【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制，泥漿不一定按預(yù)想到達(dá)著火體，針對(duì)性不強(qiáng)，漿液流失量大，灌漿效率低。該方案僅能對(duì)火燒區(qū)起到一定的治理效果，不能有效治理塌陷區(qū)。（1）優(yōu)點(diǎn)：1）速度快、施工安全；2）能夠取得滅火、防火雙重效果。（2）缺點(diǎn)：1）工藝較為復(fù)雜，材料消耗量無法預(yù)算；2）火區(qū)范圍較大，采空區(qū)縱橫交錯(cuò)，效果差，難以徹底根除火源；3）火區(qū)殘留資源不能回收；4）不能徹底根除火區(qū)對(duì)下部煤層的威脅，并且火區(qū)裂隙與上、下部煤層易產(chǎn)生貫通，使其燃燒造成新的火區(qū)和煤炭資源的損失。5）不能控制塌陷區(qū)。3．地面開挖、回填方案在地質(zhì)災(zāi)害范圍內(nèi)自上而下分臺(tái)階開挖，超前注水，降低燃體溫度，挖除采空區(qū)、塌陷區(qū)及火體。其特點(diǎn)是地質(zhì)災(zāi)害治理效果好，火源根除徹底，但施工工程量大，投資相對(duì)較高，適用條件受限，適合采空區(qū)及火源埋藏較淺的地段。在嚴(yán)重缺黃土情況下，采用地面開挖方案方法比較合適。另外，該方案對(duì)煤炭資源回收率較高，挖出的殘煤可以抵補(bǔ)工程投資，降低成本。（1）缺點(diǎn)：工程量較大，工期較長(zhǎng)。（2）優(yōu)點(diǎn)：1）施工使用的液壓型挖掘機(jī)、自卸卡車、推土機(jī)等設(shè)備在社會(huì)上容易租用，也可依托社會(huì)力量外包；2）使用水和黃土量較小，施工準(zhǔn)備簡(jiǎn)單；3）治理徹底，火區(qū)內(nèi)灼熱體、燃燒體和所有可燃物質(zhì)可全部挖出，能徹底解決火區(qū)對(duì)下部煤層影響和周邊礦井的威脅；4）可以徹底治理塌陷問題；5）在工程實(shí)施的同時(shí)，可以回收殘煤資源，抵補(bǔ)工程投資。4．綜合治理方案此種方法適用于地形條件復(fù)雜、地形高差變化較大、水量匱乏、黃土稀缺、地面開挖剝離費(fèi)用較高的治理區(qū)。一般在施工初期對(duì)淺部治理區(qū)進(jìn)行地面開挖剝離，挖除淺部采空區(qū)及火源，深部則采用鉆孔注漿、裂縫注漿滅火方法，待火燒區(qū)熄滅后，再用黃土覆蓋；此方法能達(dá)到保護(hù)地面永久設(shè)施、徹底熄滅火源的目的。但施工復(fù)雜，投資較高。根據(jù)新疆各地煤礦多年來總結(jié)的災(zāi)害治理經(jīng)驗(yàn)，目前對(duì)塌陷區(qū)和采空區(qū)火燒區(qū)等災(zāi)害治理的方案多采用地面開挖、回填的方式，開挖工程挖除下部采空區(qū)，能夠徹底治理地表塌陷和裂隙；地面開挖對(duì)火源根除徹底，絕對(duì)控制了火區(qū)的進(jìn)一步蔓延造成的資源損失，同時(shí)，也利于本區(qū)煤炭資源的后續(xù)開發(fā)利用，因此建議本礦地質(zhì)災(zāi)害的治理方案為地面開挖方案。在設(shè)備進(jìn)入工作區(qū)前應(yīng)先對(duì)采空區(qū)、塌陷區(qū)、火燒區(qū)進(jìn)行探測(cè)，確保施工人員、設(shè)備的安全。采用地面開挖方式有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。第一，采用地面開挖方式，可以直觀揭露塌陷區(qū)、采空區(qū)、老巷、煤層火燒范圍及深度，可以更經(jīng)濟(jì)、合理、安全的治理災(zāi)害區(qū)，減少不必要的投資，且安全性較高。