劉盛,張世濤

(昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 650093)

我國(guó)煤礦有56%的煤礦存在自燃發(fā)火問(wèn)題,礦井火災(zāi)嚴(yán)重影響了煤礦生產(chǎn),每年由于采空區(qū)煤炭自燃造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元[1]。煤礦自燃不僅浪費(fèi)煤炭資源、降低經(jīng)濟(jì)效益，還釋放出有毒有害氣體污染環(huán)境，嚴(yán)重地危害人的身心健康，制約生態(tài)文明建設(shè)。通過(guò)對(duì)煤體自燃的機(jī)理、特征的分析，制定相應(yīng)的防治對(duì)策來(lái)應(yīng)對(duì)煤層的自燃[2]。

1998年以來(lái)，煤層自燃加劇，地面塌陷區(qū)擴(kuò)大，形成了嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患。煤層的自燃，一方面消耗破壞了十分珍惜的礦物資源；另一方面長(zhǎng)期自燃使周邊地區(qū)受到有毒氣體和煙塵的危害，導(dǎo)致樹木枯死，破壞了原有的生態(tài)環(huán)境，珍貴的土地資源無(wú)法利用；另外煤層自燃還造成了地面塌陷等次生災(zāi)害。從石人坡煤層自燃區(qū)到呂合鎮(zhèn)集鎮(zhèn)地下都賦存有煤和油頁(yè)巖，自燃區(qū)一旦向集鎮(zhèn)蔓延，其引發(fā)的火災(zāi)、污染及地面塌陷都將造成嚴(yán)重后果，給呂合鎮(zhèn)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的影響。在實(shí)地勘探基礎(chǔ)上，介紹了地下煤層自燃區(qū)的地質(zhì)環(huán)境和現(xiàn)狀，對(duì)煤層自燃空間分布及影響因素進(jìn)行了分析，并制定了相應(yīng)的防治方法和治理措施。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 地形地貌

石人坡煤層自燃區(qū)位于云南省楚雄市的西北方向26 km，呂合鎮(zhèn)南300 m處低丘緩坡處，山脊南側(cè)坡面上，地層及可燃煤層向北傾斜延伸至呂合鎮(zhèn)地底約100 m。地理坐標(biāo)為東經(jīng)101°22′～101°23′，北緯25°08′～25°09′(圖1)。

圖1 石人坡位置圖

石人坡位于呂合含煤盆地的東南部邊緣，地貌屬低山丘陵，海拔高程1 850～1 900 m，相對(duì)高差小，最大不超過(guò)50 m。自燃區(qū)位于呂合鎮(zhèn)南的低山山脊南側(cè)，地形坡度20°～25°，整體地形向北呂合鎮(zhèn)方向逐步抬升。

1.2 氣象與水文

呂合鎮(zhèn)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，冬季干燥，夏季濕潤(rùn)，常年氣溫變化不大，年最高氣溫33.3℃，年最低氣溫-8.4 ℃，年均氣溫 14.8 ℃；日照率平均為52%；年均降雨量837.5 mm，最大降雨量1 108.9 mm(1961年)，最小降雨量590.8 mm(1980年)，日最大降雨量109.34 mm；旱、雨季分明，5～10月為雨季，降雨量占全年的89.8%。7、8月降雨量最多，月平均降雨量分別為170.3 mm和199.7 mm；年均蒸發(fā)量1 938.7 mm，年均無(wú)霜期220 d，年均日照2 400 h以上，絕對(duì)濕度6.3～30.1 mb，相對(duì)濕度50%～88%；常年風(fēng)向西南風(fēng)，年平均風(fēng)速2.1 m/s，最大風(fēng)速18 m/s。

