煤矿矸石山自燃的原因、危害及防治措施.pdf

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1、·76·露天采矿技术2013年第6期煤矿矸石山自燃的原因、危害及防治措施贺永军(中国煤炭科工集团沈阳设计研究院，辽宁沈阳110015)摘要：分析了矿山生产过程中产生的矸石自燃起火的原因，论述了不同的防治措施及其优缺点，生产当中应综合考虑，选择适应本地区的防治措施，对矿山安全生产具有重要的现实意义。关键词：矸石山；自燃；危害；防治措施中图分类号：X752文献标识码：B文章编号：1671—9816(2013)06—0075—031概述程中的各种垃圾。空气和降水可以将氧元素带入矸石山内部，矸石山自燃起火的主要原因是碳元素的伴随着煤炭工业的快速发展，煤矿生产的

2、附属氧化反应，当放热的氧化反应所放出的热量无法正产品煤矸石的产量不断增加，相比之下，只有很少一常排出、发生热堆积时，矸石山内部的温度会不断升部分的煤矸石作为有用资源被利用，绝大部分只能高，直到达到甚至超过煤的着火点(500。C)，发生自堆积在地面。由于生产过程中对矸石的无序堆放以燃。矸石山内部从变热到发生自燃起火的过程是以及对矸石山管理的不善，长时间的堆放，矸石山内部下3个不同过程共同作用的结果。热量无法正常排出，久而久之矸石中的可燃成分就3．1放热反应会发生自燃甚至起火，对周围生活的人群及周边环热量的主要来源为碳元素氧化反应放出的热境造成伤害和污染。

3、因此，为了防止煤矸石的起火燃量，其次是黄铁矿氧化放出的热量，其放热量为碳氧烧，必须对其进行处理、监控及预防。化放出热量的十分之一。两种物质的放热反应化学2煤矸石的来源及岩性组成方程式如下：Cl00}王74O1l+17．5O2_+C174046在煤炭开采过程中，特别是在高度机械化的大(+2．5·105J／toolO2)型井工矿山，矸石不可避免地连同煤炭一起被采出，Clo0H74OIl+113O2_+100CO2+37H2O其中大部分来自煤层顶底板，还有一部分是来自煤(+4．2·105J／molO2)层自身的含矸。煤炭经过洗选后，矸石被分离出来，2FeS2

4、+702+2H2O2HzSO4+2FeSO4其中极小部分被用作建筑材料，或作为回填材料复(+0．37·105J／molO2)用于井下，绝大部分被堆放在矸石山上。4FeS2+15O2+2H2O_2HzSO4+2Fe2(SO4)3煤矸石的岩性组成取决于煤层的围岩岩性及成(+O．56·10J／molO2)煤过程，主要成分为泥岩、砂岩及可燃烧的煤炭，其3．2反应物的流动中可燃性的煤成分占5％一15％。上述放热反应的主要可流动反应物为氧气和水，其在矸石山内部的流动是通过气体的对流和扩3矸石山自燃起火的原因散来实现。对流是由边坡不同的风压或矸石山内外煤矸石含有或多

5、或少的可燃物质，而且越早形的温差引起的。扩散只出现在小空间范围内，气体分成的矸石山由于开采工艺的落后所含的可燃物质越子的扩散是由浓度差和分压差引起的。矸石山内部多。可燃成分主要是煤，还有一部分来自矿山运营过的气体对流和扩散可连续为氧化反应提供氧气，同时将反应的生成物(如CO、CO)排出。收稿日期：2013—02—253．3热量传导作者简介：贺永军(1981一)，男，山西大同人，2002年毕业只有当氧化反应放出的热量大于同时排出的热于辽宁工程技术大学采矿专业，2008年毕业于德国柏林工业大学矿山开采专业，硕士学位，现在中煤国际工程集团沈阳设量时，矸石山内

6、部局部区域煤才能升温，自燃才会出计研究院从事设计工作。现。热量的输送是通过热介质的对流或是气水混合·78·露天采矿技术2013年第6期化，见图4。6实例覆盖后形成的边坡角度决定了不同的覆盖方式目前常用而且有效的排土场煤矸石灭火措施主及覆盖层的厚度。当空间有限，不能形成缓坡时，首要是表面覆盖灭火，最后配合复垦绿化。先应在坡底设置一座挡墙，然后对原有矸石山进行国内如山西潞安环保能源开发股份有限公司所覆盖、掩埋，覆盖层厚度为3m，作为覆盖材料可以属一煤矿矸石山综合治理方案就是采用上述灭火措是具有粘结性的土壤或是土壤与选煤厂尾矿的混合施。该矿矸石山发生自燃的区

7、域为矸石山的北坡和物，见图4。西坡，针对煤矸石自燃问题，采用黄土碾压覆盖为主，当空间允许可形成缓边坡时，建议在原有边坡辅以局部注浆的综合性灭火方法。黄土覆盖可隔绝空气进路，使燃烧因缺氧而熄灭。灭火的同时着手对矸石山坡面坡度进行相应的消减，由上至下推散矸石，将现状的45。坡消减为30。坡，稳定坡面，修建马道，并且在坡底修筑挡墙，防治矸石塌方。治理后的矸石山呈梯田状，同时在马道内侧设置排水沟，用以排出山上的雨水。经过覆盖灭火及边坡整治后，矸石山具备了复垦条件，可以在其上种植林草，进行绿化，既达图4较陡边坡(1：1．5)矸石山的覆盖灭火示意图到了灭火的效果，

8、又符合国家对环境保护的要求。国外应用比较广泛的是德国，如鲁尔矿区煤矿的之上从底到顶覆盖一层厚度