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井工小煤窯對環(huán)境的危害及露天回采殘煤技術措施研究

文檔作者：侯鵬文檔來源：神東煤炭集團神山露天煤礦		點擊數：	更新時間： 2022年12月09日
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E蓬蚤墨 露天采礦技術 2014~ 1期 ·89·
井工小煤窯對環(huán)境的危害及露天回采殘煤技術措旃研究
侯鵬
(神東煤炭集團神山露天煤礦， 內蒙古鄂爾多斯01700o)
摘要：鑒于煤炭資源的不可再生性，充分提高煤炭資源回采率和利用率不僅體現在資源經濟價值方
面，更是社會進步、尊重自然的重要體現。對于井工轉露天開采的煤礦而言，普遍存在無規(guī)則的采空區(qū)形態(tài)及
位置影響露天礦生產安全的現象，有必要降低其對露天生產的影響。論文分析了小煤窯采空區(qū)存在對生態(tài)環(huán)
境的影響，并基于此提出了采用露天開采方式回收小煤窯殘煤的必要性，總結了當前井工轉露天礦山面臨的
主要問題，最終給出了露天回采小煤窯殘煤需采取的必要開采技術措施。
關鍵詞：井工小煤窯；采空區(qū)；生態(tài)環(huán)境；露天開采
中圖分類號：TD 824 文獻標識碼：B 文章編號：1671—9816(2014)01—0089—03
由于過去技術落后，市場機制、法律體制不健
全，導致許多私營小煤窯亂采亂挖嚴重，對采空區(qū)問
題缺乏重視?，F今因采空區(qū)塌陷而導致的地表裂縫
塌陷、煤炭自燃、有毒有害氣體外泄、環(huán)境污染、生態(tài)
破壞等問題日益受到人們的重視。對于采空區(qū)采用
傳統(tǒng)封堵式、填充式等處理方法資金投入大，又不能
從根本上解決問題。如果利用回收煤炭資源所帶來
的經濟效益進行小煤窯采空區(qū)的治理，既可解決采
空區(qū)說帶來的危害，改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，又能通過
煤炭出售，給企業(yè)帶來可觀的經濟效益，帶動地方經
濟發(fā)展，增加就業(yè)，改善當地居民的生活狀況。而露
天回采小煤窯殘煤生產中會面臨采空區(qū)塌陷、煤層
自燃、有毒有害氣體、井巷積水等相關技術安全問
題。本文就小煤窯采空區(qū)的危害進行了分析，提出了
小煤窯回采的必要性，并就露天回采所面臨的安全
問題進行了探討研究，提出了一些露天回采的技術
安全措施，以希望對一些煤層賦存適合露天開采的
井工采空區(qū)的露天回采礦山提供參考和借鑒。
2 小煤窯采空區(qū)對生態(tài)環(huán)境影響分析
2．1 煤炭自燃威脅周邊礦山安全生產
煤炭自燃的三要素是：煤有自燃傾向性、有連續(xù)
的供氧條件、熱量易于積聚。煤礦在生產工作面采空
收稿日期：2013—07—27
作者簡介：侯鵬(1987一)，男，內蒙古巴彥淖爾人，2010
年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學采礦工程(露天)專業(yè)，現在神華神東
煤炭集團神山露天煤礦生產技術辦工作。
區(qū)氧化帶內的漏人風量不足以帶走煤氧化產生的熱
量，則煤溫就逐漸升高，這時煤處于自燃發(fā)熱，當溫
度達到煤的臨界溫度以上，氧化急劇加快，產生大量
熱量，又使煤溫迅速升高，達到煤的著火溫度時便著
火燃燒起來，即進人自燃狀態(tài)。采空區(qū)自燃在各個礦
區(qū)廣泛存在，它嚴重的影響到周邊礦山的安全。自燃
礦山在產生火災的同時還產生大量的有毒氣體，這