紫甸河為區(qū)域內(nèi)的主要河流，自北東流入盆地，向南西匯入龍川江，其水量變化受上游九龍甸水庫(kù)的控制和季節(jié)的影響，最大流量達(dá)到50 112 m3/d，除此以外則屬間歇性小河溝，屬金沙江水系。由于近年楚雄地區(qū)連續(xù)干旱，九龍甸水庫(kù)水位較低，紫甸河水量也較小。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

石人坡煤層自燃區(qū)所處大地構(gòu)造位置位于康滇臺(tái)隆南段之西部，屬滇中中生代凹陷。受區(qū)域構(gòu)造的控制，呂合含煤盆地為一北西-南東方向展布的狹長(zhǎng)形的不對(duì)稱向斜盆地，向斜西北端狹窄，平面寬度僅500 m 左右，向東南逐漸變寬，至石鼓、呂合鎮(zhèn)一帶寬達(dá)1 500 m；石人坡煤礦一帶主要分布有向北東傾斜的下第三系始新統(tǒng)E23、E24地層，傾角一般在16°～40°之間，地表和井巷內(nèi)均發(fā)育有不同規(guī)模的小斷層，傾角較陡，但斷距不大，規(guī)模較小(見(jiàn)表1)。

表1 石人坡煤層自燃區(qū)斷層

1.4 煤層煤質(zhì)

石人坡煤系地層主要沉積了始新統(tǒng)(E2)的地層，始新統(tǒng)(E2)地層分4段，由下至上分別為E21、E22、E23、E24段。其中E23段巖性為灰至灰白色，粗砂巖至細(xì)砂巖、粉砂巖，含褐煤3層，煤層由下至上編號(hào)依次為K1、K2、K3，煤層間距一般為10～20 m，煤層一般厚度小，灰分高。自燃區(qū)賦存有K2、K3地層內(nèi)的煤層。

(1) K2煤層

K2煤層分布情況與K3煤層相似，面積達(dá)4.56 km2。煤層厚度一般較小，煤層厚度在0.27～2.66 m之間，厚度不穩(wěn)定，屬中至高灰分煤，含黃鐵礦結(jié)核亦較普遍，為局部可采煤層。

K2煤質(zhì)呈黑色塊狀，油脂光澤，參差狀斷口褐煤。K2煤層屬中灰、高硫、中磷、發(fā)熱量較高的褐煤。

(2) K3煤層

K3煤質(zhì)呈黑色，條痕為褐色，致密結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，油脂光澤，參差狀斷口，含黃鐵礦結(jié)核。煤巖類型屬亮型，主要有如下結(jié)構(gòu)：①鏡煤化均一塊狀結(jié)構(gòu)；②鏡煤化木煤線理-條帶狀結(jié)構(gòu)；③不規(guī)劃木煤狀結(jié)構(gòu)。K3煤層屬中灰、高硫、中磷、發(fā)熱量較高的褐煤。

2 煤層自燃分析

2.1 煤層自燃現(xiàn)狀

石人坡煤層自燃始于1958年，至今已燃燒超過(guò)半個(gè)世紀(jì)。初期都屬小煤窯開采，開采煤層為K2、K3是由于石人坡的K2、K3煤層均為中灰、高硫至特高硫、中磷、發(fā)熱量較高的褐煤，以及煤礦私挖亂采，導(dǎo)致煤層長(zhǎng)期暴露地表，形成通風(fēng)、漏水的條件，引起煤層水化反應(yīng)，熱量在煤層裂隙中逐漸積累，最終形成自燃。采空或燒空塌陷又形成新的供氧通道而使燃燒繼續(xù)蔓延。從而形成了石人坡南側(cè)的Ⅰ、Ⅱ號(hào)火區(qū)。Ⅰ號(hào)火區(qū)自燃區(qū)平面面積0.68×104m2，最大燃燒深度95 m，燃燒平均厚度9.83 m；Ⅱ號(hào)火區(qū)自燃區(qū)平面面積0.19×104m2，最大燃燒深度40 m，燃燒平均厚度9.55 m。但煤層不具備良好的燃燒條件，自燃區(qū)發(fā)展較慢，存在自然熄滅的可能性自燃區(qū)。

