煤礦采空區(qū)與火燒區(qū)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理畢業(yè)論文

1、<p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　第二章 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件3</p><p>　　2.1大路峁煤礦礦區(qū)概況3</p><p>　　2.2大路峁煤礦地質(zhì)環(huán)境條件3</p><p>　　第三章 礦區(qū)基本情況及治理的必要性14</p><p>

2、;　　3.1礦區(qū)開采歷史14</p><p>　　3.2礦區(qū)采空區(qū)和自燃火燒區(qū)現(xiàn)狀14</p><p>　　3.3剩余殘煤儲量15</p><p>　　3.4自燃火燒區(qū)和采空區(qū)治理的必要性16</p><p>　　第四章 治理方案18</p><p>　　4.1治理原則18</p><

3、p>　　4.2治理的外部條件18</p><p>　　4.3治理方案的比選19</p><p>　　4.4治理程序20</p><p>　　4.5內(nèi)、外排土場及臨時堆場23</p><p>　　第五章 治理工程26</p><p>　　5.1 治理工程量及殘煤剩余量26</p>&l

4、t;p>　　5.2 內(nèi)外排土場邊坡穩(wěn)定性分析28</p><p>　　5.3 防排水工程30</p><p>　　5.4 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程31</p><p>　　第六章 生態(tài)綜合治理34</p><p>　　6.1 生態(tài)現(xiàn)狀34</p><p>　　6.2 生態(tài)恢復(fù)34</p&

5、gt;<p><b>　　致 謝40</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)41</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1選題依據(jù)</b></p><p>　　大路峁煤礦煤層埋

6、藏較淺，地表煤層露頭多、面積大，局部區(qū)域沒有進(jìn)行有效的處理，氧化時間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自燃發(fā)火期，遇氧即可形成自燃。且有向更大的范圍蔓延的趨勢。同時，礦區(qū)內(nèi)小窯開采方式為“房柱式”，采煤后采空區(qū)四通八達(dá)，自燃發(fā)火面積大，井下滅火無法進(jìn)行。雖然當(dāng)?shù)卣畬细G進(jìn)行了封閉，組織了專門的巡邏隊(duì)巡邏，并采取了多種措施，但仍然不能絕對保證社會人員的人身安全，也無法阻止火區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)大，存在著重大安全隱患。煤炭自燃不僅威脅火區(qū)的煤炭資源，而且通過火區(qū)蔓延，危

7、及周邊煤炭資源，對煤炭資源造成極度浪費(fèi)，同時也嚴(yán)重影響礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境及鄰近礦區(qū)的生產(chǎn)安全。區(qū)內(nèi)大面積的自燃發(fā)火吞噬著寶貴的煤炭資源，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時污染了大氣環(huán)境，造成部分地表植被枯死。因此防滅火問題迫切急需解決。</p><p>　　煤炭采空區(qū)經(jīng)過一段時間后會形成塌陷，對采煤塌陷區(qū)進(jìn)行綜合治理普遍認(rèn)為是一個世界難題。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的治理模式主要為采煤塌陷穩(wěn)沉后進(jìn)行治理，即采煤塌陷—補(bǔ)償損失—塌陷地閑置—

8、治理。 塌陷區(qū)治理工作始終面臨著等“穩(wěn)沉條件”成熟后再治理的尷尬局面。這種治理模式在淮北地區(qū)存在的主要問題是：一是在塌陷過程中土地資源始終處于閑置狀態(tài)，不能有效利用；二是大規(guī)模土地塌陷后再進(jìn)行復(fù)墾，不僅給復(fù)墾治理工程帶來很大困難，治理費(fèi)用也較高；三是耕作層難以保護(hù)和利用。塌陷地表積水后再作復(fù)墾，熟土白白陷入水中，治理時無法取土，浪費(fèi)了大量的土壤資源；四是傳統(tǒng)模式復(fù)墾的耕地質(zhì)量較差，復(fù)墾后的耕地需要一段時期熟化和改良才能耕種。</p

9、><p>　　1.2主要研究流程內(nèi)容梗概</p><p><b>　?。?）研究對象：</b></p><p>　　本課題的探究對象為府谷縣溝門鎮(zhèn)的大路峁煤礦，其因煤層埋藏較淺，被溝谷分割，煤層露頭多，煤層上部覆蓋層薄，煤層上覆巖層風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，從而形成多處地表煤層自燃火區(qū)。</p><p><b>　?。?）研究

10、目的：</b></p><p>　　煤礦自燃火區(qū)對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了極大的破壞和污染，而且對煤礦當(dāng)前及以后的開發(fā)將造成很多不安全因素和危害，同時也造成煤炭資源的浪費(fèi)。故本次研究欲達(dá)到以下目的：有效解決煤礦自燃火燒隱患區(qū)安全隱患，對釆空區(qū)的治理能夠有效的保護(hù)土地，遏制山體滑坡、水土流失、泥石流等，提升礦山企業(yè)本質(zhì)安全水平，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全；有效解決煤礦自燃火燒隱患區(qū)安全隱患，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)和礦山

