一种煤矸石山系统灭火方法

一种煤矸石山系统灭火方法
【专利摘要】本发明一种煤矸石山系统灭火方法，属于矿山废弃物的治理及生态环境恢复领域；提供一种将挖除灭火、开沟注浆灭火、黄土覆盖、山体稳定、柔性排水沟、柔性护坡和植被恢复技术相结合，形成系统性的灭火防火；按照以下步骤进行：观察火情及布设测温点确定着火点，确定粒径分布及孔隙率，对燃烧穴采用挖除灭火处理，进行山体削坡整形，在削坡整形的基础上，对矸石山下部露出的粗矸石及削坡整形时露出的火区进行喷射注浆灭火，在马道内侧及山体中下部有自燃迹象的位置，采用开沟注浆防火，对治理区进行环坡脚封闭灭火，对坡面进行全封闭灭火，设置排水系统；本发明主要应用在煤矸石山灭火方面。
【专利说明】—种煤矸石山系统灭火方法
【技术领域】
[0001]本发明一种煤矸石山系统灭火方法，属于矿山废弃物的治理及生态环境恢复领域。
【背景技术】
[0002]煤矸石是与煤层伴生的黑灰色岩石，作为煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物，随着我国国民经济快速发展，对能源的需求不断增长，煤炭产量逐渐提高，煤矸石的排放量也不断上升。目前，国内外煤矿采选过程中排出的矸石大多弃于山沟、平川一带，堆放时间较长，利用率极低，占据了宝贵的耕地资源。而且普遍存在自燃现象，据文献估计(王恩，煤矸石山深孔注浆灭火的研究，2011，煤矿环保)，我国目前有大小数千座煤矸石山，其中约30%正在燃烧。煤矸石燃烧过程中排放的CO、SO2, H2S和NO2等气体，同时产生大量烟尘，严重影响周围居民的健康。另外，由于自燃的煤矸石山受降水渗入影响排出大量含有有害金属离子的酸性淋溶水，严重污染了矿区和周边环境的地表水、地下水及土壤，渗入的雨水还可能由于水汽受热后急剧膨胀导致气压急剧增加而发生爆炸。因此，煤矸石的堆积和自燃严重破坏了矿区及周边的生态环境，其影响不容忽视。
[0003]国内外对煤矸石山自燃的机理基本得到了共识，矸石山自燃发生的条件为有可燃物质、有空气流通通道，有蓄热能力和高于燃烧温度。因此，通过切断自燃发生的条件就可以达到防火灭火的目的。
[0004]从文献资料(西安科技大学，硕士学位论文，2011，东荣二矿矸石山自燃规律及治理技术研究；尹国勋等，1997，煤矿地质灾害与防治，煤炭工业出版社；国家环境保护局，1995，中华人民共和国固体废弃物防治学习资料，中国环境科学出版社；煤炭工业部，1996，煤炭工业“九五”环境保护计划1996-2000，煤炭保护)看，目前煤矸石山主要的灭火防火措施有:(1)去除煤矸石中的煤和黄铁矿；(2)切断供氧条件；其中后一方法的可行性较高。对于新堆积的矸石山，西方发达国家主要是从堆放方式入手，研究结果显示自然堆放、压实堆放和分层压实堆放对气流速度有很大影响，传统自然堆放的锥形矸石山，具有较大的侧翼面积，容易进入空气形成对流，助长“烟?效应”，因此许多国家采用分层压实方法堆放煤矸石解决自燃问题。我国对于新堆积矸石山的排放也要求分层碾压堆积，堆放前要先修筑大坝，堆积前进行密封防渗处理，分层覆土，顶面覆土后进行绿化或复垦。但是实际的操作中往往都未能按规定执行，大多建坝后直接顺坡堆积或倾倒在沟道中，为自燃埋下了隐患。对于已经自燃的矸石山，从原理上来看灭火主要应从隔绝空气渗入、降低矸石山温度、隔氧、固硫入手，熄灭燃烧的矸石山，采用的灭火方法主要有覆盖法、推平压实法、泡沫法、控制燃烧法、喷浆法、灌注法、挖除法、深部注浆法及低温惰性气体法等。