對葛泉礦矸石山治理系統(tǒng)設計研究

王曉明

近年來，煤礦矸石山治理工作已成為煤礦管理的一項重要議程。為進一步加強矸石山管理工作，確保矸石山環(huán)保達標、安全穩(wěn)定、生產(chǎn)正常，根據(jù)上級文件要求，結合本礦實際情況，特制定矸石山治理系統(tǒng)設計方案，達到拋磚引玉的效果。

1、葛泉礦矸石山現(xiàn)狀

目前，我礦矸石山及矸石采用堆積方式處理。矸石山占地面積36496m2、矸石量約1.58×106噸、容量656928m3。矸石含硫0.38%、熱量58大卡，矸石經(jīng)過長時間風化，呈顆粒粉末狀，經(jīng)檢驗無自然發(fā)火趨勢

2、矸石山運輸設備及安全設施情況

矸石山運輸設備包括JD-25絞車一臺、前卸式翻矸架一個、碴倉一個、三面翻矸車一臺、JTP-1.6×1.2型提升絞車一臺;在矸石山碴倉上方安裝電動跑車防護裝置一套，提升絞車的過卷保護、深度指示失效保護、閘間隙保護、松繩保護等保護裝置齊全有效。

3、目前治理方案及存在問題

3.1矸石山治理方案（已完成的治理工作）

⑴對山體進行苫蓋，防止揚塵

①準備保險繩、保險帶、8#鐵絲、18#鐵絲、木楔子，用于固定人員、對防塵網(wǎng)進行連接及固定;

②利用三面翻矸車將所需物料及工具運至指定位置;

③組織20人的隊伍，六人一組，兩人在山頂放防塵網(wǎng)、兩人在坡中配合將防塵網(wǎng)展開平鋪、兩人拉保險繩;

④防塵網(wǎng)平鋪后，在坡頭位置使用木楔子和鐵絲將網(wǎng)固定牢固，坡中將相鄰防塵網(wǎng)用18#鐵絲以間距50cm進行連接，以此類推進行連續(xù)覆蓋;

⑤遇到垂直山體時，確有落石危險的地方，礦上安排挖掘機對山體進行平整后，安排人員覆蓋;

⑥后期按照一定間距將木楔子釘好，然后使用鐵絲將木楔子進行連接，防止大風將苫布刮起。

⑦2018年初至今，矸石山山體共苫蓋6次，投入苫布10320Kg，達到全部苫蓋。

⑵噴霧管路安裝，噴淋降塵，植被澆水

防塵網(wǎng)的使用及壽命有一定的局限性，苫蓋工作工程量較大，人員組織上有一定的困難，且防塵網(wǎng)經(jīng)過風吹、日曬、雨淋，逐漸風化，破損會逐步增加，因此，我們在定期修補、苫蓋的同時，在矸石山車場及山體東、西、北側安裝噴霧裝置，即可起到噴淋降塵的作用，又可對植被進行澆水，減少用工投入，提高效率。

⑶植樹綠化，保持水土，凈化空氣

由于防塵網(wǎng)的使用局限性，為了能夠更好的起到降塵除塵、保持水土、凈化空氣的效果，我們在前期山體苫蓋工作和噴淋灑水管路安裝工作完成后，購買首批耐旱易活的樹木（楊樹）和植被（爬山虎），進行種植。

⑷建立制度、記錄、制定安全措施

目前，矸石山共建立了防滅火預案、噴霧設施使用管理制度、矸石山檢修流程、各崗位職責、操作規(guī)程、遇環(huán)保檢查工作流程等，并有相關記錄如：噴霧設施檢修記錄、巡山記錄、設備設施檢修運行記錄等，并均按要求進行了填寫，制定的安全措施有矸石山苫蓋安全措施、更換翻矸架安全措施、檢修安全措施等。

3.2存在問題

⑴翻碴作業(yè)面揚塵無法有效抑制;

⑵冬季，噴霧管路上凍，無法正常使用且易凍壞;

⑶供水量不足，無專用水井;

⑷北側山體陡峭、東側為活碴，無法植樹綠化;

⑸人員少，生產(chǎn)、檢修、環(huán)保工作無法一一顧及。

4、矸石山系統(tǒng)設計方案

4.1指導思想

根據(jù)我礦實際，在現(xiàn)有設備設施的基礎上，對部分設備設施進行改造，投入最少的資金，達到最安全有效的治理效果。

4.2矸石山系統(tǒng)設計方案

⑴矸石山存量增減趨勢

現(xiàn)我礦矸石來源主要有井下巖巷掘進出矸、原煤線分揀矸石，目前運至矸石山的矸石約4.2萬噸。根據(jù)礦井預計5年增加矸石量約33.5萬噸，目前存放矸石158萬噸，可滿足五年規(guī)劃期堆放需求。