第二，采用地面開挖的方式，殘煤資源回收率高，開挖范圍內(nèi)的殘煤可以充分得到回收，不會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也降低了災(zāi)害治理的投資費(fèi)用。第三，采用地面開挖方式，對(duì)治理開挖區(qū)進(jìn)行回填復(fù)墾，可以更好地恢復(fù)礦區(qū)環(huán)境。因此，采取地面開挖方式治理地質(zhì)災(zāi)害為最優(yōu)方案。二、治理目標(biāo)的確定按照搶救國(guó)家寶貴的煤炭資源、保護(hù)本地區(qū)的環(huán)境的原則，托克遜縣雨田煤礦采空區(qū)火區(qū)回填治理工程目標(biāo)是在本礦火區(qū)范圍內(nèi)徹底根除火源、使其熄滅，以保證區(qū)內(nèi)礦井的后續(xù)開發(fā)建設(shè)；同時(shí)，在實(shí)施本礦治理工程以后，火源被根除，開挖范圍進(jìn)行回填復(fù)墾，使整個(gè)開挖影響范圍礦山地質(zhì)環(huán)境也有了明顯改善，所以礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)也是本礦實(shí)施災(zāi)害治理的另一目標(biāo)。災(zāi)害治理工程實(shí)施的工序：注水降溫——地面開挖土巖層——擇地堆放土巖——火區(qū)處理及殘煤回收——回填復(fù)墾。新疆煤炭設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 54 2017年05月托克遜縣雨田煤礦采空區(qū)火區(qū)回填治理實(shí)施方案 第四章 地面開挖根除火源工程第四章 地面開挖根除火源工程第一節(jié) 地面開挖范圍的確定一、地面開挖范圍確定的依據(jù)1．新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊(duì)2008年3月編制完成的《新疆托克遜縣克爾堿煤礦區(qū)雨田井田勘探報(bào)告》；2．新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局一五六煤田地質(zhì)勘探隊(duì)2003年4月編制完成的《新疆托克遜縣布爾堿煤礦區(qū)四建煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告》；3．業(yè)主提供的托克遜縣雨田煤業(yè)有限責(zé)任公司3號(hào)井采掘工程平面圖；4．業(yè)主提供的其它相關(guān)資料。二、確定地面開挖范圍考慮的因素1．火區(qū)煤層的賦存條件及地形條件；2．采空區(qū)火區(qū)的范圍、邊界、具體位置；3．依據(jù)地質(zhì)條件及采空區(qū)破碎巖性所確定的開挖穩(wěn)定邊坡角35176。三、地面開挖范圍的確定根據(jù)地質(zhì)資料及業(yè)主提供的相關(guān)火區(qū)資料可知，本礦東側(cè)老采空區(qū)火區(qū)分布在+1110m標(biāo)高以上，西側(cè)老采空區(qū)火區(qū)分布在+1150m標(biāo)高以上。以徹底清除火區(qū)及控制工程總量為原則，圈定本礦地面開挖范圍。具體開挖范圍為：南部以33號(hào)煤層隱伏露頭邊界為深部境界，按35176。穩(wěn)定幫坡角上返至地表，確定南部地表開挖邊界。東部、西部開挖邊界：以老采空區(qū)火區(qū)分布范圍為深部境界，按35176。穩(wěn)定幫坡角上返至地表，確定東部、西部地表開挖邊界。北部以煤層老采空區(qū)火區(qū)分布范圍（A勘探線附近為+1110m標(biāo)高，B勘探線附近為+，C勘探線附近為+1150m標(biāo)高）為深部境界，按35176。穩(wěn)定幫坡角上返至地表，確定北部地表開挖邊界。開挖范圍確定后，。