公烏素煤礦南采區井筒火點治理方案

張培

摘要：為了消除公烏素煤礦南采區井筒火點存在的重大安全隱患，減少環境污染。通過對現場及周邊實地踏勘，收集煤礦區域地質、火點范圍等方面的相關資料，在徹底治理該區域火點及溫度異常的基礎上，選擇最優的技術方案。

關鍵詞：井筒火點;技術方案

一、礦區簡介

公烏素煤礦建于1978年，1988年12月建成投產，開采9#、12#、15#、16#、17#層煤。原設計生產能力為120萬t/a。2005年由神華集團海勃灣礦業有限責任公司公烏素煤礦三號井技術部和神華集團海勃灣礦業有限責任公司，設計技改規劃生產能力將達到160萬t/a。自建井以來，累計產出原煤2498萬t，累計礦井動用儲量3331萬t，回采率75%。煤礦采用斜井開拓方式，長壁后退式采煤方法。采掘時主要巷道及礦區邊界兩側留設20m保安煤柱，工作面支護為液壓支架和單體液壓支柱，采掘過程中采用機械通風、礦燈照明、割煤機落煤，可彎曲溜子和皮帶運輸。

煤礦現主采的9#、12#煤層，開采煤層厚度9#煤層2.3m，12#煤層1.05m，頂板為粉砂巖、砂質泥巖，底板為泥巖、砂質泥巖粉砂巖。礦井在正常生產時涌水量為小于210m3/h，最大涌水量為315m3/h。

（一）氣象

礦區氣候干燥，雨少風多，屬半沙漠半干旱高原性大陸性氣候。最高溫度為38.1°，最低溫度為-28.6°，平均溫度4.8°，年平均降水量為247.7mm，多集中在7、8、9月份內。年蒸發量3132.1mm～3919.3mm。最大風速28m/s，一般風速為2.8m/s，夏秋季節為東南風，冬春季節為西北風。凍結期為半年，最大凍結深度為1.32m。

（二）水文

本井田地面處于干燥的半沙漠的丘陵地帶，公烏素沙溝從井田中部流過，匯入公烏素河槽轉注入黃河，無常年表流，雨季形成暫時水流，水勢較猛，雖持續時間短，但應注意防洪。

（三）地震及災害地質

據《中國地震動參數區劃圖》本區地震動峰值加速度（g）0.20，對照烈度為8度設防區。1976年9月23日在北緯39°59′30″，東經106°27′00″的巴音木仁發生過一次6.2級地震，震源深35km，烏海市所在地有強烈震感。

（四）地形地貌

礦區地形為丘陵地帶，東南稍高，西北地形比較平坦，海拔標高+1200m～+1289m，高差89m。井田中部有公烏素沙溝，以本井田南一采區地表流過，由東往西流入拉僧廟溝，注入黃河，該河溝除雨季暴雨時有表流外，一般季節為干溝，故暴雨時對開采有一定的影響。

（五）地層

井田內含煤地層為上石炭統太原群和下二迭統，下二迭統整合沉積于太原群之上。煤層的頂板均為砂質泥巖、中粗砂巖，底板均為砂質泥巖及細砂巖。其中井田內12#、15#、16#、17#煤層屬石炭統，5#、7#、9#屬二迭統。其地層順序為：中奧陶統，石炭系、二迭系、二迭—三迭系、第三系、第四系。

二、井筒火點危害性評估

目前，公烏素南采區9#進風斜井井筒區域已發現明火，裂隙處出現較高濃度CO氣體，如不及時治理，將造成不可估量的嚴重后果。

產生的有毒有害氣體通過井筒裂隙涌入井下，嚴重影響南采區井下安全生產及正常的生產接續。

隨著火區面積的不斷擴大，并向縱深發展，明火及瓦斯火將侵入工作面，造成瓦斯燃爆。

三、工程地質條件

礦區煤層頂板巖石為軟弱～半堅硬巖類，加之煤層結構也較復雜，給煤礦開采帶來諸多困難，而且據本井田開采過程中發現，煤層頂板確實存在不穩定性;工程地質條件劃分為Ⅲ類Ⅱ型，即層狀巖類工程地質條件中等型。本區煤層屬低沼氣瓦斯礦井，煤塵具有爆炸性，各煤層均為易自燃煤層，采出的原煤堆放時間太長有自燃起火。

四、治理工程

烏海能源有限責任公司公烏素煤礦南采區井筒火點治理工程主要任務有三項：

（一）井筒火點區域剝離;

（二）剝離物（含火渣）排棄、平整、壓實、覆蓋;

（三）剝離區域回填、壓實、平整。

治理區地表及坑底境界拐點坐標詳見表1、2。

公烏素煤礦南采區井筒火點區域采用露天剝離的方式進行治理。采用此治理方式可徹底消滅火點，根除其存在的安全隱患。具體治理方案設計為：

（一）選用強力單斗液壓挖掘機（帶破碎錘）對火點區域進行剝離，嚴禁爆破。剝離方式采用沿9#煤層走向布置剝離工作臺階，沿傾向自上而下分水平降段，臺階高度為10m，臺階寬度3m，臺階坡面角64°，最終邊坡角不大于56°，剝離深度為6#火點。由此，按照上述確定的臺階高度、寬度、坡面角及剝離深度，向上返推得到地面治理境界范圍。經計算，地面治理范圍為43466m2，剝離深度為0～72m。剝離工程量共計983627m3（詳見土石方工程平面圖F3141-465-1）。其中，土石剝離物684627m3，火渣剝離物299000m3。

（二）選用礦用自卸卡車對剝離物進行運輸、排棄。剝離出的土石及火渣采用自卸卡車排至采區南側原興達公司剝挖坑內，排棄的剝離物必須平整、壓實，并在上部覆蓋一層1m厚的黃土以隔絕空氣，防止復燃。排棄面積67000m2，高度20m，容積1180000m3。

（三）物料采用治理區周邊排土場的剝離物，并進行平整、壓實，上部覆蓋1m厚的黃土，后期作為工業廣場使用。回填面積為43466m2，回填量共計808500m3。

五、結論

通過對公烏素煤礦南采區井筒火點治理方案的編制與實施，可以徹底解決該區井筒火點造成的安全隱患，同時為今后礦山的開發利用提供了基本保障。

（一）治理區面積43466m2，治理工程剝離量983627m3，覆土總方量121000m3，回填量808500㎡。

（二）本治理工程概算總費用為2874.32萬元，治理投資由公烏素煤礦自籌。

（三）通過對公烏素煤礦南采區井筒火點的治理，徹底消滅了火點及區域溫度異常，根除了存在的重大安全隱患。

（四）該治理工程的實施可以不同程度地改善視覺景觀，恢復地形地貌，達到礦山地質生態環境治理的目標。

六、建議

（一）機械施工時需特別注意周邊建、構筑物及現場施工人員的安全，土方施工時應采取詳細安全控制措施，保證施工安全。

（二）雨季施工應按時關注施工所在地天氣預報，惡劣天氣時應停止施工。

（三）現場施工注意粉塵、廢氣、廢水、噪音污染，使之降到最低限度，達到環保要求。

（四）公烏素煤礦在治理工程實施過程中要不斷積累資料，為今后全面恢復區域環境提供基礎資料。

參考文獻：

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