古拉本煤田火灾烧变岩固体废料充填新技术研究与应用.pdf

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1、2010年2月矿业安全与环保第37卷第1期古拉本煤田火灾烧变岩固体废料充填新技术研究与应用翟小伟一，张辛亥一，王亚超(西安科技大学a．能源学院；b．西部矿井开采与灾害防治教育部重点实验室，陕西西安710054)摘要：煤田火灾烧毁了大量的煤炭资源，不但造成巨大经济损失，同时还造成地面植物枯萎、大气有害气体增加、地表下沉等环境破环现象。针对古拉本矿区煤田火灾产生的烧变岩固体废物利用的新技术进行讨论，介绍了煤田火灾烧变岩的来源及对环境的危害，并结合火区处理过程中的特点和方法，成功地将固体废物烧变岩利用到矿区的充填中，起到治理煤田火灾和充填烧变裂隙作用，

2、具有较大的应用价值。关键词：烧变岩；环境影响；充填；煤田火灾中图分类号：TD752；TD88文献标志码：B文章编号：1008—4495(2010)01—0027—03古拉本矿区地处贺兰山中部，所产太西无烟煤1煤田火灾对环境的危害以其低灰、低硫、低磷、高发热量、高块煤率、高比电阻、高化学活性、高机械强度、高精煤产率，即“三低古拉本矿区火灾使大量煤炭资源被白白地烧六高”的特点而享誉国内外。古拉本煤田自明末清掉，同时造成火区下方1．2亿t价值180亿元的精煤初以来就有开采活动，均为沿煤层露头布置小窑开无法安全开采。不仅严重影响了矿区生产建设、污采，强度

3、不大，煤炭开采矿井规模小、生产工艺简单，染环境，给企业生产和人民生活造成极大危害，还使早在清朝同治年间就已出现过煤田火灾。至20世本来就脆弱的地区生态环境受到破坏⋯。纪80年代末，该煤田形成了走向总长为4700m，平1．1环境影响均斜长200多m，总面积达96．32万m的太阳山、煤田火灾在燃烧过程中会产生大量的SO：，CO，炭窑沟和大岭山三大煤田火区，如图1所示。CO：及NO气体排向空中，通过对火区周围环境指标进行监测，其有害气体均超过国家相关标准，对大气环境破坏严重。同时煤田火灾对地表环境破坏也很严重，火区范围内地面裂隙发育，塌陷坑随处可见，沿

4、煤层露头、废弃坑口、地裂缝和塌陷坑等处布满热蒸汽孔，黄色、白色硫磺结晶物分布在火区裂隙附近，地表温度高，火区范围内地表植被盖度非常低。几年来，浅部煤层被小窑开采破坏形成地表的“蜂窝”，再加上自燃的侵蚀，地表大面积下沉，条带状的地缝裂隙成组出现。1．2火烧岩固体废料来源及危害古拉本矿区地质条件复杂，煤层赋存条件差，绝图1古拉本矿区三大火区分布示意图大部分为急倾斜煤层，火势发展范围较大。在火区燃烧过程中，容易造成煤层上部岩石的热破坏，同时收稿日期：2009—01—19；2009—07—20修订受风化侵蚀等作用，在火区烧过的地表产生大量的基金项目：国际

5、科技合作计划项目(2007DFA61510)；霍火烧岩固体废料，如图2～3所示。同时，火区上部英东教育基金项目(1l1054)；陕西省“13115”科技创新工程重大科技专项(2007ZDKG一47)岩层剥离是煤田火区治理的主要技术之一，在剥离作者简介：翟小伟(1979一)，男，陕西富平人，讲师，在读的过程中也会人为地产生大量的烧变岩固体废料。博士，主要从事安全技术及工程方面的教学与科研工作。由于古拉本火区面积较大，产生的固体废料数量可Tel：029—85587444。E—mail：langran221@163．coin。观，容易对环境造成以下方面

6、的危害：．27·2010年2月矿业安全与环保第37卷第1期1)堆积的大量固体废料会破坏大面积的植被；2火烧岩固体废料充填工艺及功能]2)由于烧变岩固体废料中含有大量的有害物质，其在下雨天渗入地下，影响当地的地下水质；灌浆是矿井最主要的防灭火手段之一，但是古3)微小的固体废料颗粒会随风飘到空气中，危拉本矿区的黄土较少，为了解决灌浆的原料问题，结害当地的居民生活。合矿区的实际资源，研发了一种新型工艺，采用火烧岩固体废料作为灌浆主材料。2．1充填系统的功能该系统能够充分地利用古拉本矿区的火烧岩废料作为充填原料，对块状的火烧岩固体废料进行破碎，用搅拌器将

7、其制成浆液，并在溶液中通过添加一定量的悬浮剂，降低浆液的沉降速度，增加输送距离。为了提高浆液的灭火效果，还可在浆液到达指定地点之前，通过定量给料装置添加特殊的外加剂以增加堵漏和充填效果，最后通过管路输送到指定充填地点，实现处理烧变岩固体废料、治理火区及充图2煤田火区地表岩石受高温变质填地表裂隙的多重功能。2．2充填系统构成及工艺流程煤田火区及裂隙充填系统主要由浆料(烧变岩、矸石、粉煤灰)储存场地、浆料破碎和过滤系统、连续式定量制浆系统、地面外加剂添加系统、输浆管网系统和井下外加剂添加系统构成，充填系统的总体构成及工艺流程如图4所示。各种制浆料通过

8、破碎、过滤及输送系统(扒装、破碎、可伸缩胶带一体机)送至连续式定量制浆系统内，与水泵输送过来的水定量混合(水土比为1：1～1：0可调)、