應(yīng)用地面溫度測量圈定煤矸石自燃區(qū)實例

楊玉勤

摘要：在煤礦災(zāi)害治理過程中，利用地面溫度測量可以直接有效地圈定煤或煤矸石自燃的范圍，本文介紹了在某煤礦煤矸石自燃區(qū)調(diào)查的實際應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：地面溫度測量；礦區(qū)災(zāi)害治理；煤矸石自燃調(diào)查

引言

煤矸石是采煤和洗煤過程中的排棄物，通常占采煤量的15%～20%。是我國數(shù)量最大的固體廢棄物之一。煤矸石長期露天堆積，對環(huán)境最大的危害除占地外就是自燃。自燃時釋放出大量CO、H2 S、SO2等有害氣體，嚴(yán)重污染周圍大氣環(huán)境，危害人們身體健康。煤矸石山自燃是普遍現(xiàn)象，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國目前大約有三分之一的煤矸石山存在自燃現(xiàn)象，是煤礦主要礦區(qū)災(zāi)害之一[1]。在煤矸石自燃災(zāi)害治理過程中，往往需要對煤矸石堆在自燃區(qū)域進行前期調(diào)查，初步圈定自燃區(qū)范圍，以便于后期治理工程的展開。本文介紹一個應(yīng)用地面溫度測量圈定煤矸石自燃區(qū)的工程實例。

1.工作目的及任務(wù)

1.1工作目的

某煤業(yè)公司原排矸場區(qū)域，由于使用時間較久，在矸石堆放區(qū)域矸石產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。根據(jù)排矸系統(tǒng)改造工程的需要，需查明該建設(shè)區(qū)域矸石自燃的分布范圍，以便于勘察設(shè)計及地基處理工作。

1.2工作任務(wù)

在排矸系統(tǒng)改造工程建設(shè)區(qū)及其外圍，利用地面溫度變化分布情況，初步圈定矸石自燃范圍。

2.工作方法

2.1測網(wǎng)布置

工區(qū)測網(wǎng)基線沿排矸場運輸軌道布置，測線垂直基線方向，線距10m，點距10m，部分區(qū)域根據(jù)實際情況點距為5m（見圖2-1）。

2.2測量方法

工區(qū)測溫方法采用電子溫度儀測量地面50cm深度溫度，用鋼釬打孔50cm，測溫探針插入孔內(nèi)測量，盡量減少地表溫度影響。測量時間以電子溫度計計數(shù)穩(wěn)定為限。同時利用紅外測溫儀觀察地表溫度變化情況。基點采用手持GPS定位后與已知鉆孔坐標(biāo)校準(zhǔn)，測點采用地質(zhì)羅盤結(jié)合測繩測量定位。

2.3測溫使用儀器設(shè)備

地下測溫：采用電子測溫儀（JT210）配100cm規(guī)格測溫探針2套。電子測溫儀量程-50°C～1000°C。分辨率±0.1°C.

地表測溫：采用非接觸式紅外測溫儀（HT-830）。量程-50°C～350°C。分辨率±2°C.

測量定位：手持GPS、地質(zhì)羅盤、測繩等。

2.4測溫一致性測試

測量前將兩臺測溫儀進行一致性測試，具體方法將兩儀器探針同時插入熱水中，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取水溫。經(jīng)測量兩臺儀器系統(tǒng)誤差為±0.3°C，一致性較好。

3.測溫結(jié)果

3.1工區(qū)溫度場特征

經(jīng)實測取得工區(qū)溫度場等值線平面圖（圖3-1）。其溫度場特征呈西高東低特點，西部矸石堆積較厚，矸石自燃面積較大，東部矸石堆積較薄，自燃面積較小。根據(jù)溫度實測結(jié)果并結(jié)合地表觀察分析，東部基巖出露區(qū)和未發(fā)生自燃的矸石區(qū)溫度一般在25°C～35°C。發(fā)生矸石自燃區(qū)域地下50cm溫度一般大于40°C，最高可達100°C以上，并且具有隨深度增加溫度迅速增高趨勢。其外圍由于自燃烘烤溫度一般在35°C～40°C。

3.2圈定工區(qū)溫度高場

工區(qū)共圈定溫度高場（或偏高場）7片。其中5片在排矸場運輸軌道兩側(cè)15m的勘查范圍內(nèi)。兩片面積較大的高場區(qū)在勘查區(qū)的西側(cè)。

3.3溫度高場分析

（1）1號高場區(qū)：位于勘查區(qū)西北，距16號鉆孔40m左右，面積約1315m2。區(qū)內(nèi)一般溫度在40°C以上，最高可達66.5°C。在2號線211點附近地表見自燃產(chǎn)生的煙霧，地表溫度達48.1°C。該區(qū)距勘查區(qū)距離較遠，對排矸系統(tǒng)改造工程影響較小。如果該區(qū)自燃情況向東部擴展，將影響到勘查區(qū)的地基穩(wěn)定，應(yīng)采取阻斷措施予以治理。

（2）2號高場區(qū)：該區(qū)緊鄰勘查區(qū)西部，距排矸場運輸軌道在15m～20m。面積最大，約9000m2。溫度多在40°C以上。11線1113號點最高可達86.3°C。該區(qū)多處見自燃產(chǎn)生的煙霧。從等值圖上分析該區(qū)與東側(cè)勘查區(qū)內(nèi)的3號、4號高場在深部具有聯(lián)通的可能。必須采取隔斷處理，避免該自燃區(qū)對勘查區(qū)的地基工程的影響。

（3）3號高場區(qū)：位于勘查區(qū)19號鉆孔的東側(cè)，面積約80m2。溫度有局部增高現(xiàn)象，并見煙霧冒出，深部一定有局部自燃發(fā)生。

（4）4號高場區(qū)：位于勘查區(qū)中心位置，22號鉆孔附近，面積約436m2。該區(qū)溫度多在40°C以上，18線1801號點最高可達103.3°C，地表溫度在36°C～40°C，該區(qū)深部有自燃發(fā)生。

（5）5號高場區(qū)：位于勘查區(qū)中心偏南位置，24號鉆孔東側(cè)，面積約834m2。該區(qū)溫度多在40°C以上，24線2404號點最高可達60°C。該區(qū)域溫度較高區(qū)域地表沒有植被生長，深部有自燃發(fā)生。

（6）6、7號高場區(qū)：位于勘查區(qū)西偏南位置，26號、27號鉆孔的西側(cè)，溫度偏高，最高可達50°C。兩塊面積合約800m2，在低洼處見有矸石燃燒過的痕跡，有自燃發(fā)生。

3號至7號高場區(qū)，位于勘查區(qū)范圍內(nèi)，均有自燃現(xiàn)象發(fā)生，在進行勘查區(qū)地基工程處理時應(yīng)重點考慮煤矸石自燃給地基帶來的不穩(wěn)定影響，采取相應(yīng)的阻燃和加固等治理措施。

4.結(jié)論

通過對工區(qū)進行溫度測量，能夠快速有效地反應(yīng)工作區(qū)矸石自燃所引起的地面溫度場變化情況，從而圈定可能存在矸石自燃區(qū)域，為排矸系統(tǒng)改造工程的勘察設(shè)計及地基處理、煤矸石自燃治理工作提供依據(jù)。用地面溫度測量方法圈定煤矸石自燃區(qū)的范圍，是一種簡便直接且經(jīng)濟高效的方法。

參考文獻：

[1]曹海飛.煤矸石山自燃及防治方法探討.水力采煤與管道運輸.2009年第一期.