其中，覆盖法是通过在煤矸石表面覆盖惰性物质来避免煤矸石与空气接触，从而达到防火灭火的目的，也是国内外大量采用的方法，欧洲发达国家主要采用分层堆放压实、分层覆盖惰性物质的方法，我国则主要采用黄土覆盖碾压的方法，但很多出现了局部火势反复甚至大面积复燃的现象，覆盖的黄土甚至烧成了砖红色；挖除法首先凭经验或测温结果找到火源，然后挖出着火和发热的矸石，用水或自然冷却，之后填回原处，这种方法实施简单成功率高，但仅适用于刚发生自燃的煤矸石山，对于燃烧范围广、燃烧强度大的矸石山则不适用，适合作为其他灭火方法的一种辅助措施；注浆法是国内外目前广泛采用的技术，在实践中取得了良好的效果，但缺点一方面是在火区钻孔比较困难，另一方面由于燃烧后的矸石颗粒极细，渗透性极差，导致深孔注浆难以达到预期效果；控制燃烧法的成本高，实际应用中很少见。
[0005]经过对现有技术的检索发现，(I)中国专利CN202767052U公开了一种用于自燃煤矸石山治理的斜坡碾压装置，可以对煤矸石山进行碾压隔绝氧气进入，有效的防止煤矸石山发生自燃，最大限度的减少煤矸石对环境产生的影响；(2)中国专利CN102875113A公开了用于自燃煤矸石山防火防污染的覆盖阻燃层，通过对自燃煤矸石山表面覆盖阻燃，达到防火防污染双重目标，并为煤矸石山绿化奠定基础；(3)中国专利CN102787610A公开了一种矸石山表体改良处理方法，它首先对山体进行改型形成梯田状造型；然后自山顶至底部，开设多个宽1-2米、深1-2.2米的沟槽，要求槽底和侧帮密实稳固；再次对表层体进行固化封闭和内部结构改良；最后对山体植被自然覆盖和人工绿化，改善采场和周边环境，保障采矸作业的安全；(4)中国专利CN202652889U公开了一种自燃煤矸石山综合治理系统，包括覆盖在煤矸石山体坡面上的隔离层，所述的隔离层向山体外侧还设有基质层和种子层，有效隔绝氧气，灭火效果彻底，通过分层可回填压实加大坡体表面密实度，防止复燃发生，同时矸土隔离层通过改善矸石山表层环境，增大土壤保水性，为植物生长提供适宜的条件，基质层和种子层可在坡面形成一个网状纤维覆盖保护层，既有利于植物种子萌芽生长，又可以减缓水分蒸发、减少雨水侵蚀；(5)中国专利CN202672119U公开了一种煤矸石山柔性排水渠，包括梯形壕沟，壕沟边及底面覆盖黄土层，黄土层上铺设有土工膜，土工膜上用土工袋码放成台阶式坡面。在土工袋上码放成的台阶式坡面上设有植物层，可有效应对沉降，避免水渠断裂，土工膜及土工袋耐酸碱，抗化学腐蚀，抗生物降解，防渗漏，能很好解决排水问题，植物层能提高排水渠的使用寿命；(6)中国专利CN102500077A公开了一种矸石山灭火方法，在调查煤矸石山火情的基础上，进行测温，确定着火点位置和深度，对自燃矸石山进行分类分区分期治理，对有明火的矸石山先灭火降温，山体削坡分级，修马道后黄土覆盖，打孔注浆，黄土分层覆盖碾压后边坡种植灌木；(7)中国专利CN101749016A和CN101749016B公开了一种煤矸石山生态封浆阻燃和植被恢复技术，首先进行煤矸石山地形整理，设置坡体稳定防护和坡面排水系统，再对现有火源点打孔灌注碱性浆灭火，并在煤矸石山表层喷灌碱性封闭调和浆，封闭调和浆上面喷附植被恢复生态浆，喷播灌草植物种子，铺设防护材料；(8)中国专利CN101644158A和CN101644158B公开了一种防止煤矸石山自燃的堆储方法，对煤矸石山体各层进行横向分层覆土碾压处理；在煤矸石山体中下部的坡面临空处及顶层平面处沿纵向方向设置土隔室；煤矸石山体的最外层采用三层覆土层，为碾压黄土层、疏松黄土层、细小颗粒矸石层；(9)中国专利CN201460899U公开了一种防止自燃煤矸石山发生烟囱效应的防护隔绝结构，解决现有煤矸石山拦矸坝作为自燃煤矸石山的防护隔绝结构，强化“烟囱效应”，加剧自燃等问题，包括覆盖在煤矸石山体坡面上的覆土层以及设置在煤矸石山体上的煤矸石山拦矸坝，煤矸石山拦矸坝下方设有底部隔离层，与煤矸石山体相邻的内测设有内垫隔离层，底部隔离层、内垫隔离层与覆土层之间无缝衔接；覆土层由内向外为压实黄土层、疏松黄土层和细小颗粒矸石层；(10)中国专利CN201395796Y公开了一种用于煤矸石山治理的柔性固土护坡装置，该装置由两部分组成，主体部分是弹性拉杆，另一部分是固定锚杆，弹性拉杆通过固定锚杆相互联接成网状立体护坡系统；
