矸石山綜合治理措施研究

鄭 海 全

(陽泉煤業(yè)(集團)股份有限公司運輸部,山西 陽泉 045000)

矸石山綜合治理措施研究

鄭 海 全

(陽泉煤業(yè)(集團)股份有限公司運輸部,山西 陽泉 045000)

矸石山在不同時期擁有不同的特點，在進行綜合治理時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同時期的特征，而采用適宜的綜合治理措施。在此，對矸石山發(fā)展規(guī)律加以分析，闡述了不同發(fā)展時期中的綜合治理措施，希望能夠為矸石山綜合治理工作提供一定的幫助與參考。

矸石山，綜合治理，措施

1 概述

在煤礦的開采過程中，會形成非常多的廢棄物質(zhì)，這些廢棄物質(zhì)主要為煤矸石。現(xiàn)階段，煤礦在生產(chǎn)過程中煤矸石的產(chǎn)生量占據(jù)總煤碳開采數(shù)量8%～18%左右，我國的煤矸石積存數(shù)量大約有45億t，并且煤矸石數(shù)量呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢，我國煤礦生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量由矸石堆積形成的山，這已經(jīng)是煤礦企業(yè)的標志了。另外，因為煤矸石之中包含有很多的殘煤、碎木屑以及煤質(zhì)泥巖等，這些物質(zhì)在長期堆放以后，常會出現(xiàn)自燃，同時還會產(chǎn)生非常多的有害氣體，例如二氧化硫氣體、硫化氫氣體以及一氧化碳氣體等，會造成嚴重的環(huán)境污染問題。國內(nèi)很多學(xué)者針對矸石山綜合治理開展了一些研究工作，不過，依舊未能獲得安全、經(jīng)濟、高效的矸石山治理方案，之所以未能取得良好的治理效果，主要是未能深入了解矸石山自燃規(guī)律，導(dǎo)致綜合治理的效果較差。在此，依照矸石山自燃規(guī)律以及不同階段矸石山發(fā)育規(guī)律，制定矸石山的綜合治理方案。

2 矸石山發(fā)展規(guī)律分析

2.1矸石山自燃規(guī)律的分期

在對矸石山的自燃規(guī)律進行分期過程中，把矸石山中可燃物質(zhì)的自熱起燃當(dāng)成是自燃標志，同時把硫化物質(zhì)出現(xiàn)自熱加速現(xiàn)象以及碳類物質(zhì)自熱燃現(xiàn)象當(dāng)成是自燃標志臨界點。因為矸石山的堆積形式相對復(fù)雜，矸石山中的可燃物成分也較為繁雜，環(huán)境濕度的改變在很大程度上會影響到矸石氧化情況，也會影響到矸石的燃點，所以，矸石山發(fā)生自燃時的臨界問題通常為一個溫度帶。在矸石山之中，硫化物質(zhì)會在80 ℃～90 ℃的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)加速增熱現(xiàn)象，而碳類物質(zhì)則會在280 ℃～300 ℃的溫度范圍內(nèi)發(fā)生自燃，所以，在此把潮濕的矸石在環(huán)境中發(fā)生氧化生熱，矸石山中可燃物質(zhì)由緩慢的升溫而轉(zhuǎn)至迅速生熱，而達到第一臨界溫度的過程，劃分成為矸石山的自燃孕育時期。把矸石山中一些可燃物質(zhì)由快速溫度升高直到碳化物質(zhì)發(fā)生自燃，也就是達到了第二臨界溫度范圍時，劃分成為矸石山的自燃發(fā)生時期。把矸石山中出現(xiàn)多處自燃現(xiàn)象，整體溫度出現(xiàn)急劇升高，自燃范圍迅速擴張，將這一時期劃分成矸石山自燃發(fā)展階段。把矸石山出現(xiàn)溫度逐漸下降，高溫范圍不斷減小，劃分為矸石山自燃衰退時期。

2.2矸石山各個時期具體表現(xiàn)

在矸石山處于孕育時期之中，其表層溫度值以及周圍環(huán)境都不會出現(xiàn)什么較大波動，不過，因為矸石山內(nèi)部存在大量的熱量，溫度呈現(xiàn)偏高趨勢，水分蒸發(fā)的速度也較快，這些蒸發(fā)的水分會在表土層位置發(fā)生凝結(jié)，常常出現(xiàn)地表返潮的問題，周圍空氣之中也會出現(xiàn)不太明顯的異味。在矸石山處于發(fā)生時期之中，其表層溫度值將比周圍溫度值有所升高，不過，在內(nèi)部由于溫度過高，使得蒸汽會非?？斓奈龀?，外表則由于脫水而出現(xiàn)白化現(xiàn)象，會有更多的刺激性氣體被釋放到周圍空氣之中。在矸石山處于發(fā)展期之中，燃燒首先是呈現(xiàn)點狀分布，逐漸的向線狀燃燒發(fā)展，最終擴展至面狀燃燒。其表層溫度也不斷的升高，在局部范圍內(nèi)有明火出現(xiàn)，環(huán)境之中有害氣體成分也出現(xiàn)急劇升高的趨勢。在矸石山衰退時期之中，局部位置的溫度依據(jù)相對高，出現(xiàn)灰渣堆以及侵蝕溝等，環(huán)境中的有害氣體成分也逐漸降低。

在各個時期之中，矸石山燃燒三要素所起到的作用也存在差異，山體的形貌特性以及結(jié)構(gòu)等均會產(chǎn)生不同影響，所采用的治理方案也有所差別。在矸石山之中，前期包含的可燃物質(zhì)總量基本上不變，而在燃燒不斷的發(fā)展過程中，可燃物質(zhì)會逐漸的減小，而溫度會隨著矸石山中物質(zhì)不斷的氧化而波動，也會受到濕度變化而出現(xiàn)較大的變化。

