矸石山治理工程控制要點(diǎn)

趙 培 真

(山西誠(chéng)正建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

煤矸石是采煤、洗煤過(guò)程排放的固體廢物，是一種含碳量較低、低發(fā)熱值、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。煤矸石主要用于建筑材料、發(fā)電、制作化工產(chǎn)品等。但目前為止，煤矸石的利用力度不大，技術(shù)不完善，地區(qū)發(fā)展不平衡對(duì)環(huán)境影響依然很?chē)?yán)重。

煤矸石的大量堆放，不僅壓占土地，矸石淋溶液會(huì)污染土壤及地下水，矸石的不合理堆放可發(fā)生邊坡失穩(wěn)從而導(dǎo)致矸石山崩塌、滑移，煤矸石自燃會(huì)排放CO，SO2等有害氣體污染大氣環(huán)境或引起火災(zāi)，影響居民身體健康，所以矸石山治理刻不容緩。以下為矸石山治理削坡覆土及注漿滅火工程控制要點(diǎn)。

1 削坡工程治理控制

1)對(duì)于舊矸石山坡度較大的坡面且影響注漿滅火機(jī)械作業(yè)時(shí)應(yīng)先進(jìn)行削坡處理。若需開(kāi)挖的山體矸石溫度過(guò)高，可對(duì)熱矸石進(jìn)行拌土降溫(矸石與黃土體積比宜為6∶4)并及時(shí)挖出晾曬降溫，冷卻后分層回填壓實(shí)。

2)坡面宜按高寬比不大于1∶1.75削坡，坡面高度不宜超過(guò)8 m；若削坡困難且坡面坡度大于1∶1.75時(shí)，可采用生態(tài)袋護(hù)坡。

3)由于治理面積大、工序多、坡度大導(dǎo)致削坡工程的標(biāo)高、位置測(cè)量難度大，應(yīng)依照設(shè)計(jì)圖紙檢查放樣布點(diǎn)情況，及時(shí)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)坐標(biāo)控制點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，控制好坡度。

2 覆土工程治理控制

注漿滅火后要對(duì)矸石表面進(jìn)行覆土密封壓實(shí)以隔絕空氣，使自燃矸石山內(nèi)部氧氣耗盡后熄滅。

1)回填土料控制：針對(duì)矸石山發(fā)火區(qū)矸石拌土、黃土回填，應(yīng)對(duì)土質(zhì)區(qū)分檢驗(yàn)，保證所有回填土質(zhì)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。針對(duì)不同土源、土質(zhì)在試驗(yàn)室做土工擊實(shí)試驗(yàn)，以確定回填土最佳含水率、最大干密度；由于矸山覆土用于綠化工程應(yīng)做土樣顆粒分析試驗(yàn)，以測(cè)量土質(zhì)各種粒徑的百分比符合要求。

2)高溫發(fā)火區(qū)回填土：在保證土質(zhì)、含水率的前提下結(jié)合工藝嚴(yán)格控制虛鋪厚度、夯實(shí)遍數(shù)、標(biāo)高、平整度、排水坡度；并嚴(yán)格按GB/T 50123土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行回填土壓實(shí)度檢測(cè)，矸石拌土可采用灌水法、黃土回填可采用環(huán)刀法檢測(cè)；高溫發(fā)火區(qū)應(yīng)向下挖除1 m厚采用矸石拌土(矸石與黃土按體積比6∶4)攪拌后回填，再覆1 m厚黃土，坡面及平面回填土應(yīng)按水平分層壓實(shí)，矸石拌土、黃土回填壓實(shí)系數(shù)宜不小于0.85。

3)矸石山表面與山體接壤處設(shè)置土工布，壓入土工袋。

3 發(fā)火區(qū)注漿滅火工程治理控制

根據(jù)溫度勘測(cè)報(bào)告中確定的發(fā)火區(qū)范圍，在矸石山進(jìn)行削坡整平后對(duì)矸石山發(fā)火區(qū)采用“鉆孔注漿法”進(jìn)行注漿滅火，通過(guò)在發(fā)火區(qū)布置一系列鉆孔，然后將不燃物(水泥、熟石灰、粉煤灰等)配置成泥漿灌注鉆孔，通過(guò)降溫、隔氧作用達(dá)到滅火目的。