11、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理良性循環(huán)發(fā)展；通過對煤礦自燃火災(zāi)隱患區(qū)綜合治理，改善人民群眾生產(chǎn)生活條件，推進(jìn)礦區(qū)新農(nóng)村建設(shè)，構(gòu)建和諧村礦關(guān)系，維護(hù)礦區(qū)群眾根本利益和長遠(yuǎn)生計(jì)。</p><p>　　第二章 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件</p><p>　　2.1大路峁煤礦礦區(qū)概況</p><p>　　陜西大路峁煤礦有限責(zé)任公司位于府谷縣城西北部50km處，行政區(qū)劃隸屬府谷縣 廟溝門鎮(zhèn)

12、管轄。大路峁煤礦有簡易公路與南北通過的野（蘆溝）～大（昌汗）相接，在野蘆溝相接府（谷）～店（塔）一級公路，神（木）～朔（州）、神（木）～包（頭）鐵路分別從礦井以南和以西通過，外圍交通較為方便。大路峁煤礦位于陜北侏羅紀(jì)煤田廟哈孤礦區(qū)安山井田南部的地方煤礦開采區(qū)之內(nèi)，開采區(qū)面積為1.405km2，地理坐標(biāo)：東經(jīng)110°47′32″～110°48′36″，北緯39°13′48″～39°14′44″。煤礦

13、開采深度1150～1128m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為9萬噸/年，開采5-2煤層，整合后擬改擴(kuò)建為45萬噸/年。大路峁礦區(qū)治理區(qū)包括兩部分治理區(qū)，其中1號治理區(qū)位于大路峁煤礦井田東北角大石崖溝東側(cè)，面積為10.5萬m2，2號治理區(qū)位于大路峁煤礦井田東南部新莊則村，面積為57.7萬m2。</p><p>　　2.2大路峁煤礦地質(zhì)環(huán)境條件</p><p><b>　　2.2.1地形地貌<

14、/b></p><p>　　治理區(qū)位于陜北黃土高原與毛烏素沙漠的接壤地帶，地貌單元屬黃土丘陵溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)除溝內(nèi)有延安組地層出露外，大部分被第四系風(fēng)積沙和黃土覆蓋。區(qū)內(nèi)最低海拔為1218.20m，最高海拔為1342.80m，相對高差124.60m。</p><p>　　黃土丘陵溝壑主要分布在礦區(qū)中部，約占全區(qū)面積的60%，組成物質(zhì)主要是粉砂、粉土，且以粉質(zhì)粘土為主。由于雨水的沖蝕作用，

15、梁峁坡面沖溝發(fā)育，溝谷直立，黃土見垂直節(jié)理。溝梁相間，地形支離破碎，水土流失嚴(yán)重。坡面平緩區(qū)為耕地，其余主要為林區(qū)和草地。</p><p>　　溝谷地貌主要分布礦區(qū)北部和西部的大西溝溝谷平直寬闊，谷地寬30～200m，河谷呈明顯的U型，一級階地發(fā)育，高出河床1～3m，由沖積松散堆積物與風(fēng)積沙組成。</p><p>　　2.2.2氣象與水文</p><p>　　本區(qū)地

16、處我國西部內(nèi)陸，屬于典型的中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷，春季多風(fēng)，夏季炎熱，秋季涼爽，四季冷熱多變，晝夜溫差懸殊，干旱少雨，蒸發(fā)量大，降雨多集中于7～9等月份。全年無霜期短，10月初上凍，次年4月解凍。據(jù)榆林市榆陽區(qū)氣象站1951～2001年多年氣象資料，區(qū)內(nèi)年平均氣溫8.8°C，極端最低氣溫－29.7°C、極端最高氣溫38.6°C，最熱為7月份，平均23.9°C，最冷為1月份，平均－8.

17、4°C。當(dāng)?shù)匕滋?、黑夜溫差大氣候多變?lt;/p><p>　　區(qū)內(nèi)多年平均降水量394.6mm，最大降水量849.6mm（1967年），年最小降水量227.7mm(1972年）；多年平均蒸發(fā)量1973.8mm。降水主要集中在7～9月份，占全年降水總量的69%，尤以8月份最多，平均降水量為132.5mm，約占全年降水總量的25%，并多以暴雨形式出現(xiàn)，易形成洪水。</p><p>&l

18、t;b>　　2.2.3地層巖性</b></p><p>　　煤礦區(qū)內(nèi)地形切割強(qiáng)烈、呈溝壑梁峁地勢，山梁、緩坡大部分被第四系黃土和新近紀(jì)紅土所覆蓋，溝谷、陡坡均為基巖出露區(qū)。根據(jù)以往鉆孔揭露及地表填圖觀測，地層由老至新有：三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y)、侏羅系下統(tǒng)富縣組（Jlf)、侏羅系中統(tǒng)延安組(J2y)、新近紀(jì)靜樂組（N2j)、及第四系（Q)，現(xiàn)分述如下：</p><p>

