徐州吉安矿业科技有限公司

煤矸石是煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物，煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。如果煤矸山堆存方式不当，还可发生塌方、垮塌、崩塌等灾害事故。

矸石山煤矸石大多数是根据矿区的地理情况自然堆积而成，矸石山结构疏松，加上长期雨水的浸泡、淋溶、自燃易造成矸石山表面下层结构疏松，大片的矸石山坍塌下沉、发生滑坡，或是形成许多大的自然裂缝，为石山的自燃提供了供氧通道。一般煤矸石中硫化铁的含量较高，大量的硫化铁氧化放热，为矸石的自燃提供了必要条件。矸石山自燃具有燃烧时间长，燃烧面积大、火源分布广等特点，一旦发生自燃，灭火工作十分困难。

矸石山的自燃，有其自身特点，但本质上与煤自燃成因基本一致，徐州吉安矿业科技有限公司结合十年来井工煤火治理经验，提出矸石山火灾治理整套技术，包括高温区域精准探测与划定，精准定向注浆降温，边坡快速护理。整套技术具备动静小、工期短、效果持久的显著特点。通过山西、江西、新疆等多个地区多个不同类型的项目实践，充分验证了该技术体系的高效性。

治理第一步：全面了解火区温度分布
施工目标：对火区进行探测分析，掌握发火范围，分析具体的自燃成因，绘制出三维高温分布图。
施工方法：
1.利用红外热成像技术对矸石山进行整体扫描，采集红外热图。

2.在红外测温的基础上，设计施工相关探温钻孔，利用钻孔测温仪对钻孔测温。

3.汇集红外热图及钻孔温度数据，利用我公司自研的专业分析软件绘制高温分布图，确定治理范围。

治理第二步：设计并施工注浆钻孔
施工目标：科学合理的设计施工注浆钻孔是安全高效注浆施工的基础。

施工方法：
1、钻孔设计
钻孔数量：根据自燃发火区域的面积决定。

钻孔间、排距：根据矸石山内部孔隙率、注浆泵压力及注浆材料的扩散性决定。

钻孔深度：根据温度层分布情况决定。

2、钻孔施工

依据钻孔设计图纸，现场利用履带式钻机施工注浆钻孔。

治理第三步：注浆降温

施工目标：灾害治理的首要目标是降温，把高温区域的温度控制到接近常温的水平，阻断氧化燃烧的恶性循环。

矸石山固有的稀疏结构属性决定了注浆工作必须实现对高温区域的精准注浆，既能有效降温，又要避免浆体无限制扩散和溃浆，效果还要稳定持久。

基于上述原因，我公司技术团队梳理吉安防灭火技术体系后，选定了如下注浆材料及基本施工工艺：

注浆材料一：复合胶体（MAG-Ⅰ）防灭火材料

MAG-Ⅰ型复合胶体防灭火材料与黄泥（粉煤灰）浆复配使用，以黄泥（粉煤灰）为固料，制成膏体状浆体（见下图），再利用我公司设计的超高粘度注浆设备把泥浆膏体注入火区。膏体状泥浆含水量大，没有自然流动性，既有良好的吸热降温性能，又能确保浆体不会大量流失到设计区域外，后期固化后又能充填火区空隙，避免复燃。

注浆材料二：复合胶体（MAG-Ⅱ）防灭火材料

MAG-Ⅱ型复合胶体防灭火材料与水配合使用，可高效改变水的物理形态，将常态水处理成难以流动甚至不能流动的类固态水凝胶，解决了常态水不受控制的弊端，提高了水在火区裂隙内的留滞时间，具有优越的吸热降温、隔氧冷却功能，根据不同用途，可以通过调整添加量配制出不同粘稠度的浆体。其在矸石山治理领域，主要利用其高效的锁水固水能力，以实现对水的有效控制。

治理第四步：边坡护理，封堵漏风通道

技术目标：通过在漏风坡面表面喷洒阻封材料，阻断矸石山氧气补给通道。

阻封材料具有良好的成膜特性，喷洒到坡面后，可以形成0.2-3毫米厚度的致密性防护膜，起到粘结、防风、隔绝空气的作用。