煤矸石山自燃的预防措施
1概况
沈阳煤业集团红阳三矿位于红阳煤田西部,地质储量1.58亿t,煤种主要是贫煤、瘦煤和贫瘦煤。红阳三矿为低瓦斯矿井。矿井设计年生产能力150万t,服务年限55.6a。矿井排矸量为87万t/a,以1999年产矸量为110万t2000年产矸量87万t的实际情况,现产矸量大约2500t/d。2001年的产矸量预计为91.25万t。对原矸石山测定,山类高度62m,面积为79.762m2。如果按垂直高度100m计算,能存300万t矸石,实际还能储存125万t,服务矿井生产能力年限太短,已经不能满足生产要求,需要另建一座300万t储量的矸石山。新建矸石山在原矸石山北侧,在选煤厂手选胶带排矸仓半中心线以北,倾角41.2°。紧靠原矸石山,占地面积78亩;其南侧为矿区工矿区域,另外三侧界面为附近农田,地属平原特征。
2自燃原因分析
红阳三矿排矸方式,采用双向索道排矸,这种工艺排矸形成的煤矸石山为圆锥形。因矸石自上而下自然滚落形成坡度较大,往往
可达到数十米乃至上百米。因煤矸石的偏析作用,大块的矸石滚落到矸石山底层,较细颗粒的矸石则留在矸石山的顶部,中等粒度的煤矸石则分布在矸石山的中部层,形成边坡安息角为40°左右的斜面。
这种排矸方式暴露面积极大,非常疏松并且斜坡进速度慢。所以锥形矸石山空气渗透性最好,很容易为矸石山的自燃创造必要的条件。因此表层矸石可以在较长的时间内不被新倾斜的矸石掩埋,基一,保持较好的供氧条件,其二、一旦超过矸石自燃临界渗透风速怀临界温度,引起矸石的物理化学反应加速自燃。倾倒的薄薄一层矸石正好为添加燃料,形成不断燃烧的恶性循环,加地上处常年主导风向西南风,四季气候变化明显,很容易形成“因囱效应”。因此提示我们对排矸方式及堆积方式贯穿施工工艺方案中,重点放在预防矸石山自燃。
红阳三矿原矸石山已燃烧多年,目前因生产环节不能影响采煤,现仍继续排矸,燃烧点主要分布在斜坡部分及顶部卸矸区。燃烧区内烟雾弥漫,释放出大量的有毒气体,严重污染矿区周围的大气环境,恶化排矸场区作业条作,影响生态景观。
3煤矸石山自燃预防方案的确定原则
矸石山自燃是一种比较特殊的燃烧系统,它的起燃和维持燃烧,火区的转移同一般灭火有很大差别。在采取措施进行预防自燃时,不仅需要考虑常规灭火的一般规律,还要考虑矸石山的特殊规律。由于影响矸石山自燃的因素比较多,所以在实施预防工程之前,必须先了解矸石山的自燃条件、特征及燃烧的特殊因素,确保预防工程的可靠性。
3.1煤矸石自燃的条件
分析煤矸石自燃的条件是为了能有针对性地采取措施进行防治。煤矸石山要生自燃,必须具国备4个条件:①含有能够在常温下氧化的物质或可燃物即煤矸石具有自燃八倾向性;②有氧气存在;③有使热量积聚的环境;④上述条件应维持足够的时间以达到自燃点。其中条件①为煤矸石自燃的内部特征,②③为其自燃的外部条件。对于某一确定的煤矸石山(即其组成、含量及分布情况已确定),当分析其自燃时,可着重分析煤矸石山自燃的外部条件。
3.2煤矸石自燃的特征