2.2 煤層自燃區(qū)空間分布

2.2.1 自燃區(qū)范圍

為了準(zhǔn)確的探明自燃區(qū)的范圍，我們采取了3種方法[3]。

(1) 磁法

首先我們采用了測(cè)線磁異常方法分析自燃區(qū)的范圍，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，南側(cè)D22和D24線上0～60 m范圍內(nèi)有一個(gè)正在燃燒的自燃區(qū)，現(xiàn)狀有大量的濃煙冒出，地表為燃燒后的燒變巖。選取D22線和D24線驗(yàn)證T和燒變巖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以此為依據(jù)判斷自燃區(qū)的范圍。根據(jù)圖2和圖3，除南側(cè)出現(xiàn)磁異常區(qū)外，其余部位磁場(chǎng)平穩(wěn)。

圖2 自燃區(qū)南側(cè)D22線磁法ΔT曲線

圖3 自燃區(qū)南側(cè)D24線磁法ΔT曲線

如圖4所示，石人坡內(nèi)主要有3個(gè)磁異常區(qū)，分別位于石人坡的南側(cè)、北側(cè)和北東側(cè)。對(duì)于南側(cè)自燃區(qū)，該區(qū)域沿近東西向帶狀分布，其中東西向長(zhǎng)約 200 m，南北寬10～20 m，最寬50～60 m。異常區(qū)內(nèi)ΔT幅值高、梯度大，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來(lái)看(該區(qū)有一個(gè)正在燃燒的自燃區(qū)，現(xiàn)狀有大量的濃煙冒出，地表為燃燒后的燒變巖)，該區(qū)為自燃區(qū)燃燒引起的燒變巖區(qū)域。對(duì)于北側(cè)和北東側(cè)的磁異常區(qū)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，該異常為建筑物鐵門、鐵絲網(wǎng)等地面鐵磁性物質(zhì)以及高壓線引起的干擾。因此判斷，石人坡內(nèi)自燃區(qū)域僅出現(xiàn)在南側(cè)[4]。

(2) 同位素測(cè)氡法

然后我們采用了同位素測(cè)氡法分析自燃區(qū)的范圍，如圖5所示。

① 正常區(qū)域：在石人坡東、西兩側(cè)及中部偏西位置，測(cè)氡值小于60 N/3 min，形成大片連續(xù)低值區(qū)域，為正常區(qū)域。

② 北部Ⅲ、Ⅳ區(qū)域：測(cè)氡值高低起伏，變化大，高值區(qū)或低值區(qū)分布不連續(xù)，實(shí)測(cè)氡值在30～120 N/3 min，有多處高值異常。

③ 南部Ⅰ、Ⅱ區(qū)域：為測(cè)氡高值區(qū)域，最高可達(dá)120 N/3 min。

石人坡有4個(gè)測(cè)氡值異常區(qū)，其中Ⅲ和Ⅳ區(qū)域測(cè)氡值異常的主要原因是受煤層開采影響，氡氣富集于地下裂隙中，加之地表覆蓋嚴(yán)密所致。南部Ⅰ、Ⅱ區(qū)域內(nèi)顯示為高值反映，而且分布連續(xù)。由此看來(lái)，石人坡內(nèi)的自燃區(qū)主要存在于南側(cè)，其余部位未發(fā)生自燃[5]。