3 矸石山的綜合治理措施

3.1矸石山自燃預(yù)防措施

在對自燃問題進行預(yù)防時，應(yīng)當(dāng)從堆放入手，這樣才可以有效的防止孕育期出現(xiàn)。在進行堆放時，要選用合適的場地，通常將場地選擇在緩坡位置處，堆放過程中使矸石山形成圍堰結(jié)構(gòu)，確保外界裸露的面積降至最低。選擇的堆放區(qū)域要確保地基穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)滑坡問題。在進行堆放處理以前，要盡可能將矸石風(fēng)化處理，確保熱量盡可能多的在堆放前散失。在進行堆放處理時，要將矸石使用推土機推平處理，并且將其壓實，確保矸石不易透氣，防止出現(xiàn)煙囪效應(yīng)。還可以在不同的矸石層間覆蓋一層黏土，這樣也能有效的防止煙囪效應(yīng)出現(xiàn)。當(dāng)矸石山的堆放高度達到了設(shè)定高度或者是堆放噸位達到了預(yù)設(shè)噸位時，應(yīng)當(dāng)把全部的裸露表層進行綠化處理，盡量恢復(fù)之前的景觀。

3.2矸石山控制燃燒的治理措施

1)覆蓋法。指的是使用惰性材料物質(zhì)將矸石材料加以覆蓋，采用此種方法時應(yīng)當(dāng)尤為關(guān)注，要是形成了煙囪效應(yīng)，若首先對自燃位置進行覆蓋，那么會導(dǎo)致火勢蔓延至未發(fā)生燃燒的部分。針對上述問題，首先要在矸石山的頂端位置堆積充足泥土，將泥土在一天時間之內(nèi)攤鋪開來，確保矸石山的表層能夠被完全覆蓋，并且在覆蓋完成以后，還要進行碾壓處理。

2)注漿法。將實現(xiàn)制備好漿液通過高壓的方法注入到矸石山高溫區(qū)域之中，在漿液和高溫矸石區(qū)域發(fā)生接觸以后，其中水分會迅速的散失，同時大量熱量將會隨著水分蒸發(fā)而散發(fā)，在漿液水分散發(fā)以后，形成的固體能夠覆蓋于矸石材料表層，有效的避免矸石材料和空氣發(fā)生接觸，從而實現(xiàn)控火以及滅火目標。

3.3矸石山生態(tài)恢復(fù)措施

1)矸石山整形整地。矸石山發(fā)生自燃問題，需要有氧氣的存在，要想確保有效防控矸石山的自燃問題，應(yīng)當(dāng)在完成整形工作以后，再向其表層覆蓋上阻燃材料，使之形成封堵結(jié)構(gòu)。使用的阻燃材料包含有粉煤灰、粉土或者石灰等材料，并在封堵層之上再覆蓋上一層黃土，將其壓實處理，以有效的對水以及空氣起到阻隔作用，也能夠防止地表生物接觸到矸石山中的有害物質(zhì)。2)植物重構(gòu)。在矸石山的隔離層之上，再覆蓋上一層熟土，土壤覆蓋厚度值應(yīng)當(dāng)依照植物根系的大小進行確定。若是種植的植物為草本植物，則應(yīng)當(dāng)覆蓋約15 cm厚的土壤；若是種植的植物為灌木，則應(yīng)當(dāng)覆蓋約30 cm厚的土壤。為了避免矸石山上部載荷出現(xiàn)較大增加，同時也節(jié)約復(fù)墾資金投入，應(yīng)當(dāng)主要種植草本植物以及灌木植物。由于矸石山的環(huán)境較差，存在高地?zé)釂栴}，而且污染較為嚴重，進行植物種植時，要種植一些耐干旱、抗污染的植物。3)配套工程建設(shè)。在對矸石山進行植物重構(gòu)的過程中，不僅要應(yīng)用到植物栽培工程，還要求應(yīng)當(dāng)建設(shè)相應(yīng)的配套工程，例如，水利工程以及園林工程，這樣可以有效防止水患問題的發(fā)生，還能進一步提升矸石山植物重構(gòu)的景觀價值。

4 結(jié)語

矸石山在不同的時期之中，均會表現(xiàn)出不同的特征，所以，在對矸石山進行綜合治理時，應(yīng)當(dāng)按照整體溫度場的測量數(shù)據(jù)，科學(xué)的進行防火滅火方案選擇，從而有效的防治不同時期內(nèi)矸石山自燃問題，并且還應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合水土保持技術(shù)、植被恢復(fù)技術(shù)等，確保對矸石山的治理更加具有針對性，保障綜合治理工作的效果。當(dāng)矸石山處于不同時期之中，對矸石山進行治理施工時，存在安全區(qū)以及危險區(qū)的差異，應(yīng)當(dāng)趨利避害，同時還要采用不同的綜合治理措施，才可以達到事半功倍的效果。

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Researchoncomprehensivemanagementmeasuresofganguemountain

ZhengHaiquan

(YangquanCoalIndustry(Group)Co.,Ltd,TransportationDepartment,Yangquan045000,China)

Gangue mountain has different characteristics at different times and should adopt appropriate comprehensive management measures in the light of the characteristics of different periods. In this paper, the development law of gangue mountain is analyzed, and the comprehensive management measures in different development periods are expounded. It is hoped that it can provide some help and reference for the comprehensive management of gangue mountain.

gangue mountain, comprehensive management, measures

TD849.5

A

1009-6825(2017)27-0166-02

2017-07-15

鄭海全(1973- ),男，助理工程師