開挖范圍地表拐點(diǎn)坐標(biāo)見表411。具體位置詳見圖411。表411 地面開挖范圍拐點(diǎn)坐標(biāo)表（北京54坐標(biāo)系）序號(hào)XY序號(hào)XYD1D16D2D17D3D18D4D19D5D20D6D21D7D22D8D23D9D24D10D25D11D26D12D27D13D28D14D29D15開挖范圍特別說明：1．由于本礦提供的地質(zhì)資料為《新疆托克遜縣克爾堿煤礦區(qū)雨田井田勘探報(bào)告》及《新疆托克遜縣布爾堿煤礦區(qū)四建煤礦生產(chǎn)地質(zhì)報(bào)告》，報(bào)告中鉆孔資料較少，且缺少邊坡穩(wěn)定計(jì)算所需的各地層巖石物理力學(xué)指標(biāo)；同時(shí)地層中巖石力學(xué)性質(zhì)與實(shí)際揭露的地質(zhì)條件可能存在較大差異，建議在實(shí)際施工過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定情況，并應(yīng)根據(jù)揭露的巖體實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整最終開挖邊坡角，確保安全施工。2．開挖范圍東側(cè)煤層底板存在原井工礦廢斜井、回風(fēng)斜井、主斜井和副斜井，正是由于這些廢棄井筒向采空區(qū)透風(fēng)，形成3號(hào)井33煤層淺部火燒嚴(yán)重。在實(shí)際作業(yè)過程中要提前對(duì)廢棄井筒火燒范圍以深部分提前做好封閉措施，防止老采空區(qū)火區(qū)揭露后井筒向深部采空區(qū)透風(fēng)形成新的火區(qū)。3．開挖底標(biāo)高是依據(jù)業(yè)主提供的現(xiàn)場(chǎng)火區(qū)資料確定，實(shí)際開挖過程中可能與資料不完全相符，應(yīng)根據(jù)實(shí)際揭露情況靈活調(diào)整開挖深度，達(dá)到徹底治理火區(qū)目的。建議開挖前有必要進(jìn)行采空區(qū)、火區(qū)探測(cè)工作，以便對(duì)開挖工程提供準(zhǔn)確依據(jù)；開挖過程中進(jìn)行有毒、有害氣體監(jiān)測(cè)工作，避免發(fā)生安全事故。第二節(jié) 地面開挖工程量根據(jù)地質(zhì)資料，本方案利用計(jì)算機(jī)建立礦山三維地質(zhì)模型，179。（實(shí)體剝離物、實(shí)體殘煤及采空區(qū)總體積）。利用剖面計(jì)算方法，對(duì)其開挖范圍內(nèi)可回收殘煤資源量進(jìn)行了計(jì)算，179。；根據(jù)老采空區(qū)倉儲(chǔ)式采煤方法及統(tǒng)計(jì)的回采率和剩余資源火燒比例，采空區(qū)原實(shí)體殘煤可回收率暫按70%計(jì)算，則扣除采空區(qū)估算出地面開挖工程的全部工程量為4373萬m179。，179。，179。，煤層傾角5176。～30176。，根據(jù)《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB501972015） 煤層采出率指標(biāo)（%）：煤層厚度10m～20m，煤層近水平、緩傾斜～傾斜，煤層采出率80%～95%，考慮采空區(qū)、煤柱、巷道、火區(qū)等影響，實(shí)際煤層采出率取75%。179。，考慮殘煤采出率75%，179。（179。按剝離計(jì)），179。計(jì)算，；179。，179。/t。理范圍的工程量見表421。表421 地面開挖治理工程量表項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)備注開挖范圍全部工程量萬m179。4373實(shí)體殘煤體積與開挖土巖量煤量實(shí)體煤體積萬m179。