摘 要：該文在概述矸石山噴爆現(xiàn)象及其危害基礎(chǔ)上，從矸石山噴爆成因、自燃預(yù)防與預(yù)測、自燃滅火和矸石山采挖過程中噴爆的預(yù)防幾個(gè)角度，探討了煤礦矸石山噴爆預(yù)防問題；以期對(duì)提高煤礦矸石山安全管理水平有所幫助。

關(guān)鍵詞：矸石山 噴爆 預(yù)防 煤礦

中圖分類號(hào)：TD712.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（b）-00-01

煤礦矸石山很容易發(fā)生自燃，進(jìn)而發(fā)生噴爆；主要表現(xiàn)為高壓氣體作用下熱煤矸石放射狀噴射，距離可達(dá)百余米，噴泄量可達(dá)數(shù)百立方米。噴爆的發(fā)生直接威脅礦區(qū)工人人身安全以及附近生產(chǎn)、建筑設(shè)施。噴爆，如發(fā)生矸石山滑坡或崩塌，還會(huì)干擾煤礦正常排矸。在人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)大幅提高的今天，減少矸石山噴爆引發(fā)的災(zāi)害以及悲劇的發(fā)生，研究與分析煤礦矸石山噴爆預(yù)防問題具有重要意義。

1 煤礦矸石山噴爆成因分析

煤礦矸石山中富含硫鐵礦、殘存煤和油頁巖等物質(zhì)，它們與矸石堆積空隙中的氧氣很容易發(fā)生氧化反應(yīng)而放出在大量的熱。在一般情況下，煤矸石都是處于陰燃狀態(tài)，但也可能隨著可燃物富集狀態(tài)的改變、加之外部通風(fēng)條件和內(nèi)部溫度條件的急劇變化，使矸石發(fā)生劇烈自燃。由于矸石山積壓、密閉的環(huán)境使燃燒熱能和產(chǎn)生的氣體不能及時(shí)散發(fā)，產(chǎn)生大量熱積累；特別是燃燒過程中產(chǎn)成大量CO、SO2、H2、H2O、CH2等可燃?xì)怏w也會(huì)發(fā)生燃燒，在矸石山表層無法束縛住內(nèi)部強(qiáng)大熱能和氣壓的情況下，瞬間釋放出來，形成矸石山噴爆。究其具體產(chǎn)生原因。

（1）可燃物不斷聚集。矸石山主要的可燃物為硫化物、油頁巖和殘存煤等，它們的性質(zhì)屬易燃、含量富集，在矸石山深處很容易發(fā)生局部的自燃，造成熱量積聚無法釋放，而最后發(fā)生急劇釋放則形成噴爆。

（2）通風(fēng)條件急劇改善。煤礦矸石山多由堆積形成。堆積過程中形成錐形，在錐形的下部較容易出現(xiàn)較大孔隙，而中細(xì)粒的矸石堆積在上面，形成大體積、多孔的燃燒床局面，當(dāng)內(nèi)部通風(fēng)條件發(fā)生改善時(shí)，氧氣從矸石山下部孔隙滲入到燃燒區(qū)，加劇矸石自燃的發(fā)生強(qiáng)度。在供氧充足情況下，矸石自燃受到充足供氧速率影響，會(huì)放出與之供氧不足情況下更加大量的熱，如硫鐵礦在供氧充足情況下放熱是供氧不足情況下的三倍，而大量熱能的產(chǎn)生，又會(huì)加劇反應(yīng)發(fā)生，矸石山內(nèi)部較小的孔隙不利于熱對(duì)流，熱量、氣體來不及釋放，引發(fā)噴爆。

（3）大氣降水影的響。第一，水的進(jìn)入起到催化劑的作用，加劇矸石中硫鐵礦的反應(yīng)速率，反應(yīng)變得異常強(qiáng)烈和復(fù)雜，加水情況下的燃燒熱是非加水情況下的2.5倍。燃燒過程中還會(huì)產(chǎn)生其他燃燒物，進(jìn)一步加劇燃燒；第二，水的加入會(huì)與的碳生成大量的水煤氣，增加爆燃機(jī)率；第三，降水可能在矸石山形成徑流，矸石山上部細(xì)小矸石粒會(huì)隨徑流移動(dòng)到中下部，堵塞散熱通道，加速熱量的積累；第四，水的進(jìn)入使溫度發(fā)生變化，起到降溫作用，而降溫則會(huì)加速矸石山下部空氣對(duì)流，進(jìn)一步改善給氧條件，加劇自燃發(fā)生噴爆。

（4）人工挖掘的影響。人工采挖矸石山過程中，會(huì)有效削弱矸石山的覆蓋層，短時(shí)間內(nèi)改變內(nèi)部通風(fēng)條件，活化處于陰燃狀態(tài)的矸石，人為的創(chuàng)造了矸石燃燒條件，且外表束縛層壓力的驟降，也會(huì)噴爆發(fā)生變得容易。

