【背景】白芨沟煤矿属于高瓦斯矿井。南四矸石山的物探报告显示:矸石山总面积约28万m2,高温异常区1个,面积约7万m3,表面最高温度达到230 ℃以上,南四采区2521(二)综采工作面处于南四矸石山的垂直下方,2521工作面采用综采开采方式,工作面长220 m,走向长度1 500 m,工作面配风量为1 800 m3,采空区进行采后瓦斯抽采。根据南四矸石山自燃火灾的特点,结合火区的实际情况,有针对性地采取了以“黄土覆盖、黄土隔离、灌注泥浆及阻化剂”为主的综合治理技术措施,利用黄土覆盖抑制了煤矸石火区的供氧;黄土隔离技术阻止了火区的进一步扩展;灌注泥浆主要用于直接处理高温点,从而直接灭火,具体的治理效果如下图所示。

 

  矸石山表面整平、压实

 

  原始堆积状态的矸石山表面凹凸不平,导致自然堆积状态下内部空隙较大,漏风严重,同时不能保证治理效果。因此在治理中,首先对矸石山表面进行了整平和压实,采用铲车横竖交错的压实方式,先沿东西方向进行整平和压实,从矸石山北部向南呈条带状前进,压实完毕后,进行第2次整平压实,沿南北方向,从矸石山东部开始呈条带状前进。为了增加整平、压实的效果,每次压实时在矸石山表面覆盖少量的黄土,每次覆盖20~40 cm,然后采用铲车压实,再重新覆盖,最终在矸石山表面形成1层厚约50 cm的黄土覆盖层,降低矸石山表面的漏风供氧,并为后期治理提供平台。

 

  掏槽隔离

 

  为了防止南四矸石山火区向西北部新堆积矸石山的进一步扩展,采取了掏槽黄土隔离的措施,将老火区和新的矸石山进行了隔离。采用挖掘机在新矸石山间和火区影响区域开挖了1条深2 m、宽2 m,南北贯穿2个矸石山的深沟,并用黄土和生石灰的混合物进行充填,为了保证隔离带的密封性,在充填黄土时每次铺垫黄土40 cm左右,并用挖掘机进行压实,然后再进行铺垫,如此重复5~6次,充填效果如图1所示黄土隔离带。

 

  钻孔灌浆

  钻孔灌浆的主要目的是对矸石山深部火源或者高温点进行治理,同时能够大范围地在立体空间上形成对矸石山裂隙的充填。根据矸石山高温区的分布,共在矸石山表面施工47个钻孔,钻孔的深度从10~30 m不等,主要根据钻孔探到高温点的位置决定深度,同时在地面建立黄土制浆系统,共连接灌浆管路1170 m,采用自流法向钻孔灌注黄泥,最终对矸石山深部进行了降温和裂隙封堵。

 

  矸石山表面槽灌浆

  对矸石山表面进行灌浆的目的是对浅部和表面的高温区域进行降温和封堵。在矸石山表面,沿工作面推进的方向,平行开挖6条深槽,沟槽宽1.2 m、深1.0 m,间距5 m,首先在槽内铺垫一层黄土、氯化钙、熟石灰等混合材料,然后向沟槽内进行注水,通过水的自流将黄土等材料运输到矸石山表面的裂隙中,对矸石山浅部的高温区进行降温和堵漏。

 

【来源】翟小伟,马灵军,朱国忠,等.煤矿矸石山自燃治理技术研究与实践[J].煤炭科学技术,2015,43(4):53-56.

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