些災害經常通過吸人式通風系統(tǒng)，傳到相鄰的生產
礦山，對生產帶來嚴重的安全隱患。
2．2 采空區(qū)混合氣體容易引發(fā)爆炸
小煤窯采空區(qū)多年遺留，未進行處理，巷道內瓦
斯等有毒有害氣體積聚，當采空區(qū)一旦發(fā)生自燃，煤
層不完全燃燒產生大量的一氧化碳，這些混合氣體
在含氧量低時爆炸的可能性較小，當地表塌陷嚴重，
氧氣大量涌入時，混合氣體極易發(fā)生爆炸，威脅附近
居民生命及財產安全，引發(fā)爆炸事故。
2．3 引發(fā)地面裂縫、地面塌陷
當地下煤層開采形成采空區(qū)后，采空區(qū)頂板巖
層在自身重力及上覆巖層壓力的作用下，產生變形、
移動。當頂板巖層內部產生的拉張應力超過該巖層
的抗拉強度時，直接頂板首先斷裂和破碎，并相繼垮
塌、冒落、側幫壓垮、片幫。接著上覆巖層開始變形移
動，進而發(fā)生斷裂離層。隨著采煤工作面向前推進，受
采動影響的范圍也不斷擴大，形成較采空區(qū)大得多
的變形區(qū)。表現形式主要有地表裂縫、地面塌陷。地
表塌陷主要表現在建筑物變形破壞，造成村民受災，
房屋開裂成為危房，無法居住。采空區(qū)的地表塌陷，
對地面上的房屋、道路、水利設施、農田、林地等設施
造成巨大的破壞，嚴重影響當地居民的生產生活。
· 90 · 露天采礦技術 2014年第1期
2．4 破壞當地生態(tài)環(huán)境
由于采空區(qū)造成的地表塌陷，引發(fā)上部水源枯
竭，水土流失嚴重，土壤保濕能力受到破壞，原有上
部植被大量枯死。另外，采空區(qū)內存在著大量的有毒
有害氣體，當地表塌陷后，這些有毒有害氣體通過塌
陷縫隙外泄到地表，造成嚴重的環(huán)境污染。土體、水
體、大氣的污染，使得礦區(qū)生態(tài)環(huán)境不斷下降，大量
土地被荒廢，當地居民賴以生存的土地無法進行耕種，
大量居民外遷，礦區(qū)經濟得不到有效可持續(xù)的發(fā)展。
3 露天回采小煤窯的必要性及所面臨的問題
3．1 小煤窯殘煤回采的必要性
1)消除采空區(qū)的地表裂縫、塌陷和殘煤自燃的
安全隱患。原有井-rA,煤窯開采后形成的采空區(qū)，通
過露天開采方式進行剝離，采出殘煤，再進行圊填覆
土，土地復墾，可從根本上消除地表塌陷、殘煤自燃
的安全隱患。
2)減少煤炭資源的浪費。小煤窯通過房柱式開
采，資源回采率僅為20％～40％，造成資源的極大浪
費，通過對邊角煤炭資源及采空區(qū)殘留煤炭的回收，
可減少煤炭資源的浪費。
3)保障下組煤炭開采的安全。對于同一區(qū)域含
有多個可采煤層的礦井，通過采空區(qū)的塌陷治理，可
為下階段底部煤層的開采，消除不安全隱患，確保資
源的有序開采。
4)帶動區(qū)域經濟發(fā)展。通過回收采空區(qū)殘留煤及
邊角煤，創(chuàng)造一定的經濟效益，給煤炭企業(yè)、當地居
民帶來一定的經濟收入，促進地方的經濟增長，同時
可吸收大量社會勞動力，解決地方居民的就業(yè)問題。
5)保護環(huán)境、恢復生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。對火
災隱患區(qū)的治理，能夠從根本上杜絕煤炭自燃的發(fā)
生，消除有毒有害氣體外泄對環(huán)境的污染；通過土地
復墾，恢復植被，可減少當地的水土流失，改善當地
生態(tài)環(huán)境，達到生態(tài)治理的目的。
3．2 小煤窯露天回采所面臨的問題
1)圖紙、技術資料缺乏。由于小煤窯多為民營煤
礦，盲目開采，圖紙技術資料不全，或圖紙與實際巷
道存在較大的誤差；另外現有小煤窯多已關閉廢棄
多年，相關技術人員多已無法找尋，煤礦資料丟失嚴