2 煤礦矸石山自燃的預(yù)防

矸石山噴爆的根本原因是自燃，因此預(yù)防矸石山噴爆發(fā)生，首先要預(yù)防矸石山自燃發(fā)生，從自燃的預(yù)防、及時(shí)的滅火入手防止發(fā)生噴爆。預(yù)防矸石山自燃措施有多種，歸納起來可以概括為兩種，第一種是減少矸石中包含的可燃物；第二是人為的創(chuàng)造密封的矸石堆放形式。

2.1 減少矸石包含的可燃物

（1）加強(qiáng)矸石洗選力度，最大限度減少矸石中煤的殘存量。（2）采用比重分異辦法洗煤，目的是去除煤矸石中含有的硫化物。（3）逐步回收煤矸石中的熱能。通過建設(shè)鏈床式的矸石燃燒爐，一方面有回收熱量的作用，另一方面則能進(jìn)一步活化矸石，使其可以用于建筑材料生產(chǎn)。

2.2 人為營造密封的矸石堆放形式

（1）平面碾壓式堆放。該種方式是通過人為碾壓矸石山的方式，降低矸石空隙，增大其表層覆蓋面積，以此增加表層束縛力。（2）填埋式堆放。該種堆放方式主要是通過人為挖掘的辦法降低排矸場的地表高度，但要求高度要保持在地下水位之上，最后將矸石掩埋至坑中，而原排土則是作為矸石分層和覆蓋使用。

3 煤礦矸石山自燃的預(yù)測

矸石山自燃預(yù)測工作，主要是“診斷”高溫區(qū)，在早期將火滅掉，防患于未然。當(dāng)前有很多種煤礦矸石山自燃預(yù)測方法和技術(shù)手段，但實(shí)際開展過程中卻不是很得力、效果有效。實(shí)踐證明有效的方法主要有：（1）測溫法。主要是在矸石山周圍布設(shè)觀測網(wǎng)點(diǎn)，利用熱電偶或者熱像儀直接探測矸石山表層和深處的溫度，以此確定高溫區(qū)域，以便做好準(zhǔn)備提前滅火?！霸\斷”高溫區(qū)技術(shù)基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集中分析與控制。（2）自燃標(biāo)志氣體法。自然標(biāo)志氣體法主要是檢測由于煤矸石自燃釋放的CO、CO2、H2S等氣體變化情況，依據(jù)不同環(huán)境溫度下氧化產(chǎn)生的氣體種類、數(shù)量變化情況，利用傳感器實(shí)時(shí)檢測相關(guān)氣體的濃度，以此圈定矸石山可能發(fā)生自燃區(qū)域。

4 煤礦矸石山自燃的滅火

煤矸石有很強(qiáng)的緩慢自燃特性，在發(fā)現(xiàn)自燃情況下予以及時(shí)的滅火能有效防止噴爆發(fā)生。比較有效的滅火措施，如灌漿、注漿、挖掘以及及進(jìn)碾壓壓實(shí)等；最好采用多種方法綜合使用的方式，效果會(huì)更好。需要注意的是在使用挖掘法之前，需要先對(duì)自燃區(qū)域進(jìn)行注漿降溫，否則挖掘過程中引發(fā)矸石山噴爆，會(huì)造成更大的人員傷亡和損失。

5 煤矸石開發(fā)過程中噴爆的預(yù)防

礦區(qū)最大的污染源就是煤礦矸石山，但其也是比較有開發(fā)和利用價(jià)值的資源之一。煤矸石被廣泛用于建筑材料水泥、砂漿的生產(chǎn)以及陶料、型材等的生產(chǎn)。如果煤礦矸石山發(fā)生噴爆，更多的是給開發(fā)者造成傷害，面對(duì)這一隨時(shí)都有可能 “發(fā)怒”的矸石山，一定要事先掌握好噴爆發(fā)生規(guī)律，在生產(chǎn)過程中特別需要注意：（1）如果已經(jīng)確定矸石山發(fā)生自燃，在雨后一定不要急于復(fù)工或者予以采挖。如前所述大氣循環(huán)產(chǎn)生的降水，尤其是間歇性的大氣降水，更容易引發(fā)矸石山噴爆。（2）大風(fēng)天氣情況下一定要謹(jǐn)慎生產(chǎn)。大風(fēng)天氣下施工可能會(huì)直接改變矸石山自燃區(qū)域的通風(fēng)條件，給氧量和給氧速度急劇變化，加速矸石山自燃，進(jìn)而發(fā)生噴爆。如果確定需要開工生產(chǎn)，一定要在矸石山的背風(fēng)面采挖，會(huì)一定和度上提高生產(chǎn)安全性。

參考文獻(xiàn)

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