19、　?。?）三疊系上統(tǒng)永坪組（T3y)</p><p>　　永坪組是侏羅系含煤地層的基底，與上覆侏羅系下統(tǒng)富縣組呈不整合（或假整合）接觸。據(jù)區(qū)域資料該套地層全層厚度一般80～200m。巖性為一套灰綠色巨厚層狀中、細(xì)粒長石石英砂巖，含大量云母及綠泥石，局部含有石英礫、灰綠色泥質(zhì)包體及黃鐵礦結(jié)核，發(fā)育大型板狀交錯層理、楔形層理、個別塊狀層理及波狀層理。因該組地層上部剝蝕風(fēng)化，故頂面起伏不平，局部地面的砂巖因風(fēng)化呈淺灰白

20、色，向下逐漸過渡到灰綠色。</p><p>　?。?）侏羅系下統(tǒng)富縣組（Jlf)</p><p>　　富縣組是在起伏不平的永坪組基底上開始沉積的，因此其厚度變化較大，區(qū)內(nèi)未進(jìn)行全層控制，零星出露于礦區(qū)西部大西溝等溝谷中，一般厚度10～30m，局部厚度達(dá)50m以上，與下伏永坪組地層呈假整合接觸。本組為河流相、湖泊相沉積，根據(jù)其沉積特征和巖性組合大致將富縣組劃分為兩個亞旋回。其中，下亞旋回的下

21、部巖性主要為粗粒石英砂巖、含礫粗粒石英砂巖，夾有石英細(xì)礫巖，其次為中粒、細(xì)粒長石石英砂巖。局部地段底部發(fā)育有礫巖，礫石成分有脈石英、燧石及硅質(zhì)巖組成，礫石直徑從幾至150mm不等，磨圓度中等，分選性差，填隙物為中細(xì)砂及粉砂，上部為灰綠色、灰褐色、紫雜色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，局部為灰黑色、深灰色砂紙泥巖；上亞回旋的下部及中部為巨厚層狀灰白色粗粒長石石英砂巖、含礫粗粒砂巖，夾中粒細(xì)粒長石石英砂巖，頂部為灰綠色、紫雜色粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，局部地段在

22、頂部夾黑色泥巖及煤線，塊狀層理，含植物化石及葉肢介化石。</p><p>　?。?）侏羅系中統(tǒng)延安組（J2y)</p><p>　　延安組為本區(qū)含煤地層，區(qū)內(nèi)煤系地層大部分被剝蝕，僅保留下部第一段殘存厚度， 一般厚度16.4～80.6m，平均厚度35.2m。該組總體為一套河流～湖泊～湖泊三角洲相碎屑巖沉積，巖性組合為灰、灰白色砂巖，灰黑、黑色粉砂巖、泥巖夾煤層、炭質(zhì)泥巖及油頁巖，偶夾透鏡狀

23、泥灰?guī)r、或球狀菱鐵礦及菱鐵質(zhì)砂巖、蒙脫質(zhì)粘土巖，其宏觀特征如下：砂巖以細(xì)~中粒砂巖居多，少量粗粒或含礫砂巖，且多集中在5-2煤層的上部與該組底部；細(xì)碎屑巖以粉砂巖占優(yōu)勢，泥巖多局限于個別層位，厚度較薄，一般為煤層頂?shù)装?；常見泥灰?guī)r透鏡體、菱鐵質(zhì)砂泥巖，砂巖多鈣質(zhì)交結(jié)，沉積上反映弱堿性水介質(zhì)環(huán)境。</p><p>　?。?）新近紀(jì)上新統(tǒng)靜樂組（N2j)</p><p>　　分布于各支溝溝腦，

24、主要由紅色粘土構(gòu)成，上部紅色粘土層中含有稀少的鈣質(zhì)結(jié)核。以棕紅色區(qū)別于第四系古土壤層。下部鈣質(zhì)結(jié)核增多，似有連續(xù)層狀鈣質(zhì)結(jié)核層，出露地段可見10～30多個鈣質(zhì)結(jié)核層（單層厚10～30cm不等），含有三趾馬化石碎塊。底部為雜色巨厚層狀粗碌巖層，其成分為砂巖、石英等。局部見砂巖漂石，厚一般在1～1.5m，最厚可達(dá)3.1m。其上見有厚約1.2m的淺紫紅色含礫粗砂巖，以石英組成為主，分選性、磨圓度差，主要為砂質(zhì)膠結(jié)，次為鈣質(zhì)膠結(jié)，具有沖洪積相特