(11)中国专利CN101519966A和CN101519966B公开了一种煤矸石山生态环境综合治理方法，首先对煤矸石山现场勘查，并制定施工作业计划，以防火为主，防火灭火相结合，以机械方法在煤矸石山体上先浅层喷射注浆全面封堵形成封堵层，在封堵层上喷射过渡泥浆进行全面覆盖形成过渡层，在过渡层上喷射含草罐类植物的泥浆进行全面覆盖形成种植层，喷射中本着自下而上等高线环带式作业，逐渐全面覆盖，并以实际选用不同的作业方式；
(12)中国专利CN101393100A公开了一种用于自燃煤矸石山隔离层透气性测试的方法和设备，可以检测自燃煤矸石山治理隔离层的透气性，保障隔离层的构型具有一定的阻隔空气作用，从而防止煤矸石山自燃；(13)中国专利CN101011009A和CN100499992C公开了一种自燃煤矸石山的绿化方法，将自燃煤矸石山的灭火技术与绿化技术有机结合，根据自燃煤矸石山具体的地形情况，将坡面自上而下整理成反坡倾斜梯田，采用注浆法进行灭火和降温，在整理好的煤矸石山表面喷洒杀菌剂，采用惰性材料对矸石山表面进行覆盖和碾压，再进行覆土和修建水土保持工程、绿化种植和绿化管理；(14)中国专利CN2910272Y公开了一种自燃煤矸石山隔氧灭火注浆管，解决了现有注浆过程中不仅氧气易进入矸石山内部引起爆炸，而且破坏了黄土覆盖层的问题。
[0006]这些专利基本上都是采用了单一的灭火方法，实际中的矸石山火情有些非常复杂，单纯采用黄土覆盖、削坡、深层灌浆灭火或者任意二者结合都很难达到彻底灭火和防止复燃的目的，而且当深层灌浆时由于温度很高的矸石颗粒很细，往往形成阻渗层，浆液难以到达着火点，达不到灭火的目的，且注浆过程中还有氧气易进入矸石山内部而引起爆炸。因此有必要予以改进。

【发明内容】

[0007]为了克服现有技术存在的不足，提供一种将挖除灭火、开沟注浆灭火、黄土覆盖、山体稳定、柔性排水沟、柔性护坡和植被恢复技术相结合，形成系统性的灭火防火。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种煤矸石山系统灭火方法，按照以下步骤进行:
观察火情及布设测温点确定着火点，确定粒径分布及孔隙率，对燃烧穴采用挖除灭火处理；进行山体削坡整形，在削坡整形的基础上，对矸石山下部露出的粗矸石及削坡整形时露出的火区进行喷射注浆灭火；在马道内侧及山体中下部有自燃迹象的位置，采用开沟注浆防火；对治理区进行环坡脚封闭灭火；对坡面进行全封闭灭火；设置排水系统。
[0009]全程利用热电偶测温，测温过程按照“打孔一热电偶插入孔中一等待7-10分钟测温记录”的顺序依次进行；勘察方法采用“品字形”测温法，对高温、燃烧区域进行测温，每隔6m打孔测温，测温孔分布成品字形；之后根据上次测温数据，围绕温度大于80°C的测温点，逐渐减小打孔间隔，增加测温深度，逼近着火点，确定发火区、蓄热区及临界区的范围及深度。
[0010]所述确定粒径分布及孔隙率是指在发火区、蓄热区及临界区内每个区域取样测定各个区域的粒径分布及孔隙率。