重，難以掌握小煤窯詳細情況，使露天回采時開采情
況不明，生產存在許多不確定、不安全因素。
2)采空區(qū)勘探難度大。采空區(qū)資料不全，勘探范
圍較大，地質鉆探成本較高，耗時長，短期內無法準
確的完成采空區(qū)勘探任務。實際生產中常采用以物
探為主，以地質鉆探為輔并作驗證。用露天礦已有的
鉆機邊鉆孔邊探測，直接影響到露天礦正常的生產
作業(yè)【”。
3)采空區(qū)頂板垮塌陷落危及設備及人員安全。
在采空區(qū)上部臺階，露天礦的大型鉆機、電鏟、運輸
車輛、輔助車輛及現場現場作業(yè)人員，經常在上面作
業(yè)、行走，如采空區(qū)頂板突然垮塌，可能會造成設備
損壞及人員傷亡。
4)影響露天礦爆破作業(yè)安全。采空區(qū)煤層多有
自燃現象，存在許多高溫孔，爆破作業(yè)中，采空區(qū)煤
層自燃所產生的高溫可能引起已裝藥充填的炮孔發(fā)
生早爆，造成現場作業(yè)設備損壞及人員傷亡[31。
5)采空區(qū)空巷積水。由于缺乏原有的工程技術
資料，對空巷的具體位置，積水水量及分布情況難以
詳細掌握，在生產作業(yè)過程可能積水突然涌出，造成
淹沒工作面或者人員傷亡、設備損壞[21。
4 開采技術措施
4．1 確定采空區(qū)的范圍
為保證露天礦的產量，先進行采空區(qū)處理，再進
行露天生產是不現實的，必須在露天采礦的同時處
理采空區(qū)?，F在采空區(qū)探測以物探為主，以地質鉆探
為輔并作驗證，常用的方法有重力法、直流電法、瞬
變電磁法、高密度電法、鉆探探測法等。各個露天礦
根據實際情況選擇探測方法，確定采空區(qū)的位置及
范圍，以便于指導生產【3】。
4．2 采空區(qū)頂部安全厚度的確定
1)巖石抗壓強度與機重的關系。
巖石在自然狀態(tài)下的單軸抗壓強度為 。，露天
設備機重為 ，設備履帶長度為 ，履帶寬度為B，
接地面積( ×B×2)m ， 其對地比壓為 =
kg／m2,安全系數為．1}，當 ，> 時，設備
在采空區(qū)上部作業(yè)安全。
2)采空區(qū)頂部巖層的最小厚度的確定。
從安全厚度分析：空巷巖層重量+機體重量<
該面積內巖石最大承重，計算如下：
日·Is· +W < l·S
式中： 為巖石厚度，m；S為巖層面積，mz；y為
巖石容重，k m ；W為設備重量，kg；
則
H < ：
E謄蚤墨 露天采礦技術 2014-f-~1期 ·91·
根據每個礦井巖石特f生及設備的重量，可得到相應
的采空區(qū)頂部巖層的最小厚度，便于指導實際生產[21。
4．3 采空區(qū)露天回采技術措施
1)要高度重視采空區(qū)的安全問題，在生產中制
定切實可行的采空區(qū)生產技術措施。成立采空區(qū)作
業(yè)技術小組，實行分崗分工制，責任到人，職責明確，
保證各項技術措施的貫徹執(zhí)行。
2)確定采空區(qū)的位置，做到先探測后生產，不留
任何死角，堅決排除生產中存在的安全隱患。作業(yè)過
程中發(fā)現塌陷、冒煙、明火等現象，及時匯報，停止作
業(yè)，組織技術部門進行現場核實，做到不安全不生產。
3)爆破作業(yè)時要適當加大炸藥單耗，確保采空
區(qū)巖層完全垮塌。裝藥前必須仔細檢查各炮孔內溫
度，對于有明火及高溫孔(高于60℃)，必須經過滅
火降溫處理，溫度降至60~C以下采取措施后方可裝
藥爆破，否則嚴禁裝藥。
4)在舊巷及采空區(qū)上部進行剝離作業(yè)時，采剝、
運輸及輔助設備不得橫垮舊巷及采空區(qū)，必須由挖
掘機站立在舊巷及采空區(qū)暴露端頭的一幫進行挖
掘，使舊巷及采空區(qū)頂板冒落充實后，挖掘機及其它
設備方可橫垮舊巷和采空區(qū)進行作業(yè)。
5 總結