25、征，但在區(qū)內(nèi)出露不普遍。鉆孔揭露厚度0～64.9m，平均厚度32.2m。本組地層因含三趾馬及其它動物骨骼化石而稱之為“三趾馬紅土”，與下伏侏羅系中統(tǒng)延安組呈不整合接觸。</p><p><b>　?。?）第四系（Q)</b></p><p>　　中更新統(tǒng)離石組（Q1)廣泛分布于區(qū)內(nèi)大部分坡面，巖性在坡面主要為風(fēng)成黃土。據(jù)鉆孔揭露及填圖資料，厚度0～91.3m，平均厚度

26、36.5m。最大厚度在東北部梁峁一帶，厚度變化大且不穩(wěn)定。西部及北部局部地段形成無土區(qū)，西北部呈零星片狀分布，厚度約10m。巖性以灰黃色、棕黃色亞粘土、亞砂土為主，其中夾多層古土壤層，含分散狀鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑一般3～5cm，最大為20cm，具垂直裂隙，古沖溝發(fā)育，與下伏地層呈不整合接觸。</p><p>　　全新統(tǒng)沖積層（Q4al）主要分布在炭窯溝、古城溝、小井溝、老莊溝及大的溝谷中，主要為全新統(tǒng)沖積、洪積砂、粉砂

27、、粘土及礫石等松散堆積物。巖性以灰黃色、灰褐色細(xì)砂、粉砂、亞砂土和亞粘土為主，含少量腐植土，底部多數(shù)含有礫石層，礫石直徑3～4cm,分選性、磨圓度差，其厚度0～13m，一般2～6m，與下伏地層呈不整合接觸。</p><p>　　2.2.4地質(zhì)構(gòu)造與地震</p><p>　　陜北侏羅紀(jì)煤田位于中朝大陸板塊之西部、鄂爾多斯拗陷盆地伊陜單斜區(qū)之內(nèi)，基底為堅(jiān)固的前震旦系結(jié)晶巖系，印支期及其后的歷次

28、構(gòu)造運(yùn)動對礦區(qū)的影響主要表現(xiàn)為垂直升降運(yùn)動，形成一系列的假整合面或小角度的不整合面。據(jù)區(qū)域資料，基底中主要存在吳堡靖邊EW向、保德吳旗NE向、榆林西神木西NE向構(gòu)造帶，對煤田的形成及分布具有一定的控制作用。神府礦區(qū)構(gòu)造單元處于鄂爾多斯地臺二級構(gòu)造單元～伊（克昭盟）陜（西）單斜東緣中部。由于基底是堅(jiān)固的前震旦系結(jié)晶巖系，故中生代以來，地史上歷次構(gòu)造運(yùn)動對本區(qū)影響甚微，表現(xiàn)在以垂向運(yùn)動為主，僅形成一系列沉積間斷假整合面，礦區(qū)構(gòu)造極其簡單，沒

29、有褶皺，傾角1°左右大單斜層。</p><p>　　大路峁礦區(qū)為向南傾斜的單斜構(gòu)造，局部發(fā)育寬緩的波狀起伏，傾向SW，傾角1～3°。5-2煤層底板標(biāo)高一般在1128～1150m之間，最低1116m，近于水平地層，起伏較小，西北部地勢較高，沿溝谷煤層出露較多，剝蝕范圍較大。礦區(qū)南部與沙梁井田分界處發(fā)育一條較大的正斷層（F1)，斷層走向98～123°，傾向188～213°，一般

30、傾角65～70°，局部75～80°，近直立，斷層落差約70～140m，近東西向分布，東西延伸大于20km，延伸至礦區(qū)外圍。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)落差大于30m的斷層及小斷層。礦區(qū)總體構(gòu)造上簡單，同時，治理區(qū)也沒有發(fā)現(xiàn)巖漿巖侵入，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度屬簡單類型。</p><p>　　本區(qū)位于鄂爾多斯臺向斜寬緩的東翼～陜北斜坡上，地殼活動相對微弱。據(jù)歷史記載僅公元1448年在榆林發(fā)生過4.7級地震，烈度為6度；1

31、621年5月在府谷孤山一帶發(fā)生過6.7級地震，烈度為6度，此后再未發(fā)生過4級以上地震。鄰?。▍^(qū)）曾發(fā)生過其它一些較大地震，本區(qū)僅為有感區(qū)，如1996年5月30日，距本區(qū)約350公里的內(nèi)蒙古包頭市發(fā)生6.4級地震，本區(qū)僅有震感。近百年來本區(qū)從未發(fā)生過大的地震，雖有幾次小的地震，但烈度僅在2.5度，屬無震區(qū)。根據(jù)《陜西省工程抗震設(shè)防烈度圖》（1993年10月）的烈度劃分，本區(qū)基本地震烈度為VI度。依據(jù)《地震動峰值加速度區(qū)劃圖》礦區(qū)的地震動峰

