浅谈汝箕沟矿区火区露天开采的安全技术对策

田家隆

宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，宁夏银川 750011

浅谈汝箕沟矿区火区露天开采的安全技术对策

田家隆

宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，宁夏银川 750011

汝箕沟矿区由于受火区的影响，资源回收率仅为30%～50%，矿区开采范围也在逐年萎缩，“太西”煤这一珍贵煤种逐年减少，濒临枯竭，而且造成了严重的环境污染。为解决这一严峻的问题，本文提出了对火区进行露天开采时的安全技术对策，可有效解决火区开采存在的诸多问题。

“太西”无烟煤；火区；露天开采；安全技术对策；注水降温

0 引言

汝箕沟矿区位于宁夏回族自治区北部、贺兰山中段的山间腹地中。矿区呈南北走向，依自然地势划分为3个井（矿）田，即汝箕沟大岭井田、大峰矿田、白芨沟井田。矿区南北走向长12.63km，东西宽2.26km，总面积28.58km2，行政区划隶属石嘴山市。矿区座落在山区，山峦起伏，沟谷纵横，悬崖陡壁，地势险峻。全区南高北低，南部大岭子最高标高+2 542.8m，北部白芨芨沟沟床最低标高+1 720m。地表仅在山房及山脊处存有少量风化坡积土层外，大部分地形为风化基岩出露。

为给汝箕沟矿区的各矿井创造安全生产的技术和环境条件，提高煤炭资源回采率，保护国家珍贵能源，改变煤炭开采方式，对井工无法开采的煤炭资源及火区燃烧的煤炭资源采用露天开采方式，能够最大限度地将太西无烟煤从地下开采出来，提高太西无烟煤炭资源利用率，满足国内外对“太西”无烟煤市场的需求，确保安全生产，提高企业的经济效益。

1 汝箕沟矿区火区分布及危害

汝箕沟矿区火灾起始于明清朝代，迄今已有三百余年。也有的是近几年引起，发火原因大都是历代小窑开采时，工人在井下取暖或地面火未熄所致。加之小窑坑口未封闭，采空区顶板冒落造成塌陷裂缝直通地表，构成良好通风条件，致使火区面积不断扩大，并向纵深蔓延扩展，矿区范围内共有24处火区，成为矿区最严重的灾害。近十几年来，国家投入了近1亿元资金对火区进行治理，2007年8月国家发改委通过了一期立项12处火区的竣工验收。剩余的火区大多数分布在高山陡崖的煤层深部之中，工程量大，治理难度大、时间长，还在不同程度地燃烧蔓延。

宁夏回族自治区对“太西”无烟煤实施保护性开采，生产能力维持在5.0Mt/a。但由于受煤层自燃引起的火区、小窑乱采、开采条件和安全现状的影响，资源的总回收率仅为30%～50%，矿区开采范围也在逐年萎缩，“太西”煤这一珍贵煤种逐年减少，濒临枯竭，而且造成了严重的环境污染。主要表现在：一是火区年烧损量约115万t。同时，为确保井工的生产安全而增设火区隔离煤柱，造成火区及下部的煤炭资源近50 Mt无法采出；二是井工采煤形成地表岩石移动，造成脆性断裂裂缝相当发育，特别是煤田浅部，裂缝一般与小窑采空区相贯通。火区燃烧，使采煤塌陷区再度活化，裂缝加深、加宽、山体不稳、整体岩块脱离母体，呈台阶状向下错落，地质灾害特征显著。同时，引发井下瓦斯与煤尘爆炸，瓦斯聚集与漏风，成为矿区最严重的自然灾害，时刻威胁井下的安全生产，极大地减小了无烟煤井工矿的生产能力，影响企业整体经济效益；三是环境污染严重。据宁夏环保局资料显示，汝箕沟矿区CO排放量41.4kt，SO2排放量13.06kt， NO2排放量25.3kt，烟尘排放量9.5kt。H2S 100%超标，超标值达5.5～13.7倍，CO 50 %超标，超标值可达13.57倍，空气污染处于重污染到极重污染环境，2004年在全国113个重点监控城市中，处于汝箕沟矿区下风侧的石嘴山市大气污染排在第四位。因煤田火区影响浅层地下水，生活用井水NH3-N、NO2超标，地下水受轻度污染。

2 火区露天开采的安全技术对策

井工开采改露天开采后，不仅符合宁夏回族自治区“太西”无烟煤保护性开采政策，符合国家节能减排、合理开发利用太西煤稀缺资源等能源保护政策，加快小窑火区治理，提高煤炭资源回采率（可达96%以上），而且可在很大程度上改善矿山生产安全条件，并可有效解决火区对矿区环境污染的问题，有利于改善开采工人劳动条件和工作环境，保证身体健康和生命安全。

但对火区进行露天开采仍存在一定的安全隐患，需采取以下有效的安全技术对策：

1）探明火区位置

露天开采前采用测氡技术和激发极化法等先进技术探测出高温区及发火区的具体位置。

2）掘出隔离带

在火区及正常区之间采用挖掘机进行掘沟，留出隔离带，以防止火区进一步扩大。

3）注水降温

用水对火区外围煤、岩体进行降温，降温时应从外逐渐向高温火源方向降温冷却，待温度降至60℃以下时再继续向火源中心注水降温，水源可采用矿坑排水，为保证供给充足的灭火用水，采用束流注水的方式，在采煤台阶平盘上设置消防灭火管路，采用接支管水枪灭火。当采掘带宽度10m范围温度降至60℃以下时方可进行剥采。严禁直接对明火点或高温火源注水降温，以防产生水煤气引起爆炸。

4）高温区监测

对于注水降温后的火区采用热电偶及XMX-101数字温度指示仪进行温度监测。

5）快速起爆

高温孔经降温处理合格后，应迅速装药起爆，并采用热感度低的炸药或将炸药、雷管作隔热包装。

6）分区开采

将高温区与正常区进行分区开采。高温区先进行注水降温等灭火工程处理合格后，方可进行剥采；正常开采区应先选择好合适的拉沟位置，若拉沟位置不在火区隔离带位置，应对在火区隔离带暴露的煤层用剥离物进行掩埋，掩埋厚度不小于5m，然后沿拉沟位置进行正常的露天开采工程。

3 结论

宁夏汝箕沟矿区由于大量火区的存在，给煤矿安全生产造成了严重的威胁，同时资源回收率较低，浪费了大量的宝贵资源。宁夏汝箕沟矿区进行露天开采并采取有效的安全技术对策，可有效的改善安全状况，极大的提高了资源回收率，可有效解决火区开采存在的诸多问题。

[1]刘文岭.大面积采空区自燃火灾灭火新技术的研究与应用[D].太原理工大学，2004.

[2]张秀山.新疆煤田火烧区特征及灭火问题探讨[J].中国煤田地质，2004(1).

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1674-6708（2010）32-0080-02