[0011]开挖完成后马上用液力喷射机将水0.5-1.5m3、石灰12-13kg、阻燃剂2-3 kg、黄土 0.05-0.15 m3配置的浆液喷射到沟槽底部及两侧；然后用高压泥浆泵灌注灭火浆液到沟槽底部，待其不再下渗，测定温度低于临界温度后，底层按石灰2-4 m3、黄土6-8 m3、阻燃剂18-19 kg搅拌回填，中间用矸石与黄土按1:4混合后回填，表层覆盖黄土，回填过程分层碾压夯实。
[0012]所述开沟注衆灭火,开挖后注入水0.5-1.5 m3、石灰12-13 kg、阻燃剂2_3 kg、黄土 0.05-0.15 m3混合防火泥浆，使矸石山高温区、燃烧区迅速降温，开挖分段进行，开挖沟槽后进行注浆施工，注浆到浆液不再下渗，测温达标后，完成注浆；将灰土、阻燃剂混合回填，然后回填矸石与土的混合物，表层覆盖黄土，分层夯实，形成隔离带。
[0013]所述对治理区进行环坡脚封闭灭火是按照以下步骤进行:
a、开挖；b、沟底用泥浆封闭至水不渗漏；c、下层填充配置的填料；d、中层填充土矸混合物；e、上层用黄土密实。
[0014]所述对坡面进行全封闭灭火是指根据矸石山火点位置、温度分布，矸石粒径、燃烧程度、孔隙率，以及山体坡度、坡长，将坡面分为三种类型进行:
a、未开始水解区:分布于每级坡脚；用黄土6-8m3和石灰2_4m3的混合物进行注浆覆
盖；
b、已水解区:将挖除灭火中挖出的矸石与黄土按1:4搅拌后回填；
C、燃烧后期区:清水降温，用黄土 6-8 m3、石灰2-4 m3、阻燃剂18-19 kg混合后覆盖。
[0015]所述的排水系统包括柔性排水渠和纵向排水渠，柔性排水渠和纵向排水渠与道路排水系统及矿上原有排水系统相连。
[0016]对燃烧穴采用挖除灭火处理和山体削坡整形同时进行。
[0017]本发明与现有技术相比所具有的有益效果是:
将自燃矸石山灭火作为一个系统工程，从防止“烟囱效应”发生的角度，根据测温报告，准确确定着火点和深度，将挖除灭火、开沟注浆灭火、黄土覆盖、山体稳定、柔性排水沟、柔性护坡和植被恢复技术相结合，形成系统性的灭火防火技术，在实际灭火中容易实现，既可以达到快速灭火彻底的目的，也可以起到长效防火的作用；矸石山温度下降，土壤性状改善，还减少了扬灰及有害气体的产生，减少了地表径流，减轻了土壤侵蚀，有效防止矸石山复燃。
【具体实施方式】
[0018]本发明的工艺流程如下:
第一、在实施灭火工作前对煤矸石山进行现场勘查，探明燃烧区域的深度、范围，以便准确地指导并检验灭火、防火施工，从而做到有效、快速、彻底的扑灭矸石山自燃火情灾害。施工中全程利用热电偶测温，测温过程按照“打孔一热电偶插入孔中一等待7-10分钟一测温一记录”的顺序依次进行；勘察方法采用“品字形”测温法，即对高温、燃烧区域进行测温，每隔6m打孔测温，测温深度根据矸石山着火深度而定，测温孔分布成“品字形”;之后根据上次测温数据，围绕温度大于80°C的测温点，逐渐减小打孔间隔，增加测温深度，逼近着火点，确定火源范围及深度。坡面勘测要求每次测温打孔垂直于坡面，保证测温深度，测温打孔依据地形条件、人工、空压机和气动潜孔钻组进行施工。
[0019]第二、针对温度勘察中确定的燃烧穴采取挖除灭火，针对已探明的燃烧穴采取挖除灭火。施工流程为:1)设警戒区域、观察风向；2)配备防具、护具；3)设置逃生通道；4)组织救护人员及车辆；5)开挖透气孔；6)由低温区向高温区开挖；7)挖除火源；8)冷却；9)灌浆；10)碾压回填。
[0020]挖深度依据燃烧中心的深度确定，开挖完成后马上用液力喷射机将水、石灰、阻燃齐U、黄土等配置的特制浆液喷射到沟槽底部及两侧，以减少有害气体排出，保障施工安全进行；然后用高压泥浆泵灌注灭火浆液沟槽底部，待其不再下渗，测定温度低于临界温度后，底层按石灰3 m3、黄土 7 m3、阻燃剂18.6kg搅拌回填50cm,中间用砰石、黄土按1:4混合物回填，表层覆盖50cm厚黄土，回填过程分层碾压夯实，挖出冷却后与黄土混合回填。
