳等有害气体。该处地形为 较深山沟，风速较低，不利于有害气体扩散，对村民的身体 健康有较大影响。我矿于2011年、2013年和2015年先后通过 黄土覆盖治理过三次，经过三次治理后，效果较为明显，基 本控制了明火及冒烟现象，但是该区域地形为山沟陡峭区 域，土层薄，覆盖取土困难，不能彻底熄灭自燃火区，2019 年7月份，该区域再次出现冒烟现象。该区域位于五道庙南 侧，南边紧邻三道弯深沟，地形复杂。三道弯沟两侧陡峭， 岩石裸露，通往治理区的道路质量差，且周围可用以压埋的 表土极少，也没有水源，治理工作难度大。目前环保形势严 峻，硬地峁火区治理迫在眉睫。 1. 河曲露天矿硬地峁火区的基本概况1. 河曲露天矿硬地峁火区的基本概况 河曲露天矿硬地峁火区位于原杨树湾煤矿矿界内，距离 硬地峁村不足200m , 火区煤层的含硫量较高，发火期短但极 易发火。受下部煤层以及埋藏浅等因素的影响，空气进入煤 层后会长期氧化，积聚热量以致自燃发火，散发出较多的一 氧化碳与硫化物等有害气体。且煤矿处于较深的山沟，风速 较低，无法保证有害气体的有效扩散，严重威胁了当地村民 的身体健康。我矿先后治理三次，基本控制了明火问题，但 由于此区域为陡峭的山沟，因此无法彻底熄灭火区，且周围 水源较少，增大了治理难度。 2. 河曲露天矿硬地峁火区成因2. 河曲露天矿硬地峁火区成因 受当地气候、自身开采等因素的影响，河曲露天矿硬地 峁极易出现火区问题，其具体原因包括以下几个方面。一是 气候因素的影响，河曲煤矿地区为半干旱大陆季风气候，干 燥的气候为煤层自燃提供了条件。且煤层距离地表较近，存 在严重的风化问题，长期以往，会导致煤体自燃问题，加快 了露天矿煤火的形成速度。二是存在大量的小煤窑，河曲露 天矿开采前存在较多小煤窑，且大多采用房柱式的简易开采 模式，存在较多的碎煤。在漏风供氧条件下，会加剧煤层的 炭烧，火势更为蔓延，形成恶性循环。三是受生产采动的影 响，连续的开采改变了河曲露天矿的地形条件，煤层暴露面 积较大且时间较长，存在严重的风化问题，也增大了煤体的 自燃几率。同时，煤层的开采也为其自燃提供了通风条件， 连接了明显发火区域与自燃区域，增大了火区面积。除此之 外，在煤层自燃发火后，受采动因素的影响，与外界连通的 裂隙更为发育，存在突出的热风压问题，加剧了煤层自燃几 率。 3.河曲露天矿硬地峁火区治理技术河曲露天矿硬地峁火区治理技术 ⑴正确选择灭火方法 根据煤层火区的基本特点，可以选择以下几种灭火方 案。一是地表覆盖黄土以隔绝火区，达到封闭状态，断绝通 风供氧渠道，以熄灭火区。此种方法施工速度较快，且施工 后可以保证地表的平整，但无法彻底消除火源，火区仅仅被 黄土覆盖起来，在地形复杂的条件下，无法达到预期的灭火 效果，因此适用于地表平整、火源较浅的火区。二是地面钻 孔灌浆技术，向火区煤层打钻孔，将一定比例的黄泥浆液灌 入至着火煤层，以有效阻止燃烧，逐步熄灭火区。此种方法 的灭火速度较快，且可以获得灭火与防火的双重效果，但无 法有效挽回火区残留资源，适用于水源与黄土充足的区域。 三是剥离挖除在燃体，以彻底根除火源。为了降低燃体温 度，施工人员应在火区范围内自上而下分台阶实行地面开挖 工作。此种方法可以彻底灭火，但前期投资成本较高，适用 于埋藏较浅，严重缺水与缺黄土的区域。 根据河曲露天矿火区的实际情况，为了不影响未来的露 天开采工作，因此应采用“ 火区内地表鱼鳞沟灌黄泥浆一火 区边界边坡黄土覆盖压实一地表黄土分层覆盖碾压”的综合 灭火技术方案。 C J 当代化工研究 Modem Chemical Research 技术应用与研究 2020 13 一是火区内鱼鳞沟灌黄泥浆，火区平台存在较多的塌 陷坑洞，施工人员应设定合理的鱼鳞沟间距，保证宽度为 1.2m , 深度为0.8m 。根据水土 10. 5的比例设定浆液。二是 发火平台覆盖黄土，在完成黄泥的灌浆工作后，施工人员为 火区覆盖黄土，厚度保证为lm，分层进行覆盖碾压。三是火 区边界边坡覆土压实，保证覆土厚度在0.5m 以上，并沿着发 火平台设置截水沟，形成裂缝通道。 ⑵灌來工程 一是开挖与回填鱼鱗沟，发火平台存在多处塌陷坑洞， 此时应采用鱼鳞沟灭火方法，设定5m 间距的鱼鳞沟，由于 在总长度为366m , 回填体积为350m 3。二是采用水力冲浆方 法，全面有效治理火区内的裂缝与空洞，在火区设定灌浆地 点，并利用灌浆方法进行封堵。整个过程中应注意做好以下 工作，当孔洞体积较大时，应在孔口周围采用漏斗状的投砂 器，在孔内注入楽液。