【正文】 ，減少滅火成本。煤炭自燃不僅威脅火區(qū)的煤炭資源，而且通過火區(qū)蔓延，危及周邊煤炭資源，對煤炭資源造成極度浪費(fèi)，同時也嚴(yán)重影響礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境及鄰近礦區(qū)的生產(chǎn)安全。 表 31 殘煤剩余資源量估算表 治理區(qū) 邊界煤區(qū)塊 面積（ 104m2) 煤厚（ m) 煤量（萬 t) 回收煤量（萬 t) ① 號治理區(qū) 1 2 3 16 ② 號治理區(qū) 1 2 3 合計(jì) 根據(jù) 2 號治理區(qū)采空區(qū)范圍和治理區(qū)范圍之間的關(guān)系，回收邊角煤范圍在 2 號治理區(qū)劃分為 3 個區(qū)塊，有效含煤面積為 萬 m2,煤層厚度取 ，煤平均容重 。 采空區(qū)分布范圍 大路峁 煤礦自上世紀(jì) 90 年代進(jìn)行開釆，目前已經(jīng)形成 多 處大范圍的采空區(qū) ，其中在 1 號和 2 號治理區(qū)內(nèi)各存在 1 處釆空塌陷區(qū)。巖石含有較高的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)，發(fā)育較多的水平層理、小型交錯層理、節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面。 碎 裂結(jié)構(gòu) 軟弱巖類 風(fēng)化巖組 基巖頂部 5? 30m 煤巖組 可采煤層及不可采煤層 層狀結(jié)構(gòu) 半堅(jiān)硬巖類 砂、泥巖互層巖組 煤層直接頂板和直接底板 12 砂巖組 煤層基本頂及延安組各段中部 塊狀結(jié)構(gòu) （ 1） 松散沙層組 分布于礦區(qū)低洼溝谷部位，大西溝、崔家溝溝谷中，厚度小，范圍小，孔隙率大，承載力低，穩(wěn)定性差。該層潛水在裸露區(qū)接受地表水、大氣降水補(bǔ)給，在覆蓋區(qū)接受上部潛水的補(bǔ)給，由于風(fēng)化帶含水層的潛 水運(yùn)移狀況受地形控制，主要排泄于深切的溝谷底部河流中。 水文地質(zhì)特征 區(qū)內(nèi)水系較發(fā)育，較大河流有礦區(qū)西部的大西溝，礦區(qū)緊鄰大西溝支溝崔家溝， 以上 河流多為季節(jié)性河流，流量隨地表降水變化極大。局部 75～ 80176。據(jù)鉆孔揭露及填圖資料，厚度 0～ ， 平均厚度 。因該組地層上部剝蝕風(fēng)化，故頂面起伏不平，局部地面的砂巖因風(fēng)化呈淺灰白色，向下逐漸過渡到灰綠色。 溝谷地貌 主要分布 礦區(qū)北部和西部的大西溝溝谷平直寬闊，谷地寬 30～ 200m， 河谷呈明顯的 U 型，一級階地發(fā)育，高出河床 1～ 3m，由沖積松散堆積物與風(fēng)積沙組成。故 本次研究欲達(dá)到以下目的：有效解決煤礦自燃火燒隱患區(qū)安全隱患， 對釆空區(qū)的治理能夠有效的保護(hù)土地，遏制山體滑坡、水土流失、泥石流等 ， 提升礦山企業(yè)本質(zhì)安全水平，保障人民群眾生命 2 財(cái)產(chǎn)安全；有效解決煤礦自燃火燒隱患區(qū)安全隱患，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)和礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理良 性 循環(huán)發(fā)展；通過對煤礦自燃火災(zāi)隱患區(qū)綜合治理，改善人民群眾生產(chǎn)生活條件，推進(jìn)礦區(qū)新農(nóng)村建設(shè)，構(gòu)建和諧村礦關(guān)系，維護(hù)礦區(qū)群眾根本利益和長遠(yuǎn)生計(jì)。且有向更大的范圍蔓延的趨勢。大路峁煤 礦位于陜北侏羅紀(jì)煤田廟哈孤礦區(qū)安山井田南部的地方煤礦開采區(qū)之內(nèi) ，開采區(qū) 面積為 ，地理坐標(biāo)：東 經(jīng) 110176。據(jù)榆林市榆陽區(qū)氣象站 1951～ 2020 年 多年 氣象資料 ， 區(qū)內(nèi)年平均氣 溫 176。 其中， 下亞旋回 的 下部巖性主要為粗粒石英砂巖、含礫粗粒石英砂巖，夾有石英細(xì)礫巖 ， 其次為中粒、細(xì)粒長石石英砂巖。