采出率%75可回收殘煤體積萬m179。不可回收殘煤體積萬m179。按剝離考慮煤層容重t/m179。實(shí)際可回收煤量萬t剝離量開挖土巖量萬m179。不可回收煤量萬m179。合計(jì)萬m179。平均剝采比m179。/t第三節(jié) 挖掘高溫區(qū)的注水降溫火區(qū)治理開挖之前要對(duì)高溫區(qū)（溫度超過70℃）進(jìn)行注水降溫，將高溫區(qū)溫度降至常溫方可實(shí)施開挖作業(yè)。一、注水系統(tǒng)集中注水系統(tǒng)包括：蓄水池、泵站、主管站、支管站等。二、注水原則由外圍向高溫區(qū)的火源中心合攏。三、注水方式加壓水束流。四、注水一般技術(shù)要求主管路管徑φ108mm，支管路管徑φ89mm軟管，～1Mpa，每個(gè)支管路安裝流量計(jì)。五、注水安全措施應(yīng)先從溫度低的開始滅火，然后逐漸地逼向火源中心。六、注水質(zhì)量管理保證供給充足的滅火用水，采用束流注水的方式，停止注水后，火區(qū)煤、巖及氣體的溫度應(yīng)低于70℃，注水原始記錄應(yīng)齊全，準(zhǔn)確、可靠，由專職統(tǒng)計(jì)員負(fù)責(zé)將每月原始記錄裝訂成冊(cè)，上交到統(tǒng)計(jì)員保管。七、水量計(jì)算據(jù)礦方相關(guān)資料，目前火區(qū)體積約為220萬m3，根據(jù)滅火降溫的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，每立方米火渣降溫由300176。降至100176。，由于火區(qū)施工是即時(shí)降溫即時(shí)開挖，其開挖作業(yè)時(shí)火渣溫度要求降至常溫70176。，其溫度由100176。降至70176。（常溫）。第四節(jié) 開挖工藝及開挖設(shè)備一、開挖工藝1．開挖工藝選擇原則及考慮因素（1）要充分考慮到治理區(qū)自然條件，包括地形特點(diǎn)，氣候條件，埋藏條件及煤巖性質(zhì)；（2）所選的開挖工藝要與治理區(qū)幾何形狀相諧調(diào)；（3）設(shè)備類型、規(guī)格及生產(chǎn)能力要與滅火工程規(guī)模相適應(yīng)；（4）優(yōu)先選擇社會(huì)通用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的靈活性與社會(huì)化；（5）高效節(jié)能、方便修理；（6）開挖設(shè)備的采、運(yùn)、排環(huán)節(jié)匹配合理。2．開挖工藝選擇開挖治理區(qū)位于吐魯番盆地西北邊緣低山丘陵地帶，老采空區(qū)火區(qū)治理范圍內(nèi)地形西高東低，海拔高程在+1154～+1238m，高差為84m，治理區(qū)范圍內(nèi)西部地形復(fù)雜。開挖工程總量為4373萬m3，（179。），工程量相對(duì)較小。治理區(qū)內(nèi)基巖為半出露狀態(tài)，出露地層有中生界上侏羅系，和第四系。33煤層頂板粉、細(xì)砂巖類，飽和抗壓強(qiáng)度9～，穩(wěn)固性差；33煤層底板粗、粉、細(xì)砂巖類，～，穩(wěn)固性差。治理區(qū)內(nèi)構(gòu)造為克爾堿向斜南翼地層，總體為呈向北傾的單斜構(gòu)造，地層傾角為5176?！?0176。（A勘探線煤層傾角5176?！?5176。，B勘探線煤層傾角2176?！?0176。，C勘探線煤層傾角26176?！?0176。）。根據(jù)上述條件，由于開挖范圍小、地形條件復(fù)雜、煤層傾角變化大，結(jié)合煤層賦存條件等特點(diǎn)，本區(qū)適合采用機(jī)動(dòng)靈活的單斗—卡車間斷開采工藝進(jìn)行開挖。