圖4 自燃區(qū)ΔT平面等值線圖

圖5 自燃區(qū)氡氣含量平面等值線圖

(3) 鉆探驗(yàn)證

最后我們采用鉆探進(jìn)行了驗(yàn)證，第一次除最東邊的ZK401鉆孔外，其余7個(gè)鉆孔淺部油頁(yè)巖段都有燃燒烘烤的痕跡，燃燒烘烤的深度在7.00～13.49 m之間，深度較淺。其中ZK301和ZK101鉆孔揭露的K2煤層曾經(jīng)發(fā)生過(guò)燃燒，上層K3煤層有烘烤跡象，ZK201鉆孔中的上層K3煤層也有烘烤跡象。所有鉆孔測(cè)井后，發(fā)現(xiàn)井溫正常，最高井溫僅為26.8℃，表明沒(méi)有正在燃燒的著火點(diǎn)。在鉆孔控制范圍內(nèi)，下層K2曾經(jīng)燃燒過(guò)，上層K3煤層及油頁(yè)巖層有烘烤跡象，但火已熄滅，沒(méi)有正在燃燒的煤層。

第二次鉆探驗(yàn)證孔布置在第一次選定勘探區(qū)的南側(cè)，共4個(gè)。其中ZK3-1和ZK2-1鉆遇煤層。布置的鉆孔中，ZK2-1雖鉆遇煤層，但并無(wú)自燃現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)對(duì)ZK6-3和ZK2-1兩個(gè)鉆孔的測(cè)溫成果，鉆孔內(nèi)的最高溫度分別僅為27.7 ℃和24.3 ℃，與第一次鉆孔測(cè)溫結(jié)果接近，表明這兩個(gè)鉆孔附近無(wú)正在燃燒的著火點(diǎn)，僅ZK3-1在40 m孔深處揭露正在燃燒的煤層而終孔。

(4) 自燃區(qū)位置及范圍綜合判斷

根據(jù)磁法和測(cè)氡法物探成果，及鉆探驗(yàn)證(圖6)，認(rèn)為石人坡的自燃區(qū)位置主要存在于南側(cè)Ⅰ、Ⅱ區(qū)，其余部位未發(fā)生自燃。圈定正在燃燒的火區(qū)范圍位于石人坡南側(cè)測(cè)氡值大于80 N/3 min的異常區(qū)域，由燃燒邊界外推至測(cè)氡值60 N/3 min等值線為燃燒影響邊界線。而自燃區(qū)的燃燒主要是K3、K2中露頭煤自燃，經(jīng)過(guò)燃燒烘烤，使得煤層上下的土質(zhì)發(fā)生質(zhì)變，所以自燃區(qū)影響深度為K2煤層往下2 m左右。Ⅰ號(hào)火區(qū)的影響深度約為37～120 m，Ⅱ號(hào)火區(qū)的影響深度約為36～67 m，火區(qū)影響區(qū)的影響深度約為36～66 m。

2.2.2 自燃區(qū)面積

前期地質(zhì)工作采用了鉆探、物探法對(duì)火區(qū)進(jìn)行了查明，火區(qū)平面劃分為兩個(gè)區(qū)，各區(qū)面積計(jì)算見(jiàn)表2。

表2 自燃區(qū)燃燒面積統(tǒng)計(jì)表

2.2.3 燃燒深度及厚度

最大燃燒深度的計(jì)算采用投影方法，通過(guò)即采用自燃區(qū)平均寬度(L)、煤層平均傾角(θ)、最大燃燒深度(H)，利用公式H=L·tanθ進(jìn)行估算。平均厚度采用對(duì)燃燒煤層統(tǒng)計(jì)計(jì)算的方法(表3)。

表3 自燃區(qū)最大燃燒深度統(tǒng)計(jì)表

2.3 煤層自燃影響因素

煤與空氣中的氧氣相互作用發(fā)生放熱反應(yīng)，如果由此產(chǎn)生的熱釋放速率高于向外部擴(kuò)散的熱速率，就會(huì)導(dǎo)致熱聚積。熱的快速聚積達(dá)到煤的燃點(diǎn)[6]。煤的自熱主要取決于兩種因素：內(nèi)在因素，主要指自然煤的物理-化學(xué)性質(zhì)、煤相分布和顯微組分及無(wú)機(jī)礦物構(gòu)成；外在因素，主要與地質(zhì)條件、開采方式以及氣候等因素有關(guān)[7-8]。通過(guò)分析已有資料和野外調(diào)查的認(rèn)識(shí)，石人坡煤層的自燃有其特殊因素和普遍因素。