3.1 鉆孔工程

各個(gè)發(fā)火區(qū)注漿滅火前可選有代表性的試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)成孔、注漿試驗(yàn)，以便對(duì)成孔工藝、漿液配比、注漿工藝、滅火效果和注漿消耗量等做進(jìn)一步優(yōu)化。

在各發(fā)火區(qū)范圍內(nèi)正方形或梅花形均勻布置鉆孔，孔深以達(dá)到矸石山深處并方便注漿為宜，孔距宜為4 m～6 m，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；成孔后立即進(jìn)行孔口管澆筑，地面以上部分不少于0.5 m，封孔段為1 m，采用水灰比為1∶2的純水泥漿灌注密封。

注漿管宜采用φ40 mm～50 mm鋼管，管口附近設(shè)置注漿高壓膠管，管口應(yīng)設(shè)置堵頭做好密封；鋼管封孔段以下設(shè)置花孔φ10@300梅花形布置。

鉆孔孔位偏差不超過(guò)10 cm，孔斜小于2°，鉆孔位置宜設(shè)在坡頂線(xiàn)內(nèi)不小于1.5 m，若距離太近則會(huì)造成坡面漿液流失。

控制好鉆孔個(gè)數(shù)、進(jìn)尺；控制好各發(fā)火區(qū)邊線(xiàn)坐標(biāo)、標(biāo)高；將各發(fā)火區(qū)最外側(cè)的2排孔作為帷幕鉆孔，且需先進(jìn)行鉆孔及注漿。

3.2 制漿原材料

水：施工拌制用水應(yīng)符合《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》，其pH值應(yīng)大于4；水泥：采用32.5級(jí)水泥，應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，優(yōu)先選用礦渣水泥；粉煤灰：應(yīng)符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》國(guó)家三級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制燒失量不大于15%；熟石灰：采用三級(jí)或以上的新鮮消石灰，應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

制漿原材料應(yīng)依據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行批量檢測(cè)，應(yīng)符合國(guó)家質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 漿液配合比及制漿

漿液水固比為1∶1.0～1∶1.2(帷幕鉆孔注漿1∶1.2)，水泥∶熟石灰∶粉煤灰的重量比為1∶2∶7。在發(fā)火區(qū)外圍宜采用稠漿，內(nèi)部宜采用稀漿，單孔注漿濃度宜先稀后稠，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和灌漿情況進(jìn)行調(diào)整。

應(yīng)按最終確定的試驗(yàn)配合比配制漿液，制漿原材料應(yīng)采用定量容器進(jìn)行計(jì)量，采用二級(jí)攪拌進(jìn)行制漿，每次攪拌時(shí)間不得少于10 min，且攪拌均勻，制漿時(shí)做好漿液比重、材料配合比等各項(xiàng)性能指標(biāo)檢測(cè)。

3.4 注漿工程

各個(gè)發(fā)火區(qū)注漿前必須先做成孔、注漿試驗(yàn)，以便結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)的施工方法、工藝參數(shù)等做進(jìn)一步優(yōu)化?？蛇x有代表性的試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，其內(nèi)容包括：成孔工藝、漿液配合比、注漿工藝、滅火效果、注漿消耗量等。

注漿前按設(shè)計(jì)漿液配合比，采用現(xiàn)場(chǎng)制漿原材料在試驗(yàn)室做漿液配合比試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括漿液在不同配比下每立方米漿液中干料含量、漿液比重、初凝及終凝時(shí)間、結(jié)石率等。

根據(jù)發(fā)火區(qū)范圍和燃點(diǎn)位置，注漿順序宜由外向內(nèi)、從四周到中心、由淺孔至深孔逐步推進(jìn)，不得采用大面積展開(kāi)的“地毯式推進(jìn)”方法。

