[发明专利]一种煤矸石场阴燃火区全包围灭火治理方法

说明书

本发明公开一种煤矸石场阴燃火区全包围灭火治理方法，在煤矸石场的阴燃火区外围布置帷幕钻孔并置入单向注浆管，分段加压多次注浆形成帷幕；在帷幕钻孔围成的帷幕区内间隔布置浅钻孔和深钻孔，浅钻孔内置入单向注浆管，分段加压多次注浆形成浆盖，与帷幕合围封盖火区；深钻孔内置入注浆花管，注浆充分充填火区缝隙，完成对煤矸石的包浆；并在治理期间帷幕区内留置放气兼测温钻孔；最后对全部钻孔封孔，完成对阴燃火区的全包围灭火并将治理区形成完整固结体；帷幕钻孔孔深大于阴燃火区的最大埋深，浅钻孔钻进至阴燃火区顶部，深钻孔穿透阴燃火区。本发明彻底熄灭煤矸石场内部着火点，消除其对生态环境的威胁，使土地可再利用。

技术领域

本发明属于地质灾害治理领域，具体涉及一种煤矸石场阴燃火区全包围灭火治理方法。

背景技术

煤矸石是与煤层伴生的含碳量低且坚硬的黑色、灰色岩石，与煤相比属于固体废物。我国煤矸石的产生量比较大，利用率低，山区煤矿产生的煤矸石基本弃于山沟内并采用黄土覆盖，而平原地区则就地平地堆放，形成似锥形矸石山，占据了宝贵的耕地资源，影响生态环境。煤矸石中一般都含有一定的可燃物，条件具备时极易发生自燃。燃烧的煤矸石会产生大量的烟尘，释放CO、SO₂、H₂S、NO₂等有害气体，不仅影响周边居民的身体健康，而且会污染地表水、地下水及土壤。因此，煤矸石自燃的影响不容忽视，必须加以灭火治理。

煤矸石场表层自燃的处理方法比较多，如采用直接挖除再覆盖的方法，采用斜坡碾压隔绝氧气进入的方法、对自燃煤矸石山表面覆盖阻燃的方法、改型形成梯田状造型并开设沟槽及绿化的方法以及自燃煤矸石山综合治理系统等；上述方法对煤矸石表层着火均能起到灭火的作用，但随着矸石山/场边坡的不均匀沉降、雨水冲蚀，新的输气通道会逐渐产生，最终会发生灭而复燃的情况。

对煤矸石场内部阴燃火区的灭火治理方法也比较多，对煤矸石自燃灭火常认为只要隔绝了空气、降低了温度、阻止了氧化反应即可阻燃并灭火，但业内对煤矸石火区治理后复燃的例子屡见不鲜，表明现有的灭后治理方法效果并不十分理想，对煤矸石自燃火区治理的方法研究也从未停滞。专利号为CN201110369772.9的中国专利，公开了一种矸石山灭火方法，采用了测温、削坡、修马道、打孔注浆等方法，其中打孔注浆的冲洗液为一种胶体材料，钻头端部角度要求为45°，注浆浆液采用的是价格不菲的复合凝胶化学灭火材料。文章“复合胶体注浆材料在自燃矸石山综合治理中的应用”中提到了注浆孔，并在注浆孔内灌注具有化学成分的复合胶体。文章“古书院煤矿矸石山注浆加固与灭火技术”中提到采用浅钻孔及深钻孔相结合的方法对矸石山表层灭火降温、内部深部降温加固，在矸石山坡体处形成类重力式挡墙结构，使坡体稳定，可见注浆灭火区域为矸石山坡面易燃区。文章“煤矸石山深孔注浆灭火的研究”中提出了以深孔注浆为主，黄土覆盖为辅的施工工艺，注浆材料为凝胶类、碱性、触变性或初凝时间可控的灭火材料。文章“煤矸石山注浆灭火治理”中描述“首先根据治理区域的面积布置相对数量的钻孔，其次根据矸石山特点，选择相适应的灭火材料按一定比例调制成灭火浆液，最后用注浆泵将灭火浆液注入到自燃矸石山内部”，可见钻孔没有分类、钻孔布置工艺没有涉及，浆液配比没有根据矸石火区及周边具体情况分类。文章“煤矸石山自燃治理与灭火工艺”中认识到对煤矸石深部阴燃区治理有一定难度，对此仅提到打深孔和增加注浆量的处理方法，无具体实施步骤。文章“自燃矸石山注浆灭火及生态恢复施工工艺分析”中主要采用马道及正方形布置孔位的方式，直接打入成孔兼采用钻孔的方式，未言明浆液配比及根据矸石火区及周边具体情况分类。

综上所述，对煤矸石自燃火区的研究由来已久，治理方法也较多，所用材料亦各有优缺点，其中最大的缺点是以往的注浆无法形成有效的包裹体及覆盖体、灭而复燃，或使用新型注浆材料成本较高，如使用化学浆液灭火的成本其每平方米单价甚至超过了排矸的单价。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种煤矸石场阴燃火区全包围灭火治理方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：