CN202652889U - 自燃煤矸石山综合治理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自燃煤矸石山综合治理系统，包括覆盖在煤矸石山体坡面上的隔离层，所述的隔离层向山体外侧还设有基质层和种子层。隔离层在矸石燃烧部位和矸石未燃烧部位采用不同的结构，矸石燃烧部位的隔离层由山体内侧向外侧分别为矸土石灰隔离层和矸土隔离层；矸石未燃烧部位的隔离层仅为矸土隔离层。本实用新型可有效隔绝氧气，灭火效果彻底，通过分层回填压实加大坡体表面密实度，可防止复燃发生。同时矸土隔离层通过改善矸石山表层环境，增大土壤保水性，为植物生长提供适宜的条件。基质层和种子层可在坡面形成一个网状纤维覆盖保护层，既有利于植物种子萌芽生长，又可以减缓水分蒸发、减少雨水侵蚀。

Description

自燃煤矸石山综合治理系统

技术领域

本实用新型涉及煤矸石山治理，具体一种能够有效灭火和防止煤矸石再次复燃，并有利于植被生长的自燃煤矸石山综合治理系统。

背景技术

矸石山是由大量颗粒状矸石堆积形成的，空气极易在内部流通，导致煤矸石山自燃，严重污染大气、土壤及水环境，造成严重的环境问题和社会问题。因此，必须对煤矸石山进行灭火并植被恢复，解决矿区环境问题。

一、矸石山灭火：现阶段对自燃矸石山的灭火通常采用：1、碱性泥浆深孔注浆，这种方法最大的问题是无法控制浆液在矸石山内流动的方向，也很难将浆液保持在火区内一段时间，往往注入的浆液在阻力最小的地方形成通道，大量的浆液都从这些通道流失，很难形成严密的密封层，灭火效果很差。2、表面覆盖黄土隔氧灭火，这种方法只能降低燃烧强度和污染物排放速率，但灭火成功率不高，其原因一是雨水的冲刷形成侵蚀沟，易造成烟囱效应，加剧了矸石山的自燃；二是矸石山的温度短期内很难降低；三是矸石层与黄土层亲和力不强，易产生滑动，若遇暴雨黄土层会大块滑落，雨水注入矸石山会发生爆炸。 

二、矸石山植被恢复：传统植被恢复多采用挖坑植树的方法。以栽植乔木为主，坡面无植被覆盖，遇暴雨极易造成水土流失，诱发矸石氧化增温，增加自燃的几率；另一方面，乔木地面生物量增加山体载荷，易造成山体滑坡。

发明内容

本实用新型的目的是解决自燃煤矸石山灭火不彻底及植被恢复效果差的问题，本实用新型提供一种自燃煤矸石山综合治理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种自燃煤矸石山综合治理系统，包括覆盖在煤矸石山体坡面上的隔离层，所述的隔离层向山体外侧还设有基质层和种子层。

隔离层可用矸石、黄土压实形成，用来隔绝氧气，防止复燃发生，基质层是根据植物生长特性选择的适合恢复植物生长的营养土壤层，种子层是将种子与黄土、木纤维等的混合物喷播到基质层上形成。

所述的隔离层在矸石燃烧部位和矸石未燃烧部位采用不同的结构，矸石燃烧部位的隔离层由山体内侧向外侧分别为矸土石灰隔离层和矸土隔离层；矸石未燃烧部位的隔离层仅为矸土隔离层。

本实用新型在准确测温的基础上，对煤矸石山体燃烧部位呈穴状、片状等集中的区域采用挖掘机挖除，待挖出的矸石冷却后与黄土、石灰按比例均匀混合，回填于所挖的沟槽底部形成矸土石灰隔离层，矸土石灰隔离层外侧用矸石与黄土按比例均匀混合物回填实形成矸土隔离层。山体其余未燃烧部位采用矸石与黄土均匀搅拌后压实形成矸土隔离层。采用上述层状结构可确保矸石山隔绝氧气，防止复燃发生。

与现有技术相比，本实用新型可有效隔绝氧气，灭火效果彻底，通过分层回填压实加大坡体表面密实度，可防止复燃发生。同时矸土隔离层通过改善矸石表层环境，增大土壤保水性，为植物生长提供适宜的条件。基质层和种子层可在坡面形成一个网状纤维覆盖保护层，既有利于植物种子萌芽生长，又可以减缓水分蒸发、减少雨水侵蚀。本实用新型适宜采用机械化操作完成，成本较低。

附图说明

图1为本实用新型自燃煤矸石山综合治理系统的结构示意图。

图2为矸石山燃烧部位的隔离层的剖面图。

图3为柔性排水渠的结构剖面图。

图中，1-隔离层，2-基质层，3-种子层，4-柔性排水渠，5-挡土墙，6-无纺布覆盖层，101-矸土石灰隔离层，102-矸土隔离层，401-黄土层，402-土工膜，403-土工袋。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型要求保护的技术方案做具体说明。

本实用新型所述的一种自燃煤矸石山综合治理系统，如图1所示，包括覆盖在煤矸石山体坡面上的隔离层1，所述的隔离层1向山体外侧还设有基质层2和种子层3。

所述的隔离层1在矸石燃烧部位和矸石未燃烧部位采用不同的结构，矸石燃烧部位的隔离层1（如图2所示）由山体内侧向外侧分别为矸土石灰隔离层101和矸土隔离层102；矸石未燃烧部位的隔离层仅为矸土隔离层。