32、值加速度為0.05g。常發(fā)生小滑坡、豐水期發(fā)生泥沙流等地質(zhì)災(zāi)害。</p><p><b>　　2.2.5煤層</b></p><p>　　由于沖刷剝蝕等原因，該區(qū)僅保存部分延安組第一段，殘留厚度一般小于40m，且厚度變化較大，其主要巖性為灰白色中細(xì)粒砂巖，灰色泥質(zhì)粉砂巖、深灰色泥巖等。砂巖的走向和傾向均相變較大，不穩(wěn)定，含穩(wěn)定的可采煤層5-2煤。延安組第一段(J2y)

33、局部殘留，厚度保存不全，大部分被剝蝕，段厚16.6～80.6m，平均厚度35.18m，含穩(wěn)定可采的5-2煤層。該段為濱淺湖相沉積，巖性總體呈下粗上細(xì)正粒序，中、下部巖性多以灰～灰白色細(xì)粒砂巖、中粒長石石英砂巖為主，夾有粉砂巖、砂質(zhì)泥巖，具交錯層理、均勻?qū)永恚簧喜繋r性以灰色粉砂巖為主，夾細(xì)粒砂巖、泥巖、炭質(zhì)泥巖及煤層，具波狀層理、小型交錯層理。根據(jù)以往區(qū)域沉積環(huán)境的研究成果，結(jié)合本區(qū)鉆孔資料分析，延安組第一段沉積時有淺湖存在，在填平淺湖之

34、后，沼澤平原發(fā)育，形成5-2號煤層聚積。</p><p>　　2.2.6水文地質(zhì)特征</p><p>　　區(qū)內(nèi)水系較發(fā)育，較大河流有礦區(qū)西部的大西溝，礦區(qū)緊鄰大西溝支溝崔家溝，以上河流多為季節(jié)性河流，流量隨地表降水變化極大。</p><p>　?。?）含（隔）水層水文地質(zhì)特征</p><p>　　a．第四系全新統(tǒng)沖、洪積層孔隙潛水含水層（Q4

35、al）：近代河床沖、洪積物，巖性主要由礫石、砂質(zhì)粘土組成，未膠結(jié)。該層呈帶狀及串珠狀分布于治理區(qū)內(nèi)崔家溝中，含水層厚度2～6m，巖性多為亞砂土加砂層，底部為砂礫石層，透水性較差。</p><p>　　b．第四系中上更新統(tǒng)黃土孔隙潛水含水層（Q2）：巖性為淺棕黃色砂質(zhì)粘土，夾鈣質(zhì)結(jié)核層，垂直節(jié)理發(fā)育，疏松，中密～稍密，具孔隙，受流水侵蝕切割構(gòu)成黃土區(qū)特有的地貌，厚度0～91.3m不等，一般梁厚，溝谷薄且寬度較窄，厚

36、度約36m。</p><p>　　c．新近紀(jì)上新統(tǒng)靜樂組相對隔水層（N2j）：出露于崔家溝中、上游谷坡上，巖性為淺紅色～褐紅色粘土，亞粘土，夾多層白色韓質(zhì)結(jié)核，底部常見1～2m厚的礫石層，多已膠結(jié)成礫巖。粘土致密，持水性好，透水性弱，厚度變化大，孔隙裂隙均不發(fā)育，為礦區(qū)內(nèi)較好的局部相對隔水層。</p><p>　　d．侏羅系中統(tǒng)延安組裂隙、孔隙含水層（J2y）：延安組地層廣泛出露于崔家溝溝

37、內(nèi)，鉆孔揭露厚度16.4～80.6m。巖性主要為細(xì)、中、粗粒砂巖、泥巖及煤在梁峁區(qū)頂部風(fēng)化帶裂隙、孔隙發(fā)育，在豐水期只能起到暫時儲水作用，但因多在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，處于臨空狀態(tài)，又因延伸深度淺，連片性小，故地下水多被疏干或水量很小，屬水量貧乏區(qū)。溝谷基巖風(fēng)化帶，水量較大，而下伏正?；鶐r含水層較薄，補(bǔ)給來源不足，水量貧乏，含水層普遍含水微弱。</p><p>　　e．侏羅系下統(tǒng)富縣組砂巖裂隙含水層（J2f）：出露

38、于崔家溝溝谷中，巖性為淺灰色砂巖和紫雜色泥巖不等厚互層，含水層為灰白色中厚層狀中粗粒長石、石英砂巖及含礫粗粒砂巖，鉆孔揭露厚度1～82.6m，一般厚度10～30m，水量甚微，為弱富水含水層。</p><p>　　（2）地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件</p><p>　　第四系沖、洪積層潛水含水層，主要沿溝谷分布，大氣降水為主要補(bǔ)給來源，其次接受河谷兩岸地下水的側(cè)向補(bǔ)給。與河流地表水存在互補(bǔ)關(guān)

