淺談汝箕溝礦區火區露天開采的安全技術對策

田家隆

寧夏煤礦設計研究院有限責任公司，寧夏銀川 750011

淺談汝箕溝礦區火區露天開采的安全技術對策

田家隆

寧夏煤礦設計研究院有限責任公司，寧夏銀川 750011

汝箕溝礦區由于受火區的影響，資源回收率僅為30%～50%，礦區開采范圍也在逐年萎縮，“太西”煤這一珍貴煤種逐年減少，瀕臨枯竭，而且造成了嚴重的環境污染。為解決這一嚴峻的問題，本文提出了對火區進行露天開采時的安全技術對策，可有效解決火區開采存在的諸多問題。

“太西”無煙煤；火區；露天開采；安全技術對策；注水降溫

0 引言

汝箕溝礦區位于寧夏回族自治區北部、賀蘭山中段的山間腹地中。礦區呈南北走向，依自然地勢劃分為3個井（礦）田，即汝箕溝大嶺井田、大峰礦田、白芨溝井田。礦區南北走向長12.63km，東西寬2.26km，總面積28.58km2，行政區劃隸屬石嘴山市。礦區座落在山區，山巒起伏，溝谷縱橫，懸崖陡壁，地勢險峻。全區南高北低，南部大嶺子最高標高+2 542.8m，北部白芨芨溝溝床最低標高+1 720m。地表僅在山房及山脊處存有少量風化坡積土層外，大部分地形為風化基巖出露。

為給汝箕溝礦區的各礦井創造安全生產的技術和環境條件，提高煤炭資源回采率，保護國家珍貴能源，改變煤炭開采方式，對井工無法開采的煤炭資源及火區燃燒的煤炭資源采用露天開采方式，能夠最大限度地將太西無煙煤從地下開采出來，提高太西無煙煤炭資源利用率，滿足國內外對“太西”無煙煤市場的需求，確保安全生產，提高企業的經濟效益。

1 汝箕溝礦區火區分布及危害

汝箕溝礦區火災起始于明清朝代，迄今已有三百余年。也有的是近幾年引起，發火原因大都是歷代小窯開采時，工人在井下取暖或地面火未熄所致。加之小窯坑口未封閉，采空區頂板冒落造成塌陷裂縫直通地表，構成良好通風條件，致使火區面積不斷擴大，并向縱深蔓延擴展，礦區范圍內共有24處火區，成為礦區最嚴重的災害。近十幾年來，國家投入了近1億元資金對火區進行治理，2007年8月國家發改委通過了一期立項12處火區的竣工驗收。剩余的火區大多數分布在高山陡崖的煤層深部之中，工程量大，治理難度大、時間長，還在不同程度地燃燒蔓延。

寧夏回族自治區對“太西”無煙煤實施保護性開采，生產能力維持在5.0Mt/a。但由于受煤層自燃引起的火區、小窯亂采、開采條件和安全現狀的影響，資源的總回收率僅為30%～50%，礦區開采范圍也在逐年萎縮，“太西”煤這一珍貴煤種逐年減少，瀕臨枯竭，而且造成了嚴重的環境污染。主要表現在：一是火區年燒損量約115萬t。同時，為確保井工的生產安全而增設火區隔離煤柱，造成火區及下部的煤炭資源近50 Mt無法采出；二是井工采煤形成地表巖石移動，造成脆性斷裂裂縫相當發育，特別是煤田淺部，裂縫一般與小窯采空區相貫通?；饏^燃燒，使采煤塌陷區再度活化，裂縫加深、加寬、山體不穩、整體巖塊脫離母體，呈臺階狀向下錯落，地質災害特征顯著。同時，引發井下瓦斯與煤塵爆炸，瓦斯聚集與漏風，成為礦區最嚴重的自然災害，時刻威脅井下的安全生產，極大地減小了無煙煤井工礦的生產能力，影響企業整體經濟效益；三是環境污染嚴重。據寧夏環保局資料顯示，汝箕溝礦區CO排放量41.4kt，SO2排放量13.06kt， NO2排放量25.3kt，煙塵排放量9.5kt。H2S 100%超標，超標值達5.5～13.7倍，CO 50 %超標，超標值可達13.57倍，空氣污染處于重污染到極重污染環境，2004年在全國113個重點監控城市中，處于汝箕溝礦區下風側的石嘴山市大氣污染排在第四位。因煤田火區影響淺層地下水，生活用井水NH3-N、NO2超標，地下水受輕度污染。

2 火區露天開采的安全技術對策

井工開采改露天開采后，不僅符合寧夏回族自治區“太西”無煙煤保護性開采政策，符合國家節能減排、合理開發利用太西煤稀缺資源等能源保護政策，加快小窯火區治理，提高煤炭資源回采率（可達96%以上），而且可在很大程度上改善礦山生產安全條件，并可有效解決火區對礦區環境污染的問題，有利于改善開采工人勞動條件和工作環境，保證身體健康和生命安全。

但對火區進行露天開采仍存在一定的安全隱患，需采取以下有效的安全技術對策：

1）探明火區位置

露天開采前采用測氡技術和激發極化法等先進技術探測出高溫區及發火區的具體位置。

2）掘出隔離帶

在火區及正常區之間采用挖掘機進行掘溝，留出隔離帶，以防止火區進一步擴大。

3）注水降溫

用水對火區外圍煤、巖體進行降溫，降溫時應從外逐漸向高溫火源方向降溫冷卻，待溫度降至60℃以下時再繼續向火源中心注水降溫，水源可采用礦坑排水，為保證供給充足的滅火用水，采用束流注水的方式，在采煤臺階平盤上設置消防滅火管路，采用接支管水槍滅火。當采掘帶寬度10m范圍溫度降至60℃以下時方可進行剝采。嚴禁直接對明火點或高溫火源注水降溫，以防產生水煤氣引起爆炸。

4）高溫區監測

對于注水降溫后的火區采用熱電偶及XMX-101數字溫度指示儀進行溫度監測。

5）快速起爆

高溫孔經降溫處理合格后，應迅速裝藥起爆，并采用熱感度低的炸藥或將炸藥、雷管作隔熱包裝。

6）分區開采

將高溫區與正常區進行分區開采。高溫區先進行注水降溫等滅火工程處理合格后，方可進行剝采；正常開采區應先選擇好合適的拉溝位置，若拉溝位置不在火區隔離帶位置，應對在火區隔離帶暴露的煤層用剝離物進行掩埋，掩埋厚度不小于5m，然后沿拉溝位置進行正常的露天開采工程。

3 結論

寧夏汝箕溝礦區由于大量火區的存在，給煤礦安全生產造成了嚴重的威脅，同時資源回收率較低，浪費了大量的寶貴資源。寧夏汝箕溝礦區進行露天開采并采取有效的安全技術對策，可有效的改善安全狀況，極大的提高了資源回收率，可有效解決火區開采存在的諸多問題。

[1]劉文嶺.大面積采空區自燃火災滅火新技術的研究與應用[D].太原理工大學，2004.

[2]張秀山.新疆煤田火燒區特征及滅火問題探討[J].中國煤田地質，2004(1).

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1674-6708（2010）32-0080-02