單斗—卡車間斷工藝在我國(guó)災(zāi)害治理工程及露天礦山中已得到廣泛應(yīng)用，有著成功的使用及管理經(jīng)驗(yàn)。該工藝雖具有燃油及輪胎消耗量大，經(jīng)濟(jì)運(yùn)距短，噸公里運(yùn)輸成本高等缺點(diǎn)，但該工藝具有機(jī)動(dòng)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，維修保養(yǎng)便捷等優(yōu)勢(shì)。該工藝受拉溝長(zhǎng)度及工作線長(zhǎng)短影響較小，投資少，見效快，建設(shè)周期短。特別是本滅火工程，在開挖范圍小，工程量較少的條件下，考慮采用外包機(jī)制，充分利用社會(huì)力量進(jìn)行開挖，單斗—卡車工藝更顯其優(yōu)越性。根據(jù)上述分析，本次滅火設(shè)計(jì)中選用單斗—卡車工藝作為地面開挖根除火源工程的開采工藝。二、設(shè)備選型本火區(qū)治理工程屬于小型土石方項(xiàng)目，開挖工程總量不大，宜采用外包施工。根據(jù)開挖工程總量4373萬m3，結(jié)合當(dāng)前社會(huì)外包隊(duì)伍的設(shè)備配置情況，～5m3的液壓挖掘機(jī)采掘，此型挖掘機(jī)性能可靠，技術(shù)成熟，在國(guó)內(nèi)外包隊(duì)伍中已廣泛應(yīng)用。根據(jù)工程治理進(jìn)度要求，計(jì)劃每年完成工程量2200萬m3，用約2年完成所有工程任務(wù)，經(jīng)計(jì)算，179。根據(jù)滅火具體開挖范圍的大小、開挖深度以及堆土場(chǎng)位置?？紤]充分發(fā)揮各設(shè)備能力，配備載重45t的自卸卡車，年完成2200萬m3開挖量需要69臺(tái)自卸卡車。根據(jù)地質(zhì)條件和開挖物料的巖性以及年需爆破的工程量，經(jīng)計(jì)算后，設(shè)計(jì)選用直徑為150mm的潛孔鉆機(jī)，取整后應(yīng)投入7臺(tái)。為進(jìn)一步配合開挖設(shè)備高效作業(yè)，設(shè)計(jì)配備220HP的推土機(jī)5臺(tái)，用于輔助開挖，另配備5臺(tái)220HP的推土機(jī)用于輔助排土和道路工程。考慮開挖過程中物料出現(xiàn)大塊不易處理的問題，配備液壓破碎錘1臺(tái)。，因此該設(shè)備為輔助挖溝、修路及破碎大塊共用，以提高其利用率。另外，配備灑水車2輛用于澆灑道路防塵及輔助高溫區(qū)降溫滅火。因此，本礦開挖設(shè)備為：；載重45t自卸卡車69臺(tái)；孔徑150mm的潛孔鉆機(jī)7臺(tái)；220HP的推土機(jī)10臺(tái)；（挖掘斗可換為破碎錘頭）；灑水車2輛。滅火工程主要設(shè)備數(shù)量型號(hào)見表441。本次滅火工程開挖范圍內(nèi)全部工程量擬采用外包施工，作業(yè)設(shè)備均需由外包隊(duì)伍配備，以上設(shè)備僅供參考。表441 火區(qū)治理工程主要設(shè)備數(shù)量型號(hào)表序號(hào)名 稱規(guī)格及型號(hào)單位數(shù)量備 注一采掘設(shè)備1液壓挖掘機(jī)臺(tái)18工程開挖2液壓挖掘機(jī)臺(tái)1輔助開挖及破碎大塊3潛孔鉆機(jī)150mm臺(tái)7采空區(qū)穿孔、爆破、跨落4履帶推土機(jī)220HP臺(tái)5輔助作業(yè)二運(yùn)輸設(shè)備1卡車45t臺(tái)69運(yùn)輸三排土設(shè)備1推土機(jī)220HP臺(tái)4排土及輔助作業(yè)四輔助設(shè)備1履帶推土機(jī)220HP臺(tái)1輔助作業(yè)2灑水車25t臺(tái)2灑水降塵3小汽車長(zhǎng)城皮卡臺(tái)2　4加油車20t臺(tái)2　第五節(jié) 開挖方案