39、系，一般豐水期地表水補(bǔ)給地下水，枯水期地下水補(bǔ)給地表水。河谷區(qū)潛水徑流方向主要受微地形控制，沿分水嶺多向西偏南、東側(cè)多向東方向徑流，平直地段一般與河床斜交，河曲地段在泥巖隔水層阻隔下，以下降泉形式排泄。</p><p>　　第四系黃土孔隙潛水含水層，出露于崔家溝溝谷的邊坡地段，大面積分布于梁峁地帶，大氣降水為主要補(bǔ)給來源，由于含水層受地貌、巖性及本區(qū)氣象條件等影響，使大氣降水在黃土梁峁區(qū)不易大量滲入補(bǔ)給潛水含水層

40、，只有在雨季有少量不連續(xù)補(bǔ)給。由于新近紀(jì)紅土對含水層的隔水作用及溝谷水系控制，徑流方向變化大，總趨勢是自分水嶺從地勢較高的梁峁頂部及斜坡向溝源、谷坡邊岸、溝谷中心運(yùn)動，在谷坡下部和底部以下降泉形式排泄。</p><p>　　碎屑巖裂隙孔隙含水層，區(qū)內(nèi)溝谷基巖裸露面積較大，基巖風(fēng)化裂隙發(fā)育，局部地段覆蓋松散層厚度很薄，這種條件不僅為潛水的補(bǔ)給創(chuàng)造了良好的條件，也為大氣降水、地表水和潛水順層補(bǔ)給承壓水創(chuàng)造了條件。該層

41、潛水在裸露區(qū)接受地表水、大氣降水補(bǔ)給，在覆蓋區(qū)接受上部潛水的補(bǔ)給，由于風(fēng)化帶含水層的潛水運(yùn)移狀況受地形控制，主要排泄于深切的溝谷底部河流中。在崔家溝內(nèi)承壓水由北東向南西順層徑流，其排泄方式為承壓頂板被溝谷切穿而混入潛水或形成水泉。因巖層孔隙度大，主要直接充水含水層為各煤層頂板砂巖裂隙水，據(jù)水文孔抽水資料，礦區(qū)內(nèi)沒有流量大于1L/s水泉，說明本區(qū)富水性極弱，地下水補(bǔ)給條件差，水文地質(zhì)條件簡單。同時，主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利

42、于自然排水。</p><p>　　（3）礦床充水因素分析</p><p>　　依據(jù)本區(qū)水文地質(zhì)條件及煤層上覆基巖結(jié)構(gòu)類型，礦井充水方式可分為直接充水和間接充水兩種，它們均具有一定的充水水源和充水途徑。</p><p>　　大氣降水是地下水及地表水的補(bǔ)給來源，礦床充水都直接或間接與大氣降水有關(guān)。區(qū)內(nèi)多年平均降水447.12mm，且多集中在7～9月份，占全年降水量的55

43、.5%，最大日降水量819.1mm。據(jù)小窯調(diào)查，礦井涌水量隨季節(jié)有不同的變化，其一般滯后半天至一天時間，故大氣降水為礦井充水的間接水源。</p><p>　　區(qū)內(nèi)地表水體主要是大西溝河水，尤其是溝谷區(qū)段，礦層開釆后的溝谷區(qū)成為冒裂貫通的嚴(yán)重地段，豐水期溝流水將沿裂縫潰入采空區(qū)，易造成淹井事故。局部地段導(dǎo)水裂隙帶與風(fēng)化裂隙帶溝通，地表水通過風(fēng)化裂隙帶進(jìn)入礦坑，成為間接充水水源。</p><p&g

44、t;　　區(qū)內(nèi)地下水極不豐富，煤系地層含水層是煤層的直接充水含水層，侵蝕基準(zhǔn)面以上煤層頂板砂巖含水層，水量小，富水性弱，開采易于排水。當(dāng)煤層開采過程中，冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶與風(fēng)化裂隙潛水溝通時，使其成為直接（或間接）充水水源。</p><p>　　據(jù)生產(chǎn)及廢棄的小窯調(diào)查顯示，煤層頂板巖性以粉砂巖、細(xì)粒砂巖為主，其次為泥巖，裂隙不發(fā)育，其含水量較為貧乏，礦井涌水量較小。對眾多小窯調(diào)查礦坑涌水量一般15～50m3/d，各

45、小窯沒有發(fā)生突水事故，因此煤層剝挖過程中不會對剝挖工作面及生產(chǎn)人員造成威脅，剝挖過程中只需布設(shè)臨時排水設(shè)備。</p><p>　　2.2.7工程地質(zhì)特征</p><p>　　根據(jù)巖土體工程地質(zhì)特征，可將整治區(qū)區(qū)內(nèi)巖土體分為四大類七個巖組，如表所示?，F(xiàn)分述如下：</p><p>　　表2-3巖土體工程地質(zhì)分類表</p><p><b&g