鉆孔與注漿宜同步施工，注漿時(shí)不得采用高壓力、大泵量、一次性將孔注滿(mǎn)，應(yīng)以實(shí)時(shí)溫度變化情況為參考，宜采用多次反復(fù)、低壓注漿，停歇時(shí)及時(shí)采用稀漿洗孔。

注漿時(shí)要定時(shí)觀測(cè)孔口壓力、孔內(nèi)溫度，做好漿液結(jié)石率、比重檢測(cè)。

3.5 終止注漿標(biāo)準(zhǔn)(注漿量控制)

帷幕鉆孔注漿：孔口壓力達(dá)到1.0 MPa以上，灌入量小于5 L/min，且持續(xù)15 min；或者坡面大量溢漿。

鉆孔注漿：孔口壓力達(dá)到0.5 MPa以上，灌入量小于7 L/min，且持續(xù)15 min；或者坡面大量溢漿。

坡面注漿：孔口壓力達(dá)到0.2 MPa以上，灌入量小于5 L/min，且持續(xù)15 min；或者坡面大量溢漿。

所有鉆孔注漿后的溫度均不得高于170 ℃。

3.6 其他注意事項(xiàng)

成孔后要立即對(duì)鉆孔進(jìn)行內(nèi)部測(cè)溫，施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)孔內(nèi)溫度和有害氣體進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)，做好記錄。

若有縮孔、塌孔現(xiàn)象，嚴(yán)重影響成孔時(shí)，淺孔可采用打入式注漿管，然后直接注漿；深孔可在鉆至設(shè)計(jì)深度后不起鉆桿，直接采用鉆桿注漿，待注漿完成后再拔出鉆桿，然后灌滿(mǎn)鉆孔。

開(kāi)始注漿時(shí)宜采用稀漿進(jìn)行高壓沖孔，保持管道暢通，以防塌孔、堵孔；不宜采用清水沖孔，以防孔內(nèi)溫度過(guò)高引發(fā)氣爆現(xiàn)象。

單孔注漿工作必須連續(xù)進(jìn)行，若因停電、機(jī)械故障等問(wèn)題被迫中斷應(yīng)盡快恢復(fù)注漿，否則應(yīng)立即沖洗鉆孔，而后恢復(fù)注漿，若無(wú)法沖洗應(yīng)進(jìn)行掃孔或補(bǔ)孔后注漿。

對(duì)于發(fā)火區(qū)特別嚴(yán)重區(qū)域，在進(jìn)行鉆孔注漿后，若溫度仍然居高不降或長(zhǎng)時(shí)間高于170 ℃，應(yīng)在相鄰原孔位之間的中心位置加密布孔及注漿，采用反復(fù)注漿、持續(xù)測(cè)溫的方法。

注漿滅火時(shí)，若地面覆土較厚、碾壓較密實(shí)、無(wú)貫通縫隙，很容易發(fā)生“氣爆”，必須做好現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)措施。

3.7 滅火效果檢測(cè)和監(jiān)測(cè)

注漿滅火作業(yè)時(shí)應(yīng)在各個(gè)發(fā)火區(qū)布置監(jiān)測(cè)孔，面積較大的發(fā)火區(qū)和發(fā)火嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)增加監(jiān)測(cè)孔數(shù)量，注漿后對(duì)監(jiān)測(cè)孔及時(shí)埋置熱電偶，實(shí)時(shí)觀測(cè)孔內(nèi)溫度變化。

矸石山治理工程完成后應(yīng)委托第三方對(duì)矸石山進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，對(duì)高溫區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)記錄形成最終的監(jiān)測(cè)報(bào)告；在治理后的矸石山布置環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以檢測(cè)SO2,NO2,CO等有毒有害氣體。

4 結(jié)語(yǔ)

削坡覆土及注漿滅火工程是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的工作，矸石山治理工程重點(diǎn)在于控制好以下幾點(diǎn)：注漿滅火降溫、覆土密封以隔絕空氣、溫度監(jiān)測(cè)及后期維護(hù)。