2.3.1 內(nèi)在因素

(1) 成礦條件與煤質(zhì)

呂合石人坡煤礦的煤層自燃發(fā)火就是因其特定的成礦環(huán)境所決定。從區(qū)內(nèi)巖性和煤層特征看，K3主煤層在沉積過(guò)程中，石人坡一帶長(zhǎng)期處于盆地均衡沉降受成煤物質(zhì)供給的強(qiáng)還原環(huán)境中，它不但是厚煤層形成的良好條件，又為硫化物的富集創(chuàng)造了良好條件，因此煤層中含有較多黃鐵礦結(jié)核和星散狀微晶，使煤中全硫含量偏高，為2.86%～7.52%，平均為3.85%，屬富硫到高硫煤，磷含量也在0.047%～0.094%之間，平均0.073%，為中磷煤。另外，沉積過(guò)程中，因成煤物質(zhì)供給略大于沉降速度，因而少部分成煤物質(zhì)處于覆水較淺的氧化環(huán)境中，導(dǎo)致本區(qū)煤層煤巖組份中絲炭化組份高達(dá)20%～32%，高于我國(guó)其他煤田絲炭組份的一般值(10%～20%)。

(2) 煤的品級(jí)

煤的品級(jí)表明了煤的變質(zhì)程度，常用揮發(fā)分含量和含煤量表示。石人坡煤層的煤質(zhì)屬品級(jí)低的褐煤，自熱敏感性較高，易發(fā)生自燃。

(3) 煤的水分含量

煤中水分的含量對(duì)煤的自燃性有很大影響。石人坡自燃煤層上下均為含水量較少的地層，主要的補(bǔ)給水來(lái)自降雨，水分的滲透使得石人坡煤層中含有水分，煤氧化放出的熱量通常使內(nèi)在水分溫度升高。自熱時(shí)的化學(xué)反應(yīng)需要有少量的水分參加。而石人坡未發(fā)生自燃的煤中水分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)反應(yīng)的需要量。所以，水分實(shí)際上是煤自熱的阻化劑,石人坡煤層自燃未出現(xiàn)較大較快的明火，而自燃在緩慢的燃燒。

(4) 礦物質(zhì)

石人坡煤層中，露頭處為中、低灰煤，灰分含量20%～30%。煤層中含有較多黃鐵礦結(jié)核和星散狀微晶，使煤中全硫含量偏高，為2.86%～7.52%，平均為3.85%，屬富硫到高硫煤；磷含量也在0.047%～0.094%之間，平均0.073%，為中磷煤。煤的礦物成分含有黃鐵礦，它可與氧反應(yīng)放熱增加煤溫，而且使煤分解以增加煤與空氣接觸的表面積，它可以吸收氧化反應(yīng)放出的部分熱量降低煤的氧化反應(yīng)進(jìn)程，煤的高灰分使單位質(zhì)量的氧化熱降低。所以煤層中的礦物質(zhì)是造成石人坡煤層自燃的重要因素，也是其自燃速度緩慢的主要影響因素。

2.3.2 外在因素

(1) 煤的氧化條件

呂合鎮(zhèn)屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候區(qū)，冬季干燥，夏季濕潤(rùn)，日照時(shí)間長(zhǎng)，干旱少雨，溫差大，風(fēng)速大，大風(fēng)日數(shù)多，蒸發(fā)強(qiáng)烈，常年風(fēng)向西南風(fēng)。煤層露頭長(zhǎng)期處于干旱或是濕潤(rùn)后重新干旱的狀態(tài)以及多風(fēng)天氣，有利于煤的氧化自燃。

