應用地面溫度測量圈定煤矸石自燃區實例

楊玉勤

摘要：在煤礦災害治理過程中，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調查的實際應用效果。

關鍵詞：地面溫度測量；礦區災害治理；煤矸石自燃調查

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%。是我國數量最大的固體廢棄物之一。煤矸石長期露天堆積，對環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，嚴重污染周圍大氣環境，危害人們身體健康。煤矸石山自燃是普遍現象，據不完全統計，我國目前大約有三分之一的煤矸石山存在自燃現象，是煤礦主要礦區災害之一[1]。在煤矸石自燃災害治理過程中，往往需要對煤矸石堆在自燃區域進行前期調查，初步圈定自燃區范圍，以便于后期治理工程的展開。本文介紹一個應用地面溫度測量圈定煤矸石自燃區的工程實例。

1.工作目的及任務

1.1工作目的

某煤業公司原排矸場區域，由于使用時間較久，在矸石堆放區域矸石產生自燃現象。根據排矸系統改造工程的需要，需查明該建設區域矸石自燃的分布范圍，以便于勘察設計及地基處理工作。

1.2工作任務

在排矸系統改造工程建設區及其外圍，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測網布置

工區測網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，部分區域根據實際情況點距為5m（見圖2-1）。

2.2測量方法

工區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，測溫探針插入孔內測量，盡量減少地表溫度影響。測量時間以電子溫度計計數穩定為限。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校準，測點采用地質羅盤結合測繩測量定位。

2.3測溫使用儀器設備

地下測溫：采用電子測溫儀（JT210）配100cm規格測溫探針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，待儀器讀數穩定后，讀取水溫。經測量兩臺儀器系統誤差為±0.3°C，一致性較好。

3.測溫結果

3.1工區溫度場特征

經實測取得工區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。根據溫度實測結果并結合地表觀察分析，東部基巖出露區和未發生自燃的矸石區溫度一般在25°C～35°C。發生矸石自燃區域地下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圈定工區溫度高場

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

3.3溫度高場分析

（1）1號高場區：位于勘查區西北，距16號鉆孔40m左右，面積約1315m2。區內一般溫度在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生的煙霧，地表溫度達48.1°C。該區距勘查區距離較遠，對排矸系統改造工程影響較小。如果該區自燃情況向東部擴展，將影響到勘查區的地基穩定，應采取阻斷措施予以治理。

（2）2號高場區：該區緊鄰勘查區西部，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。該區多處見自燃產生的煙霧。從等值圖上分析該區與東側勘查區內的3號、4號高場在深部具有聯通的可能。必須采取隔斷處理，避免該自燃區對勘查區的地基工程的影響。

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

（4）4號高場區：位于勘查區中心位置，22號鉆孔附近，面積約436m2。該區溫度多在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，該區深部有自燃發生。

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

（6）6、7號高場區：位于勘查區西偏南位置，26號、27號鉆孔的西側，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，有自燃發生。

3號至7號高場區，位于勘查區范圍內，均有自燃現象發生，在進行勘查區地基工程處理時應重點考慮煤矸石自燃給地基帶來的不穩定影響，采取相應的阻燃和加固等治理措施。

4.結論

通過對工區進行溫度測量，能夠快速有效地反應工作區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域，為排矸系統改造工程的勘察設計及地基處理、煤矸石自燃治理工作提供依據。用地面溫度測量方法圈定煤矸石自燃區的范圍，是一種簡便直接且經濟高效的方法。

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.