矸石山灭火方法钻孔注浆法

煤矸石是在采煤与选煤过程中产生的固体废弃物,主要由灰分高、发热量低的炭质页岩组成,其中含有黄铁矿(FeS2)及10%~40%的炭质可燃物(主要是煤)。目前,大多数煤矿煤矸石仍采取露天堆积处理,据统计,我国堆积的煤矸石山多达数千座,其中约1/4的煤矸石山发生自燃。煤矸石山长期堆积蓄热自燃过程中,产生大量CO,SO2,H2S等有害气体,严重影响周围居民生活和污染环境。

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在传统的矸石山治理过程中,灭火主要依靠石分层碾压,黄土覆盖封闭,在此基础上以浅层注浆灭火降温作为辅助补救措施。但由于工程费用高,施工速度慢,质量难保证,空气隔绝效果差且存在自燃现象。

目前,对自燃矸石山常用的灭火方法有:挖掘熄灭、表面封闭(复盖)、喷浆、灌注、深部注浆、推平压实等较为经济的方法,另外还有干冰速冷灭火、阻燃药剂辅助灭火等费用高昂的方法和技术。

施工采用“钻孔注浆法”对矸石山着火区进行降温,灭火。其原理是先将灭火材料加水制成灭火浆液,再将灭火浆液注入秆石山的内部。在浆液接触到高温石后,通过水分的蒸发带走大量热量:灭火浆液中的固体则包裹在石表面或充填于矸石空隙之中,减少石与氧气的进一步接触,通过降温与隔氧两方面的作用,来达到灭火的目的。在顶部表面覆盖一层粘土并将其压实,使整个矸石山形成一个封闭的整体。

注浆材料一般选用黄土,配合徐州吉安研发的MAG-Ⅰ型复合胶体防灭火材料与黄泥浆或粉煤灰浆复配使用,可以显著提高浆体浓度,减少管路堵塞几率,提高灌浆效率和灌浆质量,属灌浆增强型防灭火材料。

MAG-Ⅰ型复合胶体防灭火材料显著提升了黄泥灌浆的防灭火效果,与黄泥灌浆系统配合使用,综合效能数倍于单纯黄泥灌浆:

1)固液比高,固液质量比最高可达1.5,是单纯黄泥浆固液比的7倍,显著提高注浆效率;

2)保水量大,黄泥浆沉积物固水率超过50%,相比单纯黄泥浆具备更好的降温性能;

3)固水性好,将易流动的常态水螯合成水凝胶,并与黄土吸附在一起,显示出良好的固水特性,在采空区可以长久保水,显著延长浆体有效期。

4)热稳定性好,水凝胶和黄土形成的沉积物可以耐受℃以上的高温不坍塌,不融化。

5)充填堵漏效果好:水凝胶和黄土形成的沉积物固含量高,粘结性好,相比单纯黄泥浆具备更好的充填性能。

6)安全性高:与水混合反应过程不产生热量,游离水被水凝胶纤维固结并与黄土吸附在一起,遇到高温明火时不会出现急剧汽化的现象,可以杜绝水煤气爆炸的危险。

7)产品无毒、无腐蚀性、安全环保。




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