(2) 地質(zhì)因素

在自燃區(qū)東側(cè)斷層F1有利于氧氣、水分與煤接觸。所以也造成煤層在此處發(fā)生自燃，受到地層錯(cuò)斷、巷道較少的影響，煤層的通風(fēng)、漏水較西側(cè)自燃區(qū)差，該處煤層的燃燒目前處于間歇性熄滅狀態(tài)。

(3) 地層因素

煤層本身的巖土體屬于較軟巖，受到區(qū)域地質(zhì)作用影響，結(jié)構(gòu)面較為破碎，孔隙率較大，成為透水、透風(fēng)的重要通道，也成為保持熱量的重要因素。

(4) 人工因素

石人坡煤層的開挖自解放以前就開始，期間多為私挖亂采，巷道支離破碎。北側(cè)巷道及采空區(qū)與南側(cè)露頭開挖，巷道空洞和對(duì)煤層擾動(dòng)形成破碎均造成了煤層形成了南北方向的漏風(fēng)、透水通道。自燃區(qū)的2個(gè)采坑即是水、氧氣重要的匯合處。

3 防治措施

3.1 基本思路

防治的基本思路是局部淺層剝挖+粘土覆蓋+打鉆注漿工藝，第一階段以淺層剝挖、粘土覆蓋為主,進(jìn)行鉆孔注漿試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后施工方提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)方經(jīng)過(guò)參數(shù)計(jì)算后，通過(guò)施工方案變更進(jìn)行修改第二階段預(yù)留工程施工方案，達(dá)到工程治理的目的[9]。

3.2 工程措施

首先對(duì)由于地表受到地下燃燒煤層的炙烤，溫度較高，還有零星的明火、冒煙的有害氣體進(jìn)行物理降溫。然后將自燃區(qū)煤層露頭一帶表層的棄土、燒變巖及燃燒的煤層挖除剝離，并用粘土覆蓋；北側(cè)及東西兩側(cè)采用鉆孔注漿澆筑帷幕，將火區(qū)與周邊分割。最后對(duì)中部燃燒的煤層進(jìn)行鉆孔注漿[10]。這樣做可達(dá)到先進(jìn)行通風(fēng)、通水口封閉，再對(duì)煤層進(jìn)行全面滅火的綜合治理效果。

(1) 物理降溫

對(duì)噴灑阻化劑進(jìn)行降溫和阻止表面繼續(xù)燃燒。

(2) 自燃區(qū)施工場(chǎng)地地面清理

對(duì)Ⅰ、Ⅱ號(hào)火區(qū)及火區(qū)影響區(qū)進(jìn)行垃圾、明火、植被的清理。

(3) 自燃區(qū)露頭煤層剝挖

Ⅰ、Ⅱ號(hào)火區(qū)及火區(qū)影響區(qū)的露頭煤層燒灼后，巖質(zhì)發(fā)生變化，容易透水透氣，進(jìn)行剝挖，深度約為10 m。

(4) 粘土覆蓋

從工地12 km外的場(chǎng)子購(gòu)買粘土，進(jìn)行覆蓋，覆蓋厚度約為5 m。粘土覆蓋工序?yàn)椋翰蛇\(yùn)→平整→分層壓實(shí)。分層碾壓厚度為0.3 m。

(5) 工程棄土回填整平

由于后期的鉆孔注漿施工，方便機(jī)器的進(jìn)入，需要對(duì)整個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行小坡度的平整，工程棄土回填厚度不超過(guò)5 m。工程棄土來(lái)自治理區(qū)東側(cè)的工程棄土場(chǎng)地取土。