⑵矸石利用方式

目前我礦矸石無特別用途，現(xiàn)正在進行礦井三下壓煤矸石充填工藝可行性研究，以及積極探索矸石制磚、修路等用途。

⑶矸石山治理方案

①引水工作

a由礦區(qū)東門至矸石山泵房約1000米的距離，選取直徑為4寸、長度6米/根的水管，采用地埋方式鋪設引水管路;

b安裝2臺水泵（在用和備用泵，可切換使用）將礦區(qū)內的中水引至矸石山蓄水池中。

②泵房改造工作

a在原泵房位置修建長×寬×高約為15×10×3（地下2米、地上1米）=450m3的蓄水池;

b蓄水池采用整體澆筑并且頂部有蓋，同時應帶有液面顯示水柱，便于觀察液面位置，另外，蓄水池應留有進、出水口;

c在蓄水池北側新建泵房安裝能夠滿足噴霧要求的水泵，分別用于對山體周圍和山體進行噴霧降塵和植被澆水。

③路面硬化工作

a礦區(qū)東門口至矸石山800米路面進行澆筑硬化，規(guī)格為4m×15cm（寬×厚）;

b矸石山車場、碴倉東、西兩側地面約2000m2進行澆筑硬化，厚度15cm。

④噴淋裝置完善工作

a根據(jù)實際情況，在山體東、西、北側適當增加噴霧管路5道（使用2寸水管），安裝噴頭約20個，達到全覆蓋;

b在山體周圍路邊約800米長度地埋管路（使用2寸水管），安裝噴頭約40個，即可用于抑制路面揚塵，又能對植被進行澆水灌溉。

⑤植樹及防塵網(wǎng)苫蓋工作

a在西側山體直接挖坑填土種樹，山體東側和西北側碴塊較多的地方先注黃泥漿，防止水土流失，然后種樹;

b樹坑規(guī)格為1m×1m×1m（長、寬、深）;

c選取耐旱易活的樹種進行種植，間距規(guī)格為5m×5m（如：椿樹等）;

d在山體東北側及其它存在山體滑坡危險，無法種樹的地方，使用防塵網(wǎng)進行苫蓋。

⑥噴淋管路及噴頭防凍工作

a山體斜坡安裝的噴淋管路，在管路下端安裝閥門，用于上凍前放水，防止管路上凍，影響正常使用;

b對矸石山罐場及泵房周圍管路，對管路進行改造，在管路最低點安裝放水閥門;

C安裝智能物聯(lián)網(wǎng)噴水抑塵系統(tǒng)，即可自動控制噴淋開、關時間，使噴淋效果達到最佳;又能有效處理管路上凍問題，保證冬季噴淋的正常使用。

⑦設置圍欄、排水溝、警戒標志工作

a對現(xiàn)有擋矸墻進行修葺加高，并吊掛相關警戒牌板;

b在山腳下（道路里側）設置排水溝，將雨水引入就近的水池，防止雨季雨水積聚，引發(fā)其它事故。

⑧防止矸石滾落、滑坡措施

a排查統(tǒng)計有滑坡、矸石滾落危險的區(qū)域（包括目前在用的翻矸點），將該區(qū)域從山腳下向外延伸15米劃定為危險區(qū)域，嚴禁人員作業(yè)、逗留，并設置警示牌;

b對存在滑坡、滾碴危險的區(qū)域，使用鉤機進行平整處理，降低滑坡、滾碴風險;

c對山體進行植樹綠化，防止水土流失，降低滑坡風險。

⑨加強設備設施檢修維護，完善制度、記錄、措施

隨著矸石山環(huán)保、安全工作的進一步深入，在現(xiàn)場施工作業(yè)的同時，完善相關制度如：絞車管理制度、泵房管理制度、配電柜使用管理制度等，及時填寫相關記錄，增加各類安全措施如：換繩（剁繩、倒繩頭）措施，更換（檢修）翻矸架、三面翻矸車、碴倉嘴措施，矸石山苫蓋措施等，確保每項工作都有理可依、有據(jù)可循。

⑷矸石運輸方案

①矸石由礦內向矸石山運輸過程中，碴罐全部蓋防塵罩;

②矸石翻入碴倉及矸石運送上山過程中，開啟噴霧降塵。

⑸暫時無法利用的矸石山的苫蓋措施及方案

具體苫蓋措施及方案在矸石山治理方案部分中有詳細介紹。

4.3中長期治理規(guī)劃

⑴未來三年規(guī)劃

①2019年計劃完成引水、泵房改造、地面硬化、西側、北側增按噴淋裝置、植樹綠化工作;

②2020年計劃完成擋矸墻修葺、設置排水溝、東側增按噴淋裝置、環(huán)矸石山路邊安裝噴淋裝置工作;

③2021計劃完成矸石山東側、西北側注黃泥漿、東側綠化工作;

④在此期間做好設備設施檢修工作，軟件資料跟進工作，確保安全生產(chǎn)。

⑵長期治理規(guī)劃

為保證地面建筑物的穩(wěn)定性，可采用矸石充填采空區(qū)工藝進行，既可以避免地面建筑的破壞，也能多回收煤炭資源、減少矸石產(chǎn)量，提高礦井服務年限。

5、治理效果分析

經(jīng)過治理，形成集苫蓋、植樹綠化、噴霧降塵為一體的綜合治理體系，使矸石從運輸、堆積、利用均可滿足相關環(huán)保要求，經(jīng)濟和社會效益也非常明顯。

（作者單位：冀中能源股份有限公司葛泉礦）