[0021]第三、挖除灭火后进行山体削坡整形，同时针对不同山体部位采用针对性措施进行全面系统灭火。针对性措施为:1、由于矸石山粗砾堆积区空隙丰富，大面积粗砾石间隙形成风门，充分的通风供氧会促使上部硫铁矿石氧化放热加剧，为方便和安全施工，减少有毒有害气体逸出，在整形削坡时，对矸石山下部露出的粗砾石，以及削坡时露出的火区进行喷射注浆灭火；2、在马道内侧及山体中下部有自燃迹象的位置，采用开沟注浆防火，环形封闭灭火，施工流程为:1)开挖；2)配制浆液；3)沟底注浆至水不下渗；4)分层碾压回填。开挖尺寸为上口宽2.0m，下口 1.4m，深度2.0m0注入固体含量为5-15%的水、石灰、阻燃剂、黄土特制的混合防火泥浆，使矸石山高温区、燃烧区迅速降温。开挖分段进行，开挖沟槽后马上进行注浆施工，防止火情蔓延，注浆到浆液不再下渗，测温达标后，完成注浆。将石灰3 m3、黄土 7 m3、阻燃剂18.6kg混合回填,然后按1:4回填砰石与黄土的混合物,表层覆盖黄土，分层夯实，形成隔离带。注浆完成后，将挖出冷却后的矸石与黄土按1:4混合后回填；3、为灭火彻底、对治理区进行环坡脚封闭灭火。施工流程为:1)开挖；2)沟底用泥浆封闭至水不渗漏；3)下层填充配置的填料；4)中层填充土矸混合物；5)上层用黄土密实。这一过程要根据矸石山所处地理环境，以及矸石山堆积情况，将矸石山分为不同区域进行环坡脚封闭灭火施工。在矸石山堆积厚度较大的区域，开挖尺寸:上口 3m，下口 1.8m，深度6m ;在矸石山坡脚处矸石堆积较少的区域，开挖尺寸:上口 2m，下口 1.5m，深度Im ;在矸石山为裸露岩石的区域，则不进行环坡脚封闭灭火。
[0022]第四、根据矸石山火点位置、温度分布，矸石粒径、燃烧程度、孔隙率，以及山体坡度、坡长等，进行坡面全面封闭防火。根据矸石山火点位置、温度分布，矸石粒径、燃烧程度、孔隙率，以及山体坡度、坡长等，将坡面分为三种类型进行全封闭灭火:1)未开始水解区:分布于每级坡脚，以粗颗粒为主，注浆以黄土为主，辅以少量石灰；2)已水解区:将挖除灭火中挖出的矸石与黄土搅拌后回填；3)燃烧后期区:清水降温，以黄土为主，辅以适量石灰、阻燃剂。
[0023]第五、为了确保山体稳定，在对坡体进行削坡分级的基础上，还要做好整个坡体的排水系统，加快对径流的排导，减少冲刷、下渗，减轻对坡体的危害。坡体的排水系统包括马道内侧柔性排水渠、平台顶排水渠及坡面急流槽，柔性排水系统均采用土工袋、土工膜等柔性材料，坡面排水系统与原有排水系统相贯通。另外，在马道排水渠与坡面之间及坡脚设置柔性护坡，可有效减少雨水冲刷，应对矸石山沉降、稳固坡面，有效减小水土流失。柔性护坡构筑方法为:每级坡脚铺设两层土工袋，坡体铺设Im高的植生袋。
[0024]矸石山经人工整形后，易发生沉降变形，如采用混泥土或浆砌石构筑排水渠，极易发生断裂。本方案采用土工膜加土工袋构筑的柔性排水渠。排水渠规格视地形条件而定，排水渠施工技术: 1)挖沟:下窄上宽，呈规则梯形状；
2)平整:渠底平整，修整为弧状，夯机夯实；
3)填土:将粉碎后的黄土填至平整好的渠底，边填边夯机夯实，填土夯实后厚度为10cm，平整渠底防止土工膜破碎；
4)铺设土工膜:人工裁剪好符合要求的土工膜，平铺于水渠挖除部位；
5)营养土配置:按配比混合营养土，每平米材料含量:草炭土9.109kg、核心基材0.455kg、木纤维 4.554 kg、有机肥 6.376 kg、蛭石 5.1 kg、黄土 0.137 kg ；
6)营养土装袋:混合营养土装袋，要求装袋自然满，一墩八分实；
7)土工袋封口:提起拉直再缝合；
8)土工袋转运:不扔不摔，顺势借力；