(6) 生產(chǎn)性試驗(yàn)階段鉆孔注漿

試驗(yàn)孔和外圍試探孔在位置上合并進(jìn)行。依據(jù)可研和初設(shè)確定邊界，外圍試探孔取在以火區(qū)邊界線為準(zhǔn)，向外擴(kuò)展至不見(jiàn)火孔，通常只需一個(gè)不見(jiàn)火孔，其中部分試探孔也作為試驗(yàn)孔。在自燃區(qū)內(nèi)外分別取至少4個(gè)代表性位置進(jìn)行鉆孔注漿(根據(jù)實(shí)際工程情況可以增加試驗(yàn)孔)，分別在不同的壓力和漿液情況下獲取試驗(yàn)參數(shù)。

(7) 第二階段鉆孔注漿

獲取參數(shù)以后，經(jīng)過(guò)修正施工圖中的孔距后再進(jìn)行第二階段的施工。根據(jù)外圍孔的試驗(yàn)孔距，在原試驗(yàn)孔基礎(chǔ)上布置一排外圍孔注漿，外圍孔孔深到K2煤層底部下約2 m。自燃區(qū)內(nèi)部布置一排注漿孔，鉆孔深度到K2煤層底部下約2 m，孔深具體深度見(jiàn)第二階段預(yù)留工程設(shè)計(jì)圖。根據(jù)試驗(yàn)參數(shù)確定孔距，外圍不見(jiàn)火孔間距為5 m(設(shè)計(jì)值)，內(nèi)部孔間距為10 m(設(shè)計(jì)值)，注漿漿液為粘土漿和中砂漿，由外到內(nèi)，逐步鉆孔注漿。

(8) 監(jiān)測(cè)孔

自燃區(qū)內(nèi)布設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)孔，監(jiān)測(cè)火勢(shì)、溫度和有毒氣體。

(9) 植樹綠化

完成注漿工序后，通過(guò)觀察，確定火熄滅后進(jìn)行植樹綠化。

4 結(jié)論

呂合鎮(zhèn)石人坡煤層的自燃，是由于石人坡的K2、K3煤層均為中灰、高硫至特高硫、中磷、發(fā)熱量較高的褐煤，以及煤礦私挖亂采，導(dǎo)致煤層長(zhǎng)期暴露地表，形成通風(fēng)、漏水的條件，引起煤層水化反應(yīng)，熱量在煤層裂隙中逐漸積累，最終形成自燃。采空或燒空塌陷又形成新的供氧通道而使燃燒繼續(xù)蔓延。從而圈定正在燃燒的火區(qū)范圍位于石人坡南側(cè)測(cè)氡值大于80 N/3 min的異常區(qū)域，由燃燒邊界外推至測(cè)氡值60 N/3 min等值線為燃燒影響邊界線，形成了石人坡南側(cè)的Ⅰ、Ⅱ號(hào)火區(qū)。Ⅰ號(hào)火區(qū)自燃區(qū)平面面積0.68×104m2，最大燃燒深度95 m，燃燒平均厚度9.83 m；Ⅱ號(hào)火區(qū)自燃區(qū)平面面積0.19×104m2，最大燃燒深度40 m，燃燒平均厚度9.55 m。

結(jié)合隔絕氧氣通道、斷絕地下水補(bǔ)給和熄滅自燃煤層3個(gè)方面的因素，Ⅰ、Ⅱ號(hào)火區(qū)自燃正在加速，影響區(qū)處于自燃的初期。設(shè)計(jì)采用首先將自燃區(qū)煤層露頭一帶表層的棄土、燒變巖及燃燒的煤層挖除剝離，并用粘土覆蓋；北側(cè)及東西兩側(cè)采用鉆孔注漿澆筑帷幕，將火區(qū)與周邊分割；最后對(duì)中部燃燒的煤層進(jìn)行鉆孔注漿。這樣做可達(dá)到先進(jìn)行通風(fēng)、通水口封閉，再對(duì)煤層進(jìn)行全面滅火的綜合治理效果。從而達(dá)到減少煤炭的損失、保護(hù)環(huán)境及提高呂合人民生產(chǎn)生活安全性的效果。

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