在煤炭市場價格合理下、煤層賦存條件合適的
情況下對采空區(qū)遺留的煤炭資源可以考慮采用露天
方式進行回采。這樣既可以從根本上消除采空區(qū)煤
炭自燃，減少環(huán)境污染，減少資源浪費，恢復當地生
態(tài)環(huán)境，又可以通過回收的資源出售，取得可觀的經
濟效益，帶動區(qū)域經濟的發(fā)展，增加地方財政，增加
就業(yè)，改善當地居民的生活狀況。
參考文獻：
[1]劉建明．采空區(qū)上部露天采剝安全作業(yè)與火區(qū)防治[J]．
露天采礦技術，2009，(5)：8l一83．
[2]李潤鵬．露天開采在房柱式采空區(qū)煤炭資源回收中的應
用[J]．露天采礦技術，2010，(5)：36—39．
[3]劉記鵬，尚濤，趙俊，等．露天采空區(qū)分析處理[J]。露天
采礦技術。2012，(3)：4—6．
(上接第88頁)
的集中整治，到目前為止有了很大的改觀。需要維修
人員在以后的日常維修及保養(yǎng)過程中加強設備的檢
修力度，而且還應做好下面幾點工作：①加強檢修人
員的培訓力度，針對外委修理單位目前狀況，應加強
技術培訓力度和加強檢修人員的責任意識。從而保
證設備能夠按流程進行正確檢修。②循序漸進提前
做好設備保養(yǎng)、檢修工作，發(fā)現設備有輕微滲漏，及
時進行處理，不積攢故障、不讓設備帶“病”作業(yè)。③
科學檢修‘、根據生產廠家提供的數據、方法、規(guī)程進
行，不擅自省去重要環(huán)節(jié)、篡改技術數據進行盲修、
瞎修。④嚴格控制液壓系統(tǒng)檢修過程中的環(huán)境、措施
不到位帶來的影響。⑤加強設備液壓保養(yǎng)力度，提升
檢修質量。⑥加強檢修人員及設備的管理，出現故障
及時處理，保障設備良好的運行狀態(tài)。
5 實踐效能分析
從2012年開始陸續(xù)對黑岱溝露天煤礦外包的
58臺630E電動輪自卸卡車進行集中整治，通過1
年多的實踐，主要的滲漏故障和液壓故障已基本處
理完畢，目前存在的一些輕微滲漏故障還在陸續(xù)的
處理，對處理好的設備進行了必要的預防，目前來看
效果很好。經過整治后，目前還沒有出現過設備滲漏
導致停車的現象。經過整治后有以下提升：
安全方面，設備滲漏解決后，設備液壓系統(tǒng)部件外
部就不會沉積油污，從而使液壓系統(tǒng)部件的散熱效果有
了保證，同時也控制了易燃源，避免設備火災的發(fā)生。
使用性能方面，設備滲漏解決后，保障了液壓系
統(tǒng)的系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性，從而確保了卡車如轉向、制
動等的性能，保障了卡車的安全運行。
經濟方面，液壓系統(tǒng)滲漏解決后，保障了液壓系統(tǒng)
的污染程度，從而提高了液壓油和液壓元件的使用壽
命；節(jié)約了液壓油和減少配件的消耗，節(jié)約了維修成本。
6 結語
通過對630E電動輪自卸卡車滲漏故障的分析、
整治，從而控制了滲漏故障的發(fā)生率，通過在實踐維
修和管理中采用一些必要的措施控制滲漏故障的發(fā)
生。在以后的工作中，還應持續(xù)進行，遵循“該修必
修，修必修好”的理念。通過計劃檢修與狀態(tài)維修相結
合的方式使設備處于最佳狀態(tài)下運行，從而節(jié)約成
本，降低維修人員勞動強度、提高設備出動率。
參考文獻：
[1]630E卡車維修保養(yǎng)手冊[M]．／J、松德萊賽公司，1991．
[2]楊雪，陳循．液壓系統(tǒng)診斷方法研究[J]．機械工程師，
2001，(9)．

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