前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了煤礦矸石山高溫治理技術研究應用范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

［摘要］為了解決煤礦矸石山容易自然發火的難題，分析了自然發火的客觀條件及發火原因，采取表土層淺孔注水、山體表面噴漿覆蓋、內部深孔定向鉆進等“外封內堵”措施，對發火區域進行注水降溫。實踐結果證明，注漿充填封堵的綜合治理措施效果顯著，為創建綠色礦山奠定了堅實的基礎。

［關鍵詞］矸石山；滅火；環保；綠色礦山

1研究背景

煤礦矸石山的自然發火與綠色環保治理，對于任何一個礦井而言，都是較難解決的問題。義安礦業在礦井初期，由于未進行嚴格的煤矸篩分，導致地面排矸中摻雜有部分煤炭資源，以及廢舊生產材料，如坑木、荊芭、串桿等，久而久之，當溫度逐漸升高，在矸石山內部引起煤炭自燃。同時，在供風條件良好的情況下，進一步加劇了內部燃燒。伴隨著煤炭自燃，釋放出的含硫氣體對周邊環境，尤其是空氣質量造成了一定程度的污染。鑒于此，尋求一條適合該礦矸石山高溫治理與環保工程相結合的綜合治理措施，顯得尤為重要。

2自然發火影響因素

物體燃燒離不開可燃物、溫度、充足的氧氣三要素［1］，矸石山自燃也同樣如此。伴隨矸石一同被堆放的煤炭、坑木等作為可燃物，為物體的燃燒提供了足夠的燃料；當內部溫度升高達到燃燒條件，或遇明火時，則造成了可燃物的燃燒。此外，雖然矸石山經過層層堆積，沒有明顯的進風通道，但由于內部碎矸堆積羅列的不規則排布，產生的裂隙仍為新鮮風流補給創造了條件。

3外部治理

3.1噴漿覆蓋

分析矸石山現有地理地形環境狀況，其邊坡迎風面常年受東北與西北季風的影響，形成了天然的供風條件，風量充沛。在此條件下，內部可燃物持續燃燒，且通道相對發育，導致火風壓與新鮮風流充分接觸，更加有助于燃燒；在風壓差的作用下，攜帶高溫與明火的氣流在內部做無規律流動，使得內部火情難以掌握和控制。鑒于此，利用地面注漿泵站，調制一定比例的黃土漿，對山體表面反復噴漿覆蓋，漿液調制配比在（1∶1.28）～（1∶1.3）效果最好。通過改變普通黃土材料的存在形態，變固態為液態，經打漿機破碎后，成品漿液變得粘稠致密，在矸石山體表能夠均勻噴灑，且表層裂隙能夠有效被充填粘合，經過反復噴漿，逐層加密加厚，形成較為致密的隔絕層，有效阻斷新鮮風流進入矸石山內，為下一步治理內部高溫創造了良好的外部環境與條件［2］。在實際操作過程中，由于初期治理時矸石山體表溫度較高，局部地區溫度達到190°，在噴灑黃泥漿之后，雖然漿液較為粘稠，在斜坡段能夠減緩流速，成泥糊狀，但經過表層和深部溫度的傳導，致使泥漿內的水分在高溫作用下，短時間內便揮發擴散，使得泥漿呈現龜裂狀。這就需要改進工藝：作業前，先對山體使用（1∶1.2）～（1∶1.23）的水泥漿進行預噴漿，待水泥漿水分揮發過半，呈現半干狀態而未開裂時，再進行黃土漿的二次覆蓋，這樣，水泥漿液就能夠更好地封閉矸石的表土層。同時，利用水泥漿的中間媒介作用，使黃土漿更好地附著在矸石山表土層上，以此持續噴漿，逐漸加密加厚隔絕層厚度，形成混合漿的隔絕夾層，有效阻斷空氣的流通補給。