9)土工袋码放:底部平码好后渠底保持宽度30cm进行第一层码放，然后以错落5cm逐层进行码放，码放要求平起平落，错缝压茬，不瘪嘴不鼓肚；
10)土工袋码放整体效果:正看层层叠叠线线直，侧看顺坡流畅不长牙不鼓肚。
[0025]在坡面设立纵线急流槽，采用土工膜加土工袋构筑的柔性急流槽，做法同马道排水渠。马道排水渠与纵线急流槽及原有排水系统相连，平台及道路修整外高里低。
[0026]柔性护坡施工
O主要材料包括:草炭土、木纤维、有机肥、保水剂、蛭石、黄土、土工袋、植生袋；
2)装袋:装袋自然满，一墩八分实；
3)封口:提起拉直再缝合，缝线走锁袋口 ；
4)转运:不扔不摔，顺势借力；
5)码放:平起平落，错缝压茬，不瘪嘴不鼓肚；
6)整体效果:正看层层叠叠线线直，侧看顺坡流畅不长牙不鼓肚。
[0027]通过以上矸石山系统灭火工艺措施，可以达到矸石山高效长效灭火的效果。
[0028]下面通过实施例作具体说明。
[0029]实施例1西山煤电西曲矿矸石山灭火
一、根据已有资料，利用AUTOCAD软件绘制矸石山现状的平面图。
[0030]二、温度勘察
1)初次普查测温:采用方格法测温，平台及坡面每隔3米打孔测温，测温为2米，测温仪器为电热偶，然后记录汇总；每点测温两次取平均值，坡面勘测要求打孔垂直于坡面，保证测温深度，勘测顺序为由上往下依次推进；
2)进行资料初步汇总，确定二次测温范围；
3)在一次测温的基础上对发火区、蓄热区及临界区进行二次测温，探测深度为3米，分别测温记录汇总；
4)在二次测温的基础上对发火区、蓄热区及临界区进行三次测温，探测深度为4-6米，分别测温记录汇总；
5)资料二次汇总，结合一次测温在地形图上绘制发火区、蓄热区及临界区范围；
6)勘测结论分析，对测温数据全面分析总结，根据发火区、蓄热区及临界区的范围及深度，确定灭火的体积。
[0031]三、粒径分布及孔隙率测定在发火区、蓄热区及临界区内每个区域取样测定各个区域的粒径分布及孔隙率，取样深度分别为I米、3米、5米，混合均匀进行测定。
[0032]粒径分布:粒径级数为四级(Φ^ 2cm、2cm〈C> ^ 5cm、5cm〈C> ^ 10cm、Φ>10cm),
结果以重量百分比表示。
[0033]孔隙率(η):矸石试样中孔隙体积与总体积的百分比。
[0034]四、区域划分
I)划分标准:发火区为I米、2米、3米、4米、5米及6米任意深度温度大于等于280度所含区域。蓄热区为I米、2米、3米、4米、5米及6米任意深度温度大于等于90度小于280度的区域，临界区为为I米、2米、3米、4米、5米及6米任意深度温度大于等于80度小于90度的区域。
[0035]2)结果:本次对西区矿南坪山矸石山进行了勘察，本次温度勘察总面积约为21000平方米，共计打孔3120个；其中2米深孔2400个，3米深孔530个，4米深孔100个，5米深孔60个，6米深孔30个，累计打孔深度为7270米。
[0036]此次勘测确定矸石山火区总面积约5037平方米，其中发火区面积855.4平方米，蓄热区面积2251.5平方米，临界区面积130.1平方米。
[0037]此次测温共发现六个着火区域，具体勘察结果如下。
[0038]五、粒径分布及孔隙率
粒径分布及孔隙率取样位置，分析结果见表(1-3)。
[0039]表1
【权利要求】
