[发明专利]防止煤矸石山自燃的堆储方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矸石山治理技术，具体为一种防止煤矸石山自燃的堆储方法。

背景技术

公知，煤矸石山已成为煤矿区立地条件最严酷、堆放量最大、治理难度最大的区域。煤矸石平均约占开采量的20％，目前我国煤矸石的综合利用率为30％-40％左右，多数作为废弃物就近堆放，形成大小不一，占压土地，破坏景观的煤矸石山。据统计全国现有矸石山5000多座，其中约有1/3的煤矸石山发生程度不同的自燃。煤矸石山自燃，有机质灰化，硫份离解挥发，使得煤矸石山的稳定性变差，在受到人为开挖、爆炸或暴雨侵蚀时，容易形成坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害。煤矸石自燃对矿区生态环境及景观造成严重污染和极大破坏，同时引发诸多的其他相关社会问题和环境问题。煤矸石自燃产生的有毒气体所导致的大气和水体污染最为严重，也影响当地居民的身体健康。所以，煤矸石山治理是煤矿区生态环境治理与可持续发展中亟待解决的现实问题。

煤矸石目前多作为一种煤炭生产过程的废弃物处理，事实上煤矸石也是一种不可再生的资源，只是目前的技术等原因限制了它的利用和利用方式。因此保护好这一有限资源，既是目前环境保护的要求，也是对资源的保护和保存。以往煤矸石排放多为自然顺坡倾倒或平地起堆，多会发生自燃。为解决自燃问题，目前生产上普遍采用的煤矸石排放工艺是“分层排放、覆土碾压”，然后对复垦了的土地进行植被建设。但这种堆储方式仍然存在许多严重缺陷，在煤矸石场的临空面和边缘仍有自燃发生，仍有可能发生大面积自燃。实践证明：1)在煤矸石山山体临空面所覆盖的一层黄土会因为雨水冲刷形成大小不同的冲刷沟，导致水土流失，影响植被恢复，随着黄土的流失，所覆盖的矸石面会重新暴露在空气中；2)为了防止煤矸石山坍塌、滑坡，引发灾难，通常在煤矸石山中部、下部设置一个或若干个煤矸石山拦矸坝(挡土墙)。普通的拦矸坝(挡土墙)一般采用浆砌石的方法。由于浆砌石没有密闭的作用，透水、通风。当坡面覆土后，拦矸坝(挡土墙)就成为了空气进入山体内的主要通道，而且由于坡面的密闭，加强了拦矸坝(挡土墙)处空气进入的强度，强化了“烟囱效应”，加剧了自燃，此外，煤矸石山体与所填充沟壑的接触面有裂隙，也易引发“烟囱效应”；3)一旦一处发生自燃，会引发多处燃烧。所以目前广泛采用的这种堆储方式并不能达到彻底防止煤矸石山的自燃，无法根除煤矸石山自燃隐患。

发明内容

本发明为了解决现有煤矸石山所采用的堆储方式存在山体临空面及边缘易发生自燃，并且一处发生自燃，会引发多处燃烧的问题，提供一种防止煤矸石山自燃的堆储方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：防止煤矸石山自燃的堆储方法，包括以下步骤：(1)对煤矸石山体各层进行横向分层覆土碾压处理，即每排放一层矸石层就覆盖一层黄土层并碾压夯实，如此循环直到顶层；(2)在煤矸石山体中部、下部堆砌矸石时形成的坡面临空处沿纵向方向设置单个土隔室，在煤矸石山体上部沿纵向方向设置若干个连续的土隔室，土隔室的具体做法是在覆盖内侧黄土层碾压夯实后，沿内侧黄土层继续排放矸石，再在这部分矸石外侧覆盖外侧黄土层碾压夯实，即形成由内侧黄土层和外侧黄土层阻隔部分矸石层的土隔室；(3)煤矸石山体的最外层，包括坡面临空处、坡面台阶处、煤矸石山体上部采用覆土层，覆土层由内至外分别为碾压黄土层、疏松黄土层、细小颗粒矸石层。

本发明将整个煤矸石山体通过“横向分层碾压，纵向土室隔离”的方法，使煤矸石山体形成大小不一的“土隔室”，每个“土隔室”的大小依据煤矸石特性和在煤矸石山上所处的位置决定；由黄土层碾压而成的“土隔室”能起到双层保护的作用，有效阻止煤矸石山自燃，即使“土隔室”外侧黄土层被破坏，内侧黄土层依然能够有效阻隔空气进入。

为了避免“烟囱效应”出现，本发明在煤矸石山体中部和/或下部砌筑煤矸石山拦矸坝，然后在煤矸石山拦矸坝下方设置底部隔离层，在煤矸石山拦矸坝与煤矸石山体相邻的内侧设置内垫隔离层，底部隔离层、内垫隔离层与覆土层之间进行无缝衔接，这样构成了一个完整的隔氧层，确保空气无法进入，阻断了煤矸石山“烟囱效应”进口通道；所述的底部隔离层为灰土夯实层，煤矸石山拦矸坝下部嵌入灰土夯实层内，在提高煤矸石拦矸坝稳定性的同时，也增强了密封效果；内垫隔离层由石灰和黄土按3∶7比例混合夯实而成，由上述2种材料混合所构筑的内垫隔离层，经实验验证，其密封、隔绝空气的效果较好。