3.2淺孔注水

在矸石山上平臺及邊坡地段建立若干個5m×5m治理單元（注水有效擴散半徑在2～3m），并劃分經緯網格。使用廢舊鉆桿焊接成長1.5～2m的注水管（表土層較薄，最多2m可到矸石層），為了增強出水效果，在鉆桿上口焊接準25mm直通或三通，鉆桿下口焊接長20cm尖頭釬子，方便向下打設，鉆桿周邊切割大小適中的圓形出水眼，水眼不宜過大過密，否則影響滲透壓力和出水效果，減小滲透半徑。在網格交匯處進行埋設，使用準25mm水管依次連接成排鉆孔，并按照順序注水，使表土層以下一定下滲范圍內高溫點得到全覆蓋滲透降溫，經過24h不間斷注水，逐漸形成一個低溫層，同時，在水力作用下，也能阻擋部分空氣內外交流。注水鉆桿如圖1所示。通過鉆桿進行注水，供風裂隙水力脹裂后空間進一步增大，為裂隙內注漿創造了條件；利用預先鋪設好的注漿管向鉆孔內注黃土漿，漿液能夠很好地充填裂隙，當漿液內水分流失，或受高溫影響揮發后，析出的黃土可有效充填風流通道，形成通道阻隔，從而有效地切斷氧氣的供給來源，干預內部高溫繼續擴散。

4內部治理

4.1鉆進施工

由于缺乏對矸石山治理的鉆孔施工經驗，且對矸石山內部裂隙情況掌握不明，為了確保施工過程中不出現卡鉆、掉桿等情況，擬定采取注漿方法保護管壁，即在鉆進過程中連接水辮軸，利用水辮軸稀釋鉆桿內黃土漿液并注漿，稀釋后的黃土漿液比例為（1∶1.15）～（1∶1.2），此時漿液能夠超前鉆進深度，預充填鉆桿前方裂隙。同時，通過漿液擴散滲透，加固了鉆孔孔壁周圍矸石，為鉆孔營造安全環境。待漿液析出分離后，黃土漿液及干料都充填在裂隙中，析出的水則流向矸石山深部，起到深部降溫、增加濕度的作用。目前已施工的最深鉆孔95m，經過實踐驗證，該方法能夠有效保護鉆孔施工。但要控制好鉆進速度，以降低卡鉆風險。

4.2退鉆施工

由于使用直徑94mm鉆頭開孔，退桿時會留下較大的空間，為風流流動創造了條件。為了解決這一問題，采用調整漿液比例的方法，即把漿液比例上調至（1∶1.25）～（1∶1.28），利用稠漿的重力作用和黃土漿液的良好形變特性，充分鎖住水分，增大重量，在鉆桿退出過程中，邊退邊注，最終漿液完全充填整個鉆孔，并且壓實，待水分揮發散去，黃土漿的粘著性與山體內碎矸石完全粘結在一起，有效充填了風流通道，隔絕了氧氣供給。同時，也防止因山體滑坡產生新的裂隙，增加了矸石山的整體強度。

5溫度觀察

在矸石山不同高溫區域設立了16個固定測溫點，分別在采取措施前、只采取外部噴漿方法期間和內外兼治期間進行了溫度觀測，并對不同區域、不同時期的平均溫度進行了分析。分析結果表明，采用外部噴漿覆蓋、內部深孔鉆進注漿的綜合治理方法效果最為明顯，溫度得到了最大程度地降低，實現了矸石山高溫治理的目標。

6結語

在對矸石山采取“外封內注”的綜合治理措施后，高溫區域溫度得到有效控制，火區得到明顯根治，表土層溫度逐步恢復正常，實現了矸石山高溫治理目標，清除了隱患，凈化了環境。

［參考文獻］

［1］杜帥.沙坪煤礦矸石對環境的危害及防治措施的研究［J］.山東煤炭科技，2019（1）：207-208.

［2］翟小偉.煤礦矸石山自燃治理技術研究與實踐［J］.煤炭科學技術，2015（4）：56-59.

作者：孔令杰 張帆 單位：河南能源化工集團 洛陽義安礦業有限公司