公烏素煤礦南采區(qū)井筒火點(diǎn)治理方案

張培

摘要：為了消除公烏素煤礦南采區(qū)井筒火點(diǎn)存在的重大安全隱患，減少環(huán)境污染。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及周邊實(shí)地踏勘，收集煤礦區(qū)域地質(zhì)、火點(diǎn)范圍等方面的相關(guān)資料，在徹底治理該區(qū)域火點(diǎn)及溫度異常的基礎(chǔ)上，選擇最優(yōu)的技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：井筒火點(diǎn);技術(shù)方案

一、礦區(qū)簡(jiǎn)介

公烏素煤礦建于1978年，1988年12月建成投產(chǎn)，開(kāi)采9#、12#、15#、16#、17#層煤。原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120萬(wàn)t/a。2005年由神華集團(tuán)海勃灣礦業(yè)有限責(zé)任公司公烏素煤礦三號(hào)井技術(shù)部和神華集團(tuán)海勃灣礦業(yè)有限責(zé)任公司，設(shè)計(jì)技改規(guī)劃生產(chǎn)能力將達(dá)到160萬(wàn)t/a。自建井以來(lái)，累計(jì)產(chǎn)出原煤2498萬(wàn)t，累計(jì)礦井動(dòng)用儲(chǔ)量3331萬(wàn)t，回采率75%。煤礦采用斜井開(kāi)拓方式，長(zhǎng)壁后退式采煤方法。采掘時(shí)主要巷道及礦區(qū)邊界兩側(cè)留設(shè)20m保安煤柱，工作面支護(hù)為液壓支架和單體液壓支柱，采掘過(guò)程中采用機(jī)械通風(fēng)、礦燈照明、割煤機(jī)落煤，可彎曲溜子和皮帶運(yùn)輸。

煤礦現(xiàn)主采的9#、12#煤層，開(kāi)采煤層厚度9#煤層2.3m，12#煤層1.05m，頂板為粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖粉砂巖。礦井在正常生產(chǎn)時(shí)涌水量為小于210m3/h，最大涌水量為315m3/h。

（一）氣象

礦區(qū)氣候干燥，雨少風(fēng)多，屬半沙漠半干旱高原性大陸性氣候。最高溫度為38.1°，最低溫度為-28.6°，平均溫度4.8°，年平均降水量為247.7mm，多集中在7、8、9月份內(nèi)。年蒸發(fā)量3132.1mm～3919.3mm。最大風(fēng)速28m/s，一般風(fēng)速為2.8m/s，夏秋季節(jié)為東南風(fēng)，冬春季節(jié)為西北風(fēng)。凍結(jié)期為半年，最大凍結(jié)深度為1.32m。

（二）水文

本井田地面處于干燥的半沙漠的丘陵地帶，公烏素沙溝從井田中部流過(guò)，匯入公烏素河槽轉(zhuǎn)注入黃河，無(wú)常年表流，雨季形成暫時(shí)水流，水勢(shì)較猛，雖持續(xù)時(shí)間短，但應(yīng)注意防洪。

（三）地震及災(zāi)害地質(zhì)

據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度（g）0.20，對(duì)照烈度為8度設(shè)防區(qū)。1976年9月23日在北緯39°59′30″，東經(jīng)106°27′00″的巴音木仁發(fā)生過(guò)一次6.2級(jí)地震，震源深35km，烏海市所在地有強(qiáng)烈震感。

（四）地形地貌

礦區(qū)地形為丘陵地帶，東南稍高，西北地形比較平坦，海拔標(biāo)高+1200m～+1289m，高差89m。井田中部有公烏素沙溝，以本井田南一采區(qū)地表流過(guò)，由東往西流入拉僧廟溝，注入黃河，該河溝除雨季暴雨時(shí)有表流外，一般季節(jié)為干溝，故暴雨時(shí)對(duì)開(kāi)采有一定的影響。

（五）地層

井田內(nèi)含煤地層為上石炭統(tǒng)太原群和下二迭統(tǒng)，下二迭統(tǒng)整合沉積于太原群之上。煤層的頂板均為砂質(zhì)泥巖、中粗砂巖，底板均為砂質(zhì)泥巖及細(xì)砂巖。其中井田內(nèi)12#、15#、16#、17#煤層屬石炭統(tǒng)，5#、7#、9#屬二迭統(tǒng)。其地層順序?yàn)椋褐袏W陶統(tǒng)，石炭系、二迭系、二迭—三迭系、第三系、第四系。

二、井筒火點(diǎn)危害性評(píng)估

目前，公烏素南采區(qū)9#進(jìn)風(fēng)斜井井筒區(qū)域已發(fā)現(xiàn)明火，裂隙處出現(xiàn)較高濃度CO氣體，如不及時(shí)治理，將造成不可估量的嚴(yán)重后果。