巖性以灰黃色、棕黃色亞粘土、亞砂土為主，其中夾多層古土壤層，含分散狀鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑一般 3～ 5cm， 最大為 20cm，具垂直裂隙，古沖溝發(fā)育 ， 與下伏地層呈不整合接觸。 礦區(qū) 總體構(gòu)造 上 簡單 ，同時， 治理區(qū) 也 沒有發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡單類型。 b． 第四系中上更新統(tǒng)黃土孔隙潛 水含水層 （ Q2）： 巖性為淺棕黃色砂質(zhì)粘土，夾鈣質(zhì)結(jié)核層，垂直節(jié)理發(fā)育，疏松，中密 ～ 稍密，具孔隙，受流水侵蝕切割構(gòu)成黃土區(qū)特 9 有的地貌，厚度 0～ 不等，一般梁 厚，溝谷薄且寬度較窄，厚度 約 36m。 同時， 主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利于自然排水。據(jù)區(qū)內(nèi)施工資料，塑限 %，液限 %，天然含水率 %， 液性指數(shù) ，為粉土或粉質(zhì)粘土。 RQD 值平均為 %，巖石質(zhì)量中等，巖體質(zhì)量中等完整。 2 號 治理區(qū)范圍的北部有小煤窯 1 處，采空區(qū)面積為 9016m2。兩治理區(qū)合計(jì)回收殘煤 萬 t。 總之， 對大路峁煤礦煤炭自燃火燒區(qū)，必須采取工程以及技術(shù)方面的措施，徹底消除發(fā)火隱患。即在火區(qū)范圍內(nèi)自上而下分臺階開挖露天剝離，挖除有自燃傾向的煤炭，后期 用黃土覆蓋煤層露頭。由于該治理區(qū)面積較大，擬分作兩期進(jìn)行治理。煤臺階坡面角確定為 70176。 ② 臺階寬度：初始排土?xí)r，臺階寬度為 20m，隨著工作面的推進(jìn)，排棄物增加，臺階寬度也逐漸擴(kuò)大，投產(chǎn)時可達(dá)到 40m。 剝挖結(jié)束 后利用外部巖石排土場的排棄物將剝挖坑填平。巖體強(qiáng)度數(shù)據(jù)參考煤田勘探報告及我院的經(jīng)驗(yàn)，見表 54。采掘場排水設(shè)備 31 及管材見表 46。 生態(tài)現(xiàn)狀 礦區(qū)位于陜北黃土高原與毛烏素沙漠的接壤地帶，治理區(qū)地貌單元屬黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)除溝內(nèi)有延安組地 層出露外，大部分被第四系風(fēng)積沙和黃土覆蓋。樹木栽植后由施工單位撫育三年，三年后成活率達(dá)到要求后方可結(jié)算，并按照實(shí)際成活株數(shù)進(jìn)行結(jié)算，成活一株，結(jié)算一株，確保了樹木的栽 2) 防治 經(jīng)驗(yàn)類比 位于本西部的武家塔露天煤礦隸屬神東天隆集團(tuán)有限責(zé)任公司，該露天煤礦自 1994年生產(chǎn)建設(shè)以來，針對礦區(qū)風(fēng)大沙多，水土流失嚴(yán)重的問題，投入了大量的人力、物力 36 和財(cái)力，開展礦區(qū)以水土保持為主的綜合治理工作。排土場面積大，水土流失形式多樣，侵蝕強(qiáng)度大、危害大、治理難度大。同時對粉塵污染、燒傷、病蟲害等不良因子具有一定的抵抗能力。檸條每年人工坑內(nèi)松土、除草 1 次，松土深度 5? 10cm。礦產(chǎn)資源的開發(fā)對環(huán)境地質(zhì)的影響 [J]。礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題及其防治 [J]。造林當(dāng)年秋季，凡是成活率在 85%以下的或幼林死亡不均的地方，第二年須選擇壯苗或比原來稍大的苗木。因此無論復(fù)墾土地的最終利用方向是宜農(nóng)、宜林，還是宜牧，在最初幾年內(nèi)都需要種植多年生或一年生豆科草本植物，然后將這些植物通過壓青、秸稈還田、過腹還田等多種方式復(fù)田，在土壤微生物作用下，除釋放大量養(yǎng)分外，還可以轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)，其根系腐爛后也有膠結(jié)和團(tuán)聚作用，可以有效改善土壤理化性質(zhì)。礦區(qū)位于毛烏沙漠 的邊緣，自然環(huán)境條件差，經(jīng)過多年的治理實(shí)踐，適宜當(dāng)?shù)貧夂蚝土⒌貤l件、抗逆性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種和草種有沙柳、沙地柏、油松、河北楊、旱柳、樟子松、沙蒿、沙棘、楊柴、花棒、沙打旺、草木樨等，可為該區(qū)域造林綠化、防風(fēng)固沙的先鋒樹種和草種。 ④ 科學(xué)配置抗旱林分結(jié)構(gòu)，因地適樹、適草。 監(jiān)測方法 （ 1） 邊溝道行洪能力監(jiān)測：嚴(yán)格按照礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案設(shè)計(jì)要求 ， 采礦棄渣用于采空區(qū)充填，嚴(yán)禁隨意堆積于溝道內(nèi)，安排技術(shù) 人員實(shí)地監(jiān)督； （ 2） 生態(tài)恢復(fù)監(jiān)測：實(shí)地放線丈量生態(tài)恢復(fù)面積，每周監(jiān)測植被生長發(fā)育情況，實(shí)地監(jiān)測覆土厚度等； （ 3） 非工作邊幫監(jiān)測：在邊角設(shè)置變形監(jiān)測點(diǎn)； （ 4） 自燃火燒治理區(qū)監(jiān)測：在自燃火燒區(qū)黃土覆蓋層布設(shè)監(jiān)測管，監(jiān)測溫度變化情況。) 容 M(t/mJ) 粉砂巖 泥巖 細(xì)砂巖 中粒砂巖 粗砂巖 30 砂礫巖 35 黃土層 23 砂土層 13 煤 煤層底板巖石 25 防排水工程 治理坑內(nèi)臨時排水設(shè)施 （ 1） 地 下水控制方式 （ 2） 確定采場排水方式 （ 3） 采場排水工程布置 （ 4） 排水工程技術(shù)參數(shù)和設(shè)備材料選型 采掘場排水量計(jì)算見表 45。復(fù)墾用土量 =地表面積 x 覆蓋厚度。 25 L4——計(jì)算卡車調(diào)頭回轉(zhuǎn)寬度；取 12m。 ③ 粘土集中堆放工藝：為將粘土層做為外排 土場的終場覆土之用，須先在遠(yuǎn)離采掘作業(yè)帶平坦處做集中堆放處理，待外排土場渣石和風(fēng)沙土填埋結(jié)束后，運(yùn)至外排土場平攤覆土。 3) 最小工作平盤寬度 平盤寬度的選取主要考慮以下因素：采掘帶寬度，爆堆伸出寬度，運(yùn)輸通道寬度，運(yùn)輸通道離下一臺階坡頂線的安全距離等。 治理程序 1) 治理初始區(qū)段 根據(jù)大路峁煤礦采空火區(qū)治理區(qū)的具體條件，設(shè)計(jì)決定首先進(jìn)行剝挖區(qū)的治理施工。 方案二：露天剝挖治理方案 滅火區(qū)域內(nèi)煤層覆蓋層較薄，上覆松散層厚度約 10? 40m,基巖厚度約 5? 20m。雖然當(dāng)?shù)卣畬细G進(jìn)行了封閉，組織了專門的巡邏隊(duì)巡邏，并 采取了多種措施，但仍然不能絕對保證社會人員的人身安全，也無法阻止火區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)大，存在著重大安全隱患。具體計(jì)算見表 31?？?采 厚度為 ～ ，平均厚度 ， 煤層厚度變化不大，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，屬穩(wěn)定型、易自燃煤層。 （ 6） 粉砂巖、泥巖及互層巖組 本巖組是煤系地層的主要巖組，與煤層開采有直接關(guān)系，由粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及薄煤層等 組成 ， 多出現(xiàn)于煤層頂?shù)装濉，F(xiàn) 分述如下： 表 23 巖土體工程地質(zhì)分類表 工程地 質(zhì)分類 巖性及組合特征 空間分布 巖體結(jié)構(gòu) 土質(zhì)巖類 松散沙層組 分布于梁峁區(qū)和河谷階地區(qū)，風(fēng)積，沖積成因 散體結(jié)構(gòu) 土層組 廣布全區(qū)，包括黃土和紅土 燒變巖類 燒變巖組 侵蝕基準(zhǔn)面之上 5—2 煤層自燃形成的燒變巖 , 蜿蜒鋸齒狀分布于煤礦西部谷坡。 碎屑巖裂隙孔隙含水層，區(qū)內(nèi)溝谷基巖裸露面積較大，基巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，局部地段覆蓋松散層厚度很薄，這種條件不僅為潛水的補(bǔ)給創(chuàng)造了良好的條件，也為大氣降水、地表水和潛水 順層補(bǔ)給承壓水創(chuàng)造了條件。