1.一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于，按照以下步骤进行: 观察火情及布设测温点确定着火点，确定粒径分布及孔隙率，对燃烧穴采用挖除灭火处理；进行山体削坡整形，在削坡整形的基础上，对矸石山下部露出的粗矸石及削坡整形时露出的火区进行喷射注浆灭火；在马道内侧及山体中下部有自燃迹象的位置，采用开沟注浆防火；对治理区进行环坡脚封闭灭火；对坡面进行全封闭灭火；设置排水系统。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:全程利用热电偶测温，测温过程按照“打孔一热电偶插入孔中一等待7-10分钟一测温一记录”的顺序依次进行；勘察方法采用“品字形”测温法，对高温、燃烧区域进行测温，每隔6m打孔测温，测温孔分布成品字形；之后根据上次测温数据，围绕温度大于80°C的测温点，逐渐减小打孔间隔，增加测温深度，逼近着火点，确定发火区、蓄热区及临界区的范围及深度。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:所述确定粒径分布及孔隙率是指在发火区、蓄热区及临界区内每个区域取样测定各个区域的粒径分布及孔隙率。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:开挖完成后马上用液力喷射机将水0.5-1.5m3、石灰12-13kg、阻燃剂2_3 kg、黄土 0.05-0.15 m3配置的浆液喷射到沟槽底部及两侧；然后用高压泥浆泵灌注灭火浆液到沟槽底部，待其不再下渗，测定温度低于临界温度后，底层按石灰2-4 m3、黄土 6-8 m3、阻燃剂18-19 kg搅拌回填,中间用矸石与黄土按1:4混合后回填，表层覆盖黄土，回填过程分层碾压夯实。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:所述开沟注浆灭火，开挖后注入水0.5-1.5 m3、石灰12-13 kg、阻燃剂2-3 kg、黄土 0.05-0.15 m3混合防火泥浆，使矸石山高温区、燃烧区迅速降温，开挖分段进行，开挖沟槽后进行注浆施工，注浆到浆液不再下渗，测温达标后，完成注浆；将石灰、黄土、阻燃剂混合回填，然后回填矸石与黄土的混合物，表层覆盖黄土，分层夯实，形成隔离带。
6.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:所述对治理区进行环坡脚封闭灭火是按照以下步骤进行: a、开挖；b、沟底用泥浆封闭至水不渗漏；c、下层填充配置的填料；d、中层填充土矸混合物；e、上层用黄土密实。
7.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:所述对坡面进行全封闭灭火是指根据矸石山火点位置、温度分布，矸石粒径、燃烧程度、孔隙率，以及山体坡度、坡长，将坡面分为三种类型进行: a、未开始水解区:分布于每级坡脚；用黄土6-8m3和石灰2_4m3的混合物进行注浆覆盖； b、已水解区:将挖除灭火中挖出的矸石与黄土按1:4搅拌后回填； C、燃烧后期区:清水降温，用黄土 6-8 m3、石灰2-4 m3、阻燃剂18-19 kg混合后覆盖。
8.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:所述的排水系统包括柔性排水渠和纵向排水渠，柔性排水渠和纵向排水渠与道路排水系统及矿上原有排水系统相连。
9.根据权利要求1所述的一种煤矸石山系统灭火方法，其特征在于:对燃烧穴采用挖除灭火处理和山体削坡整形同时进行。
【文档编号】A62C3/06GK103599605SQ201310601122
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】宫有寿, 王晓军, 王兵, 张红, 梅傲雪, 温美佳, 申彦舟 申请人:山西绿巨人环境科技有限公司