田家隆

寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，寧夏銀川 750011

淺談汝箕溝礦區(qū)火區(qū)露天開采的安全技術(shù)對策

田家隆

寧夏煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，寧夏銀川 750011

汝箕溝礦區(qū)由于受火區(qū)的影響，資源回收率僅為30%～50%，礦區(qū)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(yán)重的環(huán)境污染。為解決這一嚴(yán)峻的問題，本文提出了對火區(qū)進(jìn)行露天開采時的安全技術(shù)對策，可有效解決火區(qū)開采存在的諸多問題。

“太西”無煙煤；火區(qū)；露天開采；安全技術(shù)對策；注水降溫

0 引言

汝箕溝礦區(qū)位于寧夏回族自治區(qū)北部、賀蘭山中段的山間腹地中。礦區(qū)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(qū)南北走向長12.63km，東西寬2.26km，總面積28.58km2，行政區(qū)劃隸屬石嘴山市。礦區(qū)座落在山區(qū)，山巒起伏，溝谷縱橫，懸崖陡壁，地勢險峻。全區(qū)南高北低，南部大嶺子最高標(biāo)高+2 542.8m，北部白芨芨溝溝床最低標(biāo)高+1 720m。地表僅在山房及山脊處存有少量風(fēng)化坡積土層外，大部分地形為風(fēng)化基巖出露。

為給汝箕溝礦區(qū)的各礦井創(chuàng)造安全生產(chǎn)的技術(shù)和環(huán)境條件，提高煤炭資源回采率，保護(hù)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(qū)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(nèi)外對“太西”無煙煤市場的需求，確保安全生產(chǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 汝箕溝礦區(qū)火區(qū)分布及危害

汝箕溝礦區(qū)火災(zāi)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(fā)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(qū)頂板冒落造成塌陷裂縫直通地表，構(gòu)成良好通風(fēng)條件，致使火區(qū)面積不斷擴(kuò)大，并向縱深蔓延擴(kuò)展，礦區(qū)范圍內(nèi)共有24處火區(qū)，成為礦區(qū)最嚴(yán)重的災(zāi)害。近十幾年來，國家投入了近1億元資金對火區(qū)進(jìn)行治理，2007年8月國家發(fā)改委通過了一期立項12處火區(qū)的竣工驗收。剩余的火區(qū)大多數(shù)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(qū)對“太西”無煙煤實施保護(hù)性開采，生產(chǎn)能力維持在5.0Mt/a。但由于受煤層自燃引起的火區(qū)、小窯亂采、開采條件和安全現(xiàn)狀的影響，資源的總回收率僅為30%～50%，礦區(qū)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(yán)重的環(huán)境污染。主要表現(xiàn)在：一是火區(qū)年燒損量約115萬t。同時，為確保井工的生產(chǎn)安全而增設(shè)火區(qū)隔離煤柱，造成火區(qū)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(dāng)發(fā)育，特別是煤田淺部，裂縫一般與小窯采空區(qū)相貫通?；饏^(qū)燃燒，使采煤塌陷區(qū)再度活化，裂縫加深、加寬、山體不穩(wěn)、整體巖塊脫離母體，呈臺階狀向下錯落，地質(zhì)災(zāi)害特征顯著。同時，引發(fā)井下瓦斯與煤塵爆炸，瓦斯聚集與漏風(fēng)，成為礦區(qū)最嚴(yán)重的自然災(zāi)害，時刻威脅井下的安全生產(chǎn)，極大地減小了無煙煤井工礦的生產(chǎn)能力，影響企業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益；三是環(huán)境污染嚴(yán)重。據(jù)寧夏環(huán)保局資料顯示，汝箕溝礦區(qū)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(biāo)，超標(biāo)值達(dá)5.5～13.7倍，CO 50 %超標(biāo)，超標(biāo)值可達(dá)13.57倍，空氣污染處于重污染到極重污染環(huán)境，2004年在全國113個重點監(jiān)控城市中，處于汝箕溝礦區(qū)下風(fēng)側(cè)的石嘴山市大氣污染排在第四位。因煤田火區(qū)影響淺層地下水，生活用井水NH3-N、NO2超標(biāo)，地下水受輕度污染。

2 火區(qū)露天開采的安全技術(shù)對策

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

但對火區(qū)進(jìn)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(shù)對策：

1）探明火區(qū)位置

露天開采前采用測氡技術(shù)和激發(fā)極化法等先進(jìn)技術(shù)探測出高溫區(qū)及發(fā)火區(qū)的具體位置。

2）掘出隔離帶

在火區(qū)及正常區(qū)之間采用挖掘機(jī)進(jìn)行掘溝，留出隔離帶，以防止火區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)大。

3）注水降溫

用水對火區(qū)外圍煤、巖體進(jìn)行降溫，降溫時應(yīng)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(xù)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(shè)置消防滅火管路，采用接支管水槍滅火。當(dāng)采掘帶寬度10m范圍溫度降至60℃以下時方可進(jìn)行剝采。嚴(yán)禁直接對明火點或高溫火源注水降溫，以防產(chǎn)生水煤氣引起爆炸。

4）高溫區(qū)監(jiān)測

對于注水降溫后的火區(qū)采用熱電偶及XMX-101數(shù)字溫度指示儀進(jìn)行溫度監(jiān)測。

5）快速起爆

高溫孔經(jīng)降溫處理合格后，應(yīng)迅速裝藥起爆，并采用熱感度低的炸藥或?qū)⒄ㄋ?、雷管作隔熱包裝。

6）分區(qū)開采

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

3 結(jié)論

寧夏汝箕溝礦區(qū)由于大量火區(qū)的存在，給煤礦安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)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(qū)進(jìn)行露天開采并采取有效的安全技術(shù)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(qū)開采存在的諸多問題。

[1]劉文嶺.大面積采空區(qū)自燃火災(zāi)滅火新技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].太原理工大學(xué)，2004.

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

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