根據(jù)以往區(qū)域沉積環(huán)境的研究成果，結(jié)合本區(qū)鉆孔資料分析，延安 組第一段沉積時有淺湖存在，在填平淺湖之后，沼澤平原發(fā)育，形成 52號煤層聚積。 一般傾角 65～70176。 （ 5） 第四系（ Q) 中更新統(tǒng)離石組（ Q1)廣泛分布于區(qū)內(nèi)大部分坡面，巖性在坡面主要為風(fēng)成黃土。巖性為一套灰綠色巨厚層狀中、細(xì)粒長石石英砂巖，含大量云母及綠泥石，局部含有石英礫、灰綠色泥質(zhì)包體及黃鐵礦結(jié)核，發(fā)育大型板狀交錯層理 、 楔形層理 、 個別塊狀層理及波狀層理。坡面平緩區(qū)為耕地，其余主要為林區(qū)和草地。 （ 2） 研究目的： 煤礦自燃火區(qū)對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了極大的破壞和污染，而且對煤礦當(dāng)前及以后的開發(fā)將造成很多不安全因素和危害，同時也造成煤炭資源的浪費(fèi)。 同時， 礦區(qū)內(nèi)小窯開采方式為 “ 房柱式 ” ，采煤后采空區(qū)四通八達(dá)，自燃發(fā)火面積大，井下滅火無法進(jìn)行。47′32″～ 110176。C， 極端最低氣溫 －176。局部地段底部發(fā)育有礫巖，礫石成分有脈石英、燧石及硅質(zhì)巖組成，礫石直徑 從 幾至150mm 不等，磨圓度中等，分選性差，填隙物為中細(xì)砂及粉砂 ， 上部為灰綠色、灰褐色、紫雜色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，局部為灰黑色、深灰色砂紙泥巖 ； 上亞回旋 的 下部及中部為巨厚層狀灰白色粗粒長石石英砂巖、含礫粗粒砂巖 ，夾中粒細(xì)粒長石石英砂巖 ， 頂部為灰綠色、紫雜色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖 ， 局部地段在頂部夾黑色泥巖及煤線 ， 塊狀層理，含植物化石及葉肢介化石。 7 全新統(tǒng)沖積層 （ Q4al） 主要分布在炭窯溝、古城溝、小井溝、老莊溝及大的溝谷中，主要為全新統(tǒng)沖積、洪積砂、粉砂、粘土及礫石等松散堆積物。 本區(qū)位于鄂爾多斯臺向斜寬緩的東翼 ～ 陜北斜坡上，地殼活動相對微弱。 c． 新近紀(jì)上新統(tǒng)靜樂組相對隔水層 （ N2j）： 出露于崔家溝中、上游谷坡上，巖性為淺紅色 ～ 褐紅色粘土，亞粘土，夾多層白色韓質(zhì)結(jié)核，底部常見 1～ 2m 厚的礫石層，多已膠結(jié)成礫巖 。 （ 3） 礦床充水因素分析 依據(jù) 本區(qū)水文地質(zhì)條件及煤層上覆基巖結(jié)構(gòu)類型，礦井充水方式可分為直接充水和間接充水兩種，它們均具有一定的充水水源和充水途徑。黃土孔隙 比 大，結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，一般多 不具 濕陷性 ， 但易被地表水流沖蝕而引起坍塌，浸水易失穩(wěn)。 （ 7） 砂巖組 本巖組以中、細(xì)粒砂巖為主，次為粗粒砂巖，多形成煤層的老頂或老底。在治理區(qū)范圍的中部有采空塌陷 1 處，采空面積為 萬 m2，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)地表出現(xiàn)地面沉陷及地裂縫等現(xiàn)象。 采空區(qū)治理的必要性 治理的 必要性 按照 “ 誰破壞、誰復(fù)墾 ” 的原則，將生產(chǎn)建設(shè)單位的土地復(fù)墾目標(biāo)、任務(wù)、措施和計(jì) 劃等落到實(shí)處；為土地復(fù)墾的實(shí)施管理、監(jiān)督檢查以及土地復(fù)墾費(fèi)征收等提供依據(jù)。 18 第 四 章 治理方案 根據(jù)我國《礦 產(chǎn)資源法》第三十二條規(guī)定： “ 開采礦產(chǎn)資源，應(yīng)當(dāng)節(jié)約用地。最后回填開挖坑，平整及再覆蓋黃土，并復(fù)墾綠化。 3) 治理順序 依據(jù)確定的拉溝位置，結(jié)合治理區(qū)的賦存條件，并有利于覆土造田，大路峁煤礦 ① 22 號治理區(qū)選在治理區(qū)的南部邊界的石崖溝作為初始拉溝初始位置，根據(jù)遺留煤柱的情況，開采向東及南部推進(jìn)。 23 5) 幫坡角 ① 工作幫坡角 根據(jù)上述開采參數(shù)以及煤層賦存條件，正常生產(chǎn)時，剝挖治理區(qū)的工作幫坡角 10176