公乌素煤矿南采区井筒火点治理方案

2019-09-10张培

消防界 2019年16期

张培

摘要：为了消除公乌素煤矿南采区井筒火点存在的重大安全隐患，减少环境污染。通过对现场及周边实地踏勘，收集煤矿区域地质、火点范围等方面的相关资料，在彻底治理该区域火点及温度异常的基础上，选择最优的技术方案。

关键词：井筒火点;技术方案

一、矿区简介

公乌素煤矿建于1978年，1988年12月建成投产，开采9#、12#、15#、16#、17#层煤。原设计生产能力为120万t/a。2005年由神华集团海勃湾矿业有限责任公司公乌素煤矿三号井技术部和神华集团海勃湾矿业有限责任公司，设计技改规划生产能力将达到160万t/a。自建井以来，累计产出原煤2498万t，累计矿井动用储量3331万t，回采率75%。煤矿采用斜井开拓方式，长壁后退式采煤方法。采掘时主要巷道及矿区边界两侧留设20m保安煤柱，工作面支护为液压支架和单体液压支柱，采掘过程中采用机械通风、矿灯照明、割煤机落煤，可弯曲溜子和皮带运输。

煤矿现主采的9#、12#煤层，开采煤层厚度9#煤层2.3m，12#煤层1.05m，顶板为粉砂岩、砂质泥岩，底板为泥岩、砂质泥岩粉砂岩。矿井在正常生产时涌水量为小于210m3/h，最大涌水量为315m3/h。

（一）气象

矿区气候干燥，雨少风多，属半沙漠半干旱高原性大陆性气候。最高温度为38.1°，最低温度为-28.6°，平均温度4.8°，年平均降水量为247.7mm，多集中在7、8、9月份内。年蒸发量3132.1mm～3919.3mm。最大风速28m/s，一般风速为2.8m/s，夏秋季节为东南风，冬春季节为西北风。冻结期为半年，最大冻结深度为1.32m。

（二）水文

本井田地面处于干燥的半沙漠的丘陵地带，公乌素沙沟从井田中部流过，汇入公乌素河槽转注入黄河，无常年表流，雨季形成暂时水流，水势较猛，虽持续时间短，但应注意防洪。

（三）地震及灾害地质

据《中国地震动参数区划图》本区地震动峰值加速度（g）0.20，对照烈度为8度设防区。1976年9月23日在北纬39°59′30″，东经106°27′00″的巴音木仁发生过一次6.2级地震，震源深35km，乌海市所在地有强烈震感。

（四）地形地貌

矿区地形为丘陵地带，东南稍高，西北地形比较平坦，海拔标高+1200m～+1289m，高差89m。井田中部有公乌素沙沟，以本井田南一采区地表流过，由东往西流入拉僧庙沟，注入黄河，该河沟除雨季暴雨时有表流外，一般季节为干沟，故暴雨时对开采有一定的影响。

（五）地层

井田内含煤地层为上石炭统太原群和下二迭统，下二迭统整合沉积于太原群之上。煤层的顶板均为砂质泥岩、中粗砂岩，底板均为砂质泥岩及细砂岩。其中井田内12#、15#、16#、17#煤层属石炭统，5#、7#、9#属二迭统。其地层顺序为：中奥陶统，石炭系、二迭系、二迭—三迭系、第三系、第四系。

二、井筒火点危害性评估

目前，公乌素南采区9#进风斜井井筒区域已发现明火，裂隙处出现较高浓度CO气体，如不及时治理，将造成不可估量的严重后果。

产生的有毒有害气体通过井筒裂隙涌入井下，严重影响南采区井下安全生产及正常的生产接续。

随着火区面积的不断扩大，并向纵深发展，明火及瓦斯火将侵入工作面，造成瓦斯燃爆。

三、工程地质条件

矿区煤层顶板岩石为软弱～半坚硬岩类，加之煤层结构也较复杂，给煤矿开采带来诸多困难，而且据本井田开采过程中发现，煤层顶板确实存在不稳定性;工程地质条件划分为Ⅲ类Ⅱ型，即层状岩类工程地质条件中等型。本区煤层属低沼气瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性，各煤层均为易自燃煤层，采出的原煤堆放时间太长有自燃起火。

四、治理工程

乌海能源有限责任公司公乌素煤矿南采区井筒火点治理工程主要任务有三项：

（一）井筒火点区域剥离;

（二）剥离物（含火渣）排弃、平整、压实、覆盖;

（三）剥离区域回填、压实、平整。

治理区地表及坑底境界拐点坐标详见表1、2。

公乌素煤矿南采区井筒火点区域采用露天剥离的方式进行治理。采用此治理方式可彻底消灭火点，根除其存在的安全隐患。具体治理方案设计为：

（一）选用强力单斗液压挖掘机（带破碎锤）对火点区域进行剥离，严禁爆破。剥离方式采用沿9#煤层走向布置剥离工作台阶，沿倾向自上而下分水平降段，台阶高度为10m，台阶宽度3m，台阶坡面角64°，最终边坡角不大于56°，剥离深度为6#火点。由此，按照上述确定的台阶高度、宽度、坡面角及剥离深度，向上返推得到地面治理境界范围。经计算，地面治理范围为43466m2，剥离深度为0～72m。剥离工程量共计983627m³（详见土石方工程平面图F3141-465-1）。其中，土石剥离物684627m³，火渣剥离物299000m³。

（二）选用矿用自卸卡车对剥离物进行运输、排弃。剥离出的土石及火渣采用自卸卡车排至采区南侧原兴达公司剥挖坑内，排弃的剥离物必须平整、压实，并在上部覆盖一层1m厚的黄土以隔绝空气，防止复燃。排弃面积67000m2，高度20m，容积1180000m³。

（三）物料采用治理區周边排土场的剥离物，并进行平整、压实，上部覆盖1m厚的黄土，后期作为工业广场使用。回填面积为43466m2，回填量共计808500m³。

五、结论

通过对公乌素煤矿南采区井筒火点治理方案的编制与实施，可以彻底解决该区井筒火点造成的安全隐患，同时为今后矿山的开发利用提供了基本保障。

（一）治理区面积43466m2，治理工程剥离量983627m³，覆土总方量121000m³，回填量808500㎡。

（二）本治理工程概算总费用为2874.32万元，治理投资由公乌素煤矿自筹。

（三）通过对公乌素煤矿南采区井筒火点的治理，彻底消灭了火点及区域温度异常，根除了存在的重大安全隐患。

（四）该治理工程的实施可以不同程度地改善视觉景观，恢复地形地貌，达到矿山地质生态环境治理的目标。

六、建议

（一）机械施工时需特别注意周边建、构筑物及现场施工人员的安全，土方施工时应采取详细安全控制措施，保证施工安全。

（二）雨季施工应按时关注施工所在地天气预报，恶劣天气时应停止施工。

（三）现场施工注意粉尘、废气、废水、噪音污染，使之降到最低限度，达到环保要求。