煤矸石治理与开发利用

煤矸石治理与开发利用

摘要：煤矸石是我国当前排放量最大的工业固体废物之一，大量的煤矸

石堆存占用土地，污染环境，还可能引起自燃。本文分析了煤矸石自燃的原

因，经过研究分析并结合前人的经验得出矸石山的综合治理方案。根据煤矸

石的有用成分加以开发利用，从而实现煤矸石的资源化利用。

关键词：煤矸石固体废物自燃治理开发利用

Governance and exploitation of gangue Abstract：gangue is the largest of China's current emissions of industrial solid waste,Land occupied by a large number of gangue dumps,polluting the environment,but also may cause spontaneous combustion.This paper analyzes the causes of spontaneous combustion gangue, After research and analysis combined with previous experience

in the comprehensive management plan drawn Waste Dump. Be a useful component according to gangue exploitation, in order to achieve the resource utilization of gangue.

Keywords: gangue,solid wast,spontaneous combustion, control, exploitation

前言

煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石，采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石，以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石。

伴随着采掘机械化的发展和煤层开采条件的逐渐恶化，煤矿多年开采之

后，排出的矸石堆积如山，不但占用了大量土地，而且其中所含的硫化物散

发后会污染大气和水源，造成严重的后果。煤矸石中所含的黄铁矿(FeS2)易被

空气氧化，放出的热量可以促使煤矸石中所含煤炭风化以至自燃。煤矸石燃

烧时散发出难闻的气味和有害的烟雾，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者

增多，周围树木落叶，庄稼减产。矸石山受雨水冲刷，常使附近河流的河床淤积，河水受到污染。

一、煤矸石自燃的原因

引起煤矸石自燃的因素主要有：硫铁矿结核体是引起煤矸石自燃的决定因素，水和氧气是煤矸石自燃的必要条件，碳元素是煤矸石自燃的物质基础。

根据矿区煤矸石特征，该煤矿煤矸石的硫含量虽不高，但是受煤矸石运输方式、硫铁矿局部富集、通风状况等多种因素的影响，煤矸石有自燃倾向。另外，煤矸石场中的其它可燃物如煤、木材等存在使燃烧扩大、蔓延。

因此，对于该矸石山要控制煤矸石高度和坡度、采取表面压实、黄土覆盖结合局部注浆灭火等工程措施，可以扑灭矸石自燃现象。

二、矸石山综合治理设计方案

1、整治场地、摊铺矸石及自燃灭火

矸石山堆放过高，时常出现滑坡塌方现象。矸石山的治理首先应着手对矸石山的坡面坡度进行消减工作，由上至下推散矸石，稳定坡面，修建马道，便于机械施工；砌筑挡墙，防止矸石塌方。

在堆散矸石的同时，对发生自燃的矸石进行灭火工作，堆散高温矸石，使其暴露于表面，促使其降温。针对煤矸石自燃问题，可以采用黄土碾压覆盖为主，辅以局部注浆的综合性灭火方法，即采用局部灌浆、填实孔隙、固化碎块的简便易行方法。黄土覆盖压实法是在自燃矸石山表面铺土压实，以隔绝空气进路，使自燃矸石内部空气耗尽后熄灭。配以改变矸石坡度、堆散高温矸石促使降温，自燃现象能得到有效控制。

2、复燃治理

煤矸石可能出现的复燃现象，可采取如下措施：

矸石山顶部复燃灭火工程：顶部复燃灭火处理的方法采用灌浆封闭法和火源挖出法。根据大量测试结果表明，绝大部分自燃发生在距表面0.5～3m 的范围内。而灌浆封闭法的灌浆深度可超过4m。因此可切断自燃区的矸石获得氧气的通道，是一种比较好的灭火措施。

矸石山坡面复燃灭火工程可采用下列方法灭火：

①铺网注浆法、护坡加固法；

②护坡加固法；

③绿化坡面法。

通过一些煤矿矸石山的成功治理经验，认为采用绿化坡面法完全可以达到防止复燃的效果。该法是将坡面改造成梯田形状，矸石山削坡开级，使边坡处于堆积稳定角，之间设置马道，采用毛石挡墙护坡处理方法。边坡削坡整治后，首先坡面采用碎矸和黄土分层碾压，然后进行黄土覆盖碾压护坡，以便绿化种植林草。修建排水沟，汇集降雨，避免雨水沿坡面流淌过程中冲刷覆土，防止矸石外露复燃。

3、土地复垦种植

在实施煤矸石治理工程前，应先采集熟土壤，就近堆置，以备日后复垦时利用。在分层碾压的矸石山坡面上，铺800mm厚的种植土。

①林业复垦

树种的选择：矸石山植树主要以灌木为主，乔木为辅。该煤矿属于华北暖温带，落叶、阔叶林地带，适合当地生产的乡土绿化树种主要有白杨、黑刺槐、柳树、榆树、椿树等，或种植花椒、核桃、枣以及苹果、梨、红果等经济植物，选择在春季栽种。

树木的栽种：树木栽植主要在矸石山的顶部和马道平台，根据该地区降雨量的特点，采取盆栽培养树苗、雨季栽植的方法。

②牧业复垦

牧业复垦一般是在未经平整或稍加平整的矸石山上进行。整地要提前半年进行，以保证表层矸石充分风化，这样易于种植。

草种的选择：选择适应种植的牧草是牧业复垦成功的关键，应选播种栽植较容易、成活率高、种源丰富，育苗简易且方法较多，适宜播种栽植时间长，发芽力强、繁殖力大，幼苗活力强，施肥反应快、抗旱能力强的种类。该煤矿草种采用紫花苜蓿、沙打旺、红豆草等品种。

③绿化灌溉给水系统

为了确保绿化用水，需要在矸石场马道围堰下铺设给水管网，在干旱季节定时对灌木进行浇水。水源引自矸石场东侧厂区生活给水管。给水管采用热镀锌钢管，丝扣或法兰连接,直埋敷设，敷设在围堰之下，敷设深度为1.0m 左右。

4、建造排水沟

暴雨时，很容易冲垮覆盖在矸石上的黄土。由于被裸露的矸石仍有较高的温度，一旦暴露于空气中，和容易复燃。为了保护好覆盖封闭效果，非常重要的一点是矸石山马道及斜坡上修筑好排水沟。排水沟设置位置：

①矸石山顶部平面与坡面的交界处，以避免平台上的雨水冲刷矸石斜坡；

②矸石山斜坡上构筑马道平台，再在平台上设置排水沟，可将斜坡上的雨水起到分流作用；