46、t;　?。?）松散沙層組</b></p><p>　　分布于礦區(qū)低洼溝谷部位，大西溝、崔家溝溝谷中，厚度小，范圍小，孔隙率大，承載力低，穩(wěn)定性差。</p><p><b>　　（2）土層組</b></p><p>　　包括第四系中、上更新統(tǒng)離石組、新近系上新統(tǒng)靜樂組。區(qū)內(nèi)黃土受水流侵蝕作用，梁峁區(qū)沖溝發(fā)育，坡陡谷深，地形支離破碎，谷

47、坡多見坍塌形成陡坎，溝頭可見潛蝕現(xiàn)象。據(jù)區(qū)內(nèi)施工資料，塑限19.3%，液限33.2%，天然含水率29.5%，液性指數(shù)0.76，為粉土或粉質(zhì)粘土。黃土孔隙比大，結(jié)構(gòu)疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，一般多不具濕陷性，但易被地表水流沖蝕而引起坍塌，浸水易失穩(wěn)。</p><p>　　紅土層分布于黃土下部，多出露于溝谷、谷坡一帶，鉆孔揭露厚度10.3～4.9m，一般厚32m左右，較致密，可塑性強(qiáng)于黃土，承載力低，穩(wěn)定性差。加之弱面，分

48、布于邊坡地段時易發(fā)生變形。據(jù)有關(guān)資料，紅土滲透系數(shù)僅4.47×10－3cm/s，孔隙率6.0%，隔水能力強(qiáng)。</p><p><b>　?。?）燒變巖組</b></p><p>　　包括不同燒變程度的砂巖、粉砂巖、泥巖等，蜿蜒鋸齒狀斷續(xù)分布于煤礦西部溝谷～兩側(cè)，一般自燃深度20～50m。煤層自燃后，引起的破碎帶和裂隙密集帶厚度一般達(dá)10～30m。發(fā)育的張性裂

49、隙縱橫交錯，由片狀、塊狀、渣狀等燒變巖塊共同組成的燒變巖體。巖塊之間無粘結(jié)力，巖石質(zhì)量極劣，穩(wěn)定性很差，單塊巖體具有較好的力學(xué)強(qiáng)度，隨燒變程度的不同，巖體的工程地質(zhì)性質(zhì)亦有所差異，據(jù)鄰區(qū)資料，巖石燒變后容重減少，比重增大，孔隙率增加，熔融巖的抗壓、抗剪強(qiáng)度增大，燒變較嚴(yán)重的巖石抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度減小。</p><p><b>　?。?）風(fēng)化巖組</b></p><p&g

50、t;　　據(jù)鉆孔統(tǒng)計(jì)風(fēng)化巖組厚度5.4～25.5m，平均厚度11.3m，由上到下風(fēng)化程度逐漸減弱，強(qiáng)風(fēng)化帶原巖結(jié)構(gòu)破壞，疏松破碎，孔隙率大，含水率高，粘土礦物含量逐漸增加，在巖體結(jié)構(gòu)面中富集粘土礦物形成軟弱夾層，對巖體的強(qiáng)度和破壞具有控制作用。遇水易膨脹，多數(shù)巖石遇水短時間內(nèi)全部崩解或沿裂隙離析，巖體完整性差。</p><p><b>　　（5）煤巖組</b></p><p

51、>　　5-2煤層平均飽和抗壓強(qiáng)度為4.03MPa，平均干燥抗壓強(qiáng)度為14.32MPa，軟化系數(shù)0.28，平均飽和抗拉強(qiáng)度為0.77MPa。</p><p>　?。?）粉砂巖、泥巖及互層巖組</p><p>　　本巖組是煤系地層的主要巖組，與煤層開采有直接關(guān)系，由粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖及薄煤層等組成，多出現(xiàn)于煤層頂?shù)装?。巖石含有較高的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)，發(fā)育較多的水平層理、小

52、型交錯層理、節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面。干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度為16.01～88.50MPa，平均值為47.63MPa，飽和抗壓強(qiáng)度5.78～47.51MPa，平均值為26.28MPa，屬半堅(jiān)硬巖石。浸水或長時間暴露于空氣中巖石多沿層理方向離析成薄片，軟化系數(shù)平均值0.57，表現(xiàn)出穩(wěn)定性較差的特點(diǎn)。RQD值平均為54.4%，巖石質(zhì)量中等，巖體質(zhì)量中等完整。</p><p><b>　　（7）砂巖組</b&g

