[發(fā)明專利]防止煤矸石山自燃的堆儲方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910075216.3
• 申請日: 2009-08-22
• 公開（公告）號: CN101644158A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張成梁;杜永吉;張翹楚;蔡菊芳
• 申請（專利權(quán)）人: 張成梁
• 主分類號: E21C41/32
• 分類號: E21C41/32
• 代理公司: 山西太原科衛(wèi)專利事務(wù)所
• 代理人: 朱 源;王瑞玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤矸石山治理技術(shù)，具體為一種防止煤矸石山自燃的堆儲方法。

背景技術(shù)

公知，煤矸石山已成為煤礦區(qū)立地條件最嚴(yán)酷、堆放量最大、治理難度最大的區(qū)域。煤矸石平均約占開采量的20％，目前我國煤矸石的綜合利用率為30％-40％左右，多數(shù)作為廢棄物就近堆放，形成大小不一，占壓土地，破壞景觀的煤矸石山。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國現(xiàn)有矸石山5000多座，其中約有1/3的煤矸石山發(fā)生程度不同的自燃。煤矸石山自燃，有機(jī)質(zhì)灰化，硫份離解揮發(fā)，使得煤矸石山的穩(wěn)定性變差，在受到人為開挖、爆炸或暴雨侵蝕時(shí)，容易形成坍塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。煤矸石自燃對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境及景觀造成嚴(yán)重污染和極大破壞，同時(shí)引發(fā)諸多的其他相關(guān)社會問題和環(huán)境問題。煤矸石自燃產(chǎn)生的有毒氣體所導(dǎo)致的大氣和水體污染最為嚴(yán)重，也影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳眢w健康。所以，煤矸石山治理是煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理與可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。

煤矸石目前多作為一種煤炭生產(chǎn)過程的廢棄物處理，事實(shí)上煤矸石也是一種不可再生的資源，只是目前的技術(shù)等原因限制了它的利用和利用方式。因此保護(hù)好這一有限資源，既是目前環(huán)境保護(hù)的要求，也是對資源的保護(hù)和保存。以往煤矸石排放多為自然順坡傾倒或平地起堆，多會發(fā)生自燃。為解決自燃問題，目前生產(chǎn)上普遍采用的煤矸石排放工藝是“分層排放、覆土碾壓”，然后對復(fù)墾了的土地進(jìn)行植被建設(shè)。但這種堆儲方式仍然存在許多嚴(yán)重缺陷，在煤矸石場的臨空面和邊緣仍有自燃發(fā)生，仍有可能發(fā)生大面積自燃。實(shí)踐證明：1)在煤矸石山山體臨空面所覆蓋的一層黃土?xí)驗(yàn)橛晁疀_刷形成大小不同的沖刷溝，導(dǎo)致水土流失，影響植被恢復(fù)，隨著黃土的流失，所覆蓋的矸石面會重新暴露在空氣中；2)為了防止煤矸石山坍塌、滑坡，引發(fā)災(zāi)難，通常在煤矸石山中部、下部設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)煤矸石山攔矸壩(擋土墻)。普通的攔矸壩(擋土墻)一般采用漿砌石的方法。由于漿砌石沒有密閉的作用，透水、通風(fēng)。當(dāng)坡面覆土后，攔矸壩(擋土墻)就成為了空氣進(jìn)入山體內(nèi)的主要通道，而且由于坡面的密閉，加強(qiáng)了攔矸壩(擋土墻)處空氣進(jìn)入的強(qiáng)度，強(qiáng)化了“煙囪效應(yīng)”，加劇了自燃，此外，煤矸石山體與所填充溝壑的接觸面有裂隙，也易引發(fā)“煙囪效應(yīng)”；3)一旦一處發(fā)生自燃，會引發(fā)多處燃燒。所以目前廣泛采用的這種堆儲方式并不能達(dá)到徹底防止煤矸石山的自燃，無法根除煤矸石山自燃隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有煤矸石山所采用的堆儲方式存在山體臨空面及邊緣易發(fā)生自燃，并且一處發(fā)生自燃，會引發(fā)多處燃燒的問題，提供一種防止煤矸石山自燃的堆儲方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：防止煤矸石山自燃的堆儲方法，包括以下步驟：(1)對煤矸石山體各層進(jìn)行橫向分層覆土碾壓處理，即每排放一層矸石層就覆蓋一層黃土層并碾壓夯實(shí)，如此循環(huán)直到頂層；(2)在煤矸石山體中部、下部堆砌矸石時(shí)形成的坡面臨空處沿縱向方向設(shè)置單個(gè)土隔室，在煤矸石山體上部沿縱向方向設(shè)置若干個(gè)連續(xù)的土隔室，土隔室的具體做法是在覆蓋內(nèi)側(cè)黃土層碾壓夯實(shí)后，沿內(nèi)側(cè)黃土層繼續(xù)排放矸石，再在這部分矸石外側(cè)覆蓋外側(cè)黃土層碾壓夯實(shí)，即形成由內(nèi)側(cè)黃土層和外側(cè)黃土層阻隔部分矸石層的土隔室；(3)煤矸石山體的最外層，包括坡面臨空處、坡面臺階處、煤矸石山體上部采用覆土層，覆土層由內(nèi)至外分別為碾壓黃土層、疏松黃土層、細(xì)小顆粒矸石層。

本發(fā)明將整個(gè)煤矸石山體通過“橫向分層碾壓，縱向土室隔離”的方法，使煤矸石山體形成大小不一的“土隔室”，每個(gè)“土隔室”的大小依據(jù)煤矸石特性和在煤矸石山上所處的位置決定；由黃土層碾壓而成的“土隔室”能起到雙層保護(hù)的作用，有效阻止煤矸石山自燃，即使“土隔室”外側(cè)黃土層被破壞，內(nèi)側(cè)黃土層依然能夠有效阻隔空氣進(jìn)入。

為了避免“煙囪效應(yīng)”出現(xiàn)，本發(fā)明在煤矸石山體中部和/或下部砌筑煤矸石山攔矸壩，然后在煤矸石山攔矸壩下方設(shè)置底部隔離層，在煤矸石山攔矸壩與煤矸石山體相鄰的內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)墊隔離層，底部隔離層、內(nèi)墊隔離層與覆土層之間進(jìn)行無縫銜接，這樣構(gòu)成了一個(gè)完整的隔氧層，確保空氣無法進(jìn)入，阻斷了煤矸石山“煙囪效應(yīng)”進(jìn)口通道；所述的底部隔離層為灰土夯實(shí)層，煤矸石山攔矸壩下部嵌入灰土夯實(shí)層內(nèi)，在提高煤矸石攔矸壩穩(wěn)定性的同時(shí)，也增強(qiáng)了密封效果；內(nèi)墊隔離層由石灰和黃土按3∶7比例混合夯實(shí)而成，由上述2種材料混合所構(gòu)筑的內(nèi)墊隔離層，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其密封、隔絕空氣的效果較好。