產(chǎn)生的有毒有害氣體通過(guò)井筒裂隙涌入井下，嚴(yán)重影響南采區(qū)井下安全生產(chǎn)及正常的生產(chǎn)接續(xù)。

隨著火區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，并向縱深發(fā)展，明火及瓦斯火將侵入工作面，造成瓦斯燃爆。

三、工程地質(zhì)條件

礦區(qū)煤層頂板巖石為軟弱～半堅(jiān)硬巖類(lèi)，加之煤層結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，給煤礦開(kāi)采帶來(lái)諸多困難，而且據(jù)本井田開(kāi)采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，煤層頂板確實(shí)存在不穩(wěn)定性;工程地質(zhì)條件劃分為Ⅲ類(lèi)Ⅱ型，即層狀巖類(lèi)工程地質(zhì)條件中等型。本區(qū)煤層屬低沼氣瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，各煤層均為易自燃煤層，采出的原煤堆放時(shí)間太長(zhǎng)有自燃起火。

四、治理工程

烏海能源有限責(zé)任公司公烏素煤礦南采區(qū)井筒火點(diǎn)治理工程主要任務(wù)有三項(xiàng)：

（一）井筒火點(diǎn)區(qū)域剝離;

（二）剝離物（含火渣）排棄、平整、壓實(shí)、覆蓋;

（三）剝離區(qū)域回填、壓實(shí)、平整。

治理區(qū)地表及坑底境界拐點(diǎn)坐標(biāo)詳見(jiàn)表1、2。

公烏素煤礦南采區(qū)井筒火點(diǎn)區(qū)域采用露天剝離的方式進(jìn)行治理。采用此治理方式可徹底消滅火點(diǎn)，根除其存在的安全隱患。具體治理方案設(shè)計(jì)為：

（一）選用強(qiáng)力單斗液壓挖掘機(jī)（帶破碎錘）對(duì)火點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行剝離，嚴(yán)禁爆破。剝離方式采用沿9#煤層走向布置剝離工作臺(tái)階，沿傾向自上而下分水平降段，臺(tái)階高度為10m，臺(tái)階寬度3m，臺(tái)階坡面角64°，最終邊坡角不大于56°，剝離深度為6#火點(diǎn)。由此，按照上述確定的臺(tái)階高度、寬度、坡面角及剝離深度，向上返推得到地面治理境界范圍。經(jīng)計(jì)算，地面治理范圍為43466m2，剝離深度為0～72m。剝離工程量共計(jì)983627m3（詳見(jiàn)土石方工程平面圖F3141-465-1）。其中，土石剝離物684627m3，火渣剝離物299000m3。

（二）選用礦用自卸卡車(chē)對(duì)剝離物進(jìn)行運(yùn)輸、排棄。剝離出的土石及火渣采用自卸卡車(chē)排至采區(qū)南側(cè)原興達(dá)公司剝挖坑內(nèi)，排棄的剝離物必須平整、壓實(shí)，并在上部覆蓋一層1m厚的黃土以隔絕空氣，防止復(fù)燃。排棄面積67000m2，高度20m，容積1180000m3。

（三）物料采用治理區(qū)周邊排土場(chǎng)的剝離物，并進(jìn)行平整、壓實(shí)，上部覆蓋1m厚的黃土，后期作為工業(yè)廣場(chǎng)使用?；靥蠲娣e為43466m2，回填量共計(jì)808500m3。

五、結(jié)論

通過(guò)對(duì)公烏素煤礦南采區(qū)井筒火點(diǎn)治理方案的編制與實(shí)施，可以徹底解決該區(qū)井筒火點(diǎn)造成的安全隱患，同時(shí)為今后礦山的開(kāi)發(fā)利用提供了基本保障。

（一）治理區(qū)面積43466m2，治理工程剝離量983627m3，覆土總方量121000m3，回填量808500㎡。

（二）本治理工程概算總費(fèi)用為2874.32萬(wàn)元，治理投資由公烏素煤礦自籌。

（三）通過(guò)對(duì)公烏素煤礦南采區(qū)井筒火點(diǎn)的治理，徹底消滅了火點(diǎn)及區(qū)域溫度異常，根除了存在的重大安全隱患。

（四）該治理工程的實(shí)施可以不同程度地改善視覺(jué)景觀，恢復(fù)地形地貌，達(dá)到礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境治理的目標(biāo)。

六、建議

（一）機(jī)械施工時(shí)需特別注意周邊建、構(gòu)筑物及現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全，土方施工時(shí)應(yīng)采取詳細(xì)安全控制措施，保證施工安全。

（二）雨季施工應(yīng)按時(shí)關(guān)注施工所在地天氣預(yù)報(bào)，惡劣天氣時(shí)應(yīng)停止施工。

（三）現(xiàn)場(chǎng)施工注意粉塵、廢氣、廢水、噪音污染，使之降到最低限度，達(dá)到環(huán)保要求。

（四）公烏素煤礦在治理工程實(shí)施過(guò)程中要不斷積累資料，為今后全面恢復(fù)區(qū)域環(huán)境提供基礎(chǔ)資料。

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