在构筑本实用新型所述的自燃煤矸石山综合治理系统时，首先对矸石山进行整治，坡度控制在30度左右，将山体分成几段坡面，每段坡面长20米左右。

确定矸石燃烧部位和未燃烧部位采用“品字形”测温法，即对坡面每隔1.5m成品字形打孔测温，测温深度根据矸石山着火深度而定，测温梯度为1m、1.5m、2.0m，坡面勘测要求每次测温打孔垂直于坡面，保证测温深度。测温打孔采用气动潜孔钻进行施工。

测温结束进行资料汇总，根据测温数据在地形图上绘制温度分布图，标注蓄热区、高温区、燃烧区区域范围及温度。根据勘察的火点的深度、范围实施相应灭火工艺。 

构建隔离层时，先对燃烧部位呈穴状、片状等集中的区域采用挖掘机挖除，开挖深度依据燃烧中心的深度确定。待挖出的矸石冷却后与黄土、石灰以2:1:1的比例均匀混合，回填于所挖的沟槽底部形成矸土石灰隔离层101，在矸土石灰隔离层101外侧用矸石与黄土以2:1的比例均匀混合物回填，回填过程中分层碾压夯实，密实度不小于0.9，形成矸土隔离层102。山体其余未燃烧部位采用挖掘机将垂直坡面深度一米范围的矸石与黄土均匀搅拌后压实，其比例为2矸石：1黄土。

在矸石山困难立地条件下，采用人为干扰措施，加速基础生态系统向目标生态系统的演替过程，通过基质改良，创造适宜植物生长的土壤母质，选择适宜的植物种，以人工诱导的方式逐渐向自然演替的过程发展。

本实用新型借助液力搅拌喷射机实现基质材料层、植物种子层的输送。

基质层2中的基质材料根据植物生长特性选择合适配方，从而形成恢复植物生长所需的营养土壤层，材料主要为：黄土、木纤维、缓施肥、保水剂、粘合剂、蛭石、菌根菌等，将基质材料通过液力搅拌喷射机搅拌混合，均匀地喷射到恢复坡面的隔离层1上，厚度为3-5cm；植物种子的选择模拟植被自然演替规律，即由草灌、乔灌向森林化方向演替，倡导从种子开始的最自然的育林方式，而非人工方式的植树。因为播种苗不仅在表层形成致密的植物群落，主根也特别发达，进一步加固了山体，实现自然演替的目标。具体方法为将花草灌木种子、黄土、木纤维及水等的混合物采用移动式液力搅拌喷射机直接喷射到已喷射好的基质上，喷播厚度为2--3cm形成种子层3，在完成喷射播种的同时能在坡面形成一个网状纤维覆盖保护层，既有利于植物种子萌芽生长，又可以减缓水分蒸发、减少雨水侵蚀。

为了解决排水问题，并有效应对沉降，避免水渠断裂，在煤矸石山体的中部设有柔性排水渠4，柔性排水渠建立在坡面的交汇处。如图3所示，柔性排水渠4包括梯形壕沟，壕沟边及底面覆盖黄土层401，黄土层401上铺设有土工膜402，土工膜402上用土工袋403码放成台阶式坡面。具体的构筑方法是在煤矸石山马道边缘开挖宽上口宽1.5m、下底宽1m、高1m的梯形壕沟，壕沟边及底面回填黄土，夯实后形成下上口宽1.0m、下底宽0.6m、高0.6m的梯形排水渠，将土工膜402平展铺设，土工,402上方码放土工袋403，土工袋403尺寸一般为 40cm×80cm，土工袋403装土压实，层层码放相互压实形成台阶式坡面，利于排水。

如图1所示，在煤矸石山体的中部和底部设有挡土墙5，挡土墙5为浆砌石挡墙，防止煤矸石山坍塌、滑坡，引发灾难。

所述的种子层3外部还设有无纺布覆盖层6。在完成远程喷射播种植被恢复后用无纺布完全覆盖，可以降低雨水冲刷、缓解阳光曝晒，减缓水分蒸发，保持土壤湿润度，夏季降低地表温度的作用，促进植物的萌芽生长。

完成上述结构的构筑后要注意养护管理，在煤矸石山植被恢复完成后的１～２年时间里应该加强水肥管理。喷射播种三个月后实现完全植被覆盖，一到两年后豆科草本逐步退化，灌木渐次生长，形成和谐、统一的自然演替的生态环境。 

Claims (5)

1.一种自燃煤矸石山综合治理系统，包括覆盖在煤矸石山体坡面上的隔离层（1），其特征在于：所述的隔离层（1）向山体外侧还设有基质层（2）和种子层（3）。

2.根据权利要求1所述的自燃煤矸石山综合治理系统，其特征在于：所述的隔离层（1）在矸石燃烧部位和矸石未燃烧部位采用不同的结构，矸石燃烧部位的隔离层（1）由山体内侧向外侧分别为矸土石灰隔离层（101）和矸土隔离层（102）；矸石未燃烧部位的隔离层仅为矸土隔离层（102）。

3.根据权利要求1或2所述的自燃煤矸石山综合治理系统，其特征在于：在煤矸石山体的中部设有柔性排水渠（4），柔性排水渠（4）包括梯形壕沟，壕沟边及底面覆盖黄土层（401），黄土层（401）上铺设有土工膜（402），土工膜（402）上用土工袋（403）码放成台阶式坡面。

4.根据权利要求1或2所述的自燃煤矸石山综合治理系统，其特征在于：在煤矸石山体的中部和底部设有挡土墙（5）。

5.根据权利要求1所述的自燃煤矸石山综合治理系统，其特征在于：所述的种子层（3）外部还设有无纺布覆盖层（6）。

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