期间应保证楽液的均匀度，并预留充 分的沉淀时间。由于注浆区域在火区附近，浆液注入期间很 容易发生化学反应，此时施工人员还应密切关注一氧化碳的 变化情况，及时测定并治理。 ⑶黄土 盖 工 程 一是明确合理的施工工序，利用机械覆盖火区地表， 保证厚度为0.5m ，分层进行碾压。二是做好火区边界覆土的 压实工作，削坡处理发火平台，保证宽度为1.5m , 之后覆盖 黄土压实，覆土厚度在〇 .2m 以上。同时，为了避免边坡形成 裂缝，还应在边坡设置3条排水沟。施工期间应利用压路机 完成火区内黄土的碾压工作，并利用推土机平整火区。在距 离火区平台坡顶边缘0.75m 处，开挖截水沟，并利用片石砌 筑水泥抹面。除此之外，在距离发火平台东侧、南侧、西侧 设置排水沟，宽度为〇 .5m ，深度为0.2m , 并利用水泥抹面。 ⑷技制隐蔽火源 河曲露天煤矿硬地峁火区还存在隐蔽火源，措施应采用 钻孔方法进行探测，分析下层煤体发火的原因。施工人员直 接向孔内注水，沿着裂隙流入至其他区域中。之后利用三相 泡沫灭火技术治理，在气泡内存储氮气，随着泡沫到达着火 区，在破碎后达到隔绝空气与降温的效果。 ⑶制定可行的施工质量保证体系 开采企业应明确工程质量第一责任人，设定合理的质 量保证体系，保证在项目经理的统一指挥下，所有施工人员 分工协作，彻底完成施工流程。期间还应建立质量检查监理 机构，落实各级责任机制，在施工期间应增强全体员工的质 量意识，积极攻克技术难题，保证质量控制工序的严格执 行。施工期间，技术人员应严格做好技术交底工作，企业成 立现场抽查小组，严格检查灌浆量。在选购施工材料时应强 化原材料、半成品、成品的质量检测工作，不但需要出厂合 格证，还应出具复检合格文件，不允许不合格的材料进场。 施工期间应严格遵循安全文明原则，强化施工场地的 标准化管理，认真贯彻执行安全施工流程，根据工程特点做 好分项工程的技术交底工作，并成立质量领导体系，强化施 工班组的安全教育工作。进入施工场地的开采人员，在上岗 前应进行安全教育，进行专业培训后才可以上岗作业，且所 有机械电器应安装漏电保护装置，避免伤害事故的发生。同 时，还应严格执行消防管理制度，配备消防砂、灭火器等设 备，保证消防通道的畅通性。整个施工过程中，技术人员必 须佩戴安全帽，设定必要的安全防护措施，所有电缆应检查 是否存在裸露，埋住过路的电缆，避免出现车压问题。施工 现场打闸刀与电器开关均应保证防雨，合闸时技术人员应佩 戴绝缘手套。 注浆期间也应严格遵循安全注意事项，技术人员应细致 检查硬地峁火区附近的煤岩情况，测定水情的变化情况，当 存在溢水问题时，应及时做好灌浆工作，保证灌入水量与排 出水量呈正比，当排水水量较少时，应停止灌浆工作，并及 时采用放水措施。施工期间应兼顾山上、山下，避免滚石伤 人，尤其在机械施工时，应密切注意防范工作，必要时停止 等待。除此之外，雷雨天气不得施工，且施工人员应及时撤 离至安全地带。 4. 治理效果 河曲露天矿灭火期间，利用钻孔方式探测隐蔽火源情 况，持续观测掌握灭火效果。分析发现，采 用 “ 火区内地表 鱼鳞沟灌黄泥浆一火区边界边坡黄土覆盖压实一地表黄土分 层覆盖碾压”的综合灭火技术方案后，现场灭火工作获得预 期效果，温度很快下降。 5. 结束语 本文分析了河曲露天矿硬地峁火区的形成原因，在注浆 封堵、强化施工管理等方面，分析了火区的治理技术，以保 证良好的应用效果，促进露天煤矿开采工作的顺利进行，提 升企业的经济效益。 【 参考文献】 [1] 张小翌， 王德明， 杨雪花.平朔东露天矿不同特性火区的针 对性治理方法研究[J].中国煤炭,2018 09. [2] 孟旭刚.猫儿沟露天矿立体火区快速治理技术研究应用 [J].山西焦煤科技, 2018 03. [3] 王思傑.露天矿采空区与火区作业环节安全控制与监管 [J].建材与装饰， 2018 05. [4] 郭文兵， 白二虎， 杨达明.煤矿厚煤层高强度开采技术特征 及指标研究[J].煤炭学报， 2018 08. [5] 赵杰， 刘长友， 李建伟.沟谷区域浅埋厚煤层开采应力场分 布及矿压显现特征[J].采矿与安全工程学报,2018 04. [6] 沈云鹤， 王德明， 朱云飞不同自燃倾向性煤的指标气体产 生规律实验研究[J] 中国安全生产科学技术， 2018 04. 【 作者简介】 刘 震 （ 1989-，男，汉族，山西河曲人，助理工程师，山西 煤炭进出口集团河曲旧县露天煤业有限公司；研究方向生产技 术。