53、t;</p><p>　　本巖組以中、細(xì)粒砂巖為主，次為粗粒砂巖，多形成煤層的老頂或老底。原生結(jié)構(gòu)面一般有塊狀層理、大型板狀交錯層理，單層厚度大，構(gòu)造結(jié)構(gòu)面不發(fā)育。飽和抗壓強(qiáng)度為4.24～47.94MPa，平均28.46MPa，軟化系數(shù)0.43～0.76。RQD平均值89%，巖石質(zhì)量優(yōu)，巖體較完整，為區(qū)內(nèi)穩(wěn)定性較好的巖組。</p><p>　　第三章 礦區(qū)基本情況及治理的必要性</

54、p><p><b>　　3.1礦區(qū)開采歷史</b></p><p>　　通過調(diào)查和現(xiàn)場問詢，1和2號治理區(qū)各存在1處小煤窯開采5-2煤，生產(chǎn)技術(shù)落后，設(shè)備簡單，開采方式大多為人工刻槽打眼放炮取塊煤為主，小四輪拖拉機(jī)出煤，露天堆放，一般均為全層開釆。工作面寬度一般6m左右，安全煤柱一般5m左右，采高1.5～2m，小煤窯為10余年內(nèi)非法開釆所形成，開采深度一般在30m以上，現(xiàn)

55、已被當(dāng)?shù)卣婪P(guān)閉（爆破封口）。</p><p>　　3.2礦區(qū)采空區(qū)和自燃火燒區(qū)現(xiàn)狀</p><p>　　1號治理區(qū)范圍內(nèi)主要可采煤層為5-2煤層，埋藏深度最深約50m，最淺為20m。煤層底板標(biāo)高為+1128～+1150m?？刹珊穸葹?.0～2.2m，平均厚度2.1m，煤層厚度變化不大，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，屬穩(wěn)定型、易自燃煤層。</p><p>　　

56、2號治理區(qū)范圍內(nèi)主要可采煤層為5-2煤層，埋藏深度最深約為50m，最淺約為10m。埋藏煤層底板標(biāo)高為+1130～+1155m?？刹珊穸葹?.5～1.7m，平均厚度1.5m，煤層厚度變化不大，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，屬穩(wěn)定型、易自燃煤層。</p><p>　　3.2.1采空區(qū)分布范圍</p><p>　　大路峁煤礦自上世紀(jì)90年代進(jìn)行開釆，目前已經(jīng)形成多處大范圍的采空區(qū)，其中在1號和

57、2號治理區(qū)內(nèi)各存在1處釆空塌陷區(qū)。</p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，1號治理區(qū)范圍的西側(cè)有小煤窯1處，采空區(qū)面積為2043m2。在治理區(qū)范圍的中部有采空塌陷1處，釆空面積為65326.92m2，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)地表出現(xiàn)地面沉陷及地裂縫等現(xiàn)象。2號治理區(qū)范圍的北部有小煤窯1處，采空區(qū)面積為9016m2。在治理區(qū)范圍的中部有采空塌陷1處，采空面積為35.47萬m2，現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)地表出現(xiàn)地面沉陷及地裂縫等現(xiàn)象。</

58、p><p>　　3.2.2自燃火燒區(qū)分布范圍</p><p>　　礦區(qū)內(nèi)煤層主要沿溝邊自燃，隨著向覆蓋區(qū)的延伸，煤層自燃隨之變?nèi)醪②呌诩鉁纭，F(xiàn)場調(diào)查1號治理區(qū)北側(cè)溝道出露大量燒變巖，且在火燒區(qū)邊界有自燃點(diǎn)存在，根據(jù)勘探報告和現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，自燃區(qū)面積約25613m2；2號治理區(qū)南側(cè)溝道有大量因煤層自燃而形成的燒變巖，且在火燒區(qū)邊界有自燃點(diǎn)存在，根據(jù)勘探報告和現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，自燃區(qū)面積約31832m

59、2。</p><p><b>　　3.3剩余殘煤儲量</b></p><p>　　3.3.1治理區(qū)殘煤分布情況</p><p>　　1號治理區(qū)內(nèi)煤層埋藏最深約40m，最淺為10m，平均埋深20m。煤層底板標(biāo)高為+1150～+1128m?？刹珊穸葹?.00～2.24m，平均厚度2.10m，煤層厚度變化不大，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸，屬穩(wěn)定型

60、煤層。2號治理區(qū)內(nèi)號煤層埋藏最深約30m，最淺為5m，平均埋深22m。煤層底板標(biāo)高為+1130～+1155m。可采厚度為可采厚度為1.45～1.66m，平均厚度1.50m，煤層厚度變化不大，規(guī)律性明顯，結(jié)構(gòu)簡單，不含夾矸。</p><p>　　3.3.2殘煤剩余資源量 </p><p>　　根據(jù)《陜西省府谷縣廟溝門鎮(zhèn)大路峁煤礦資源儲量核實(shí)報告》及1號治理區(qū)采空區(qū)范圍和治理區(qū)范圍之間的關(guān)系，

61、邊角煤回收的范圍在1號治理區(qū)劃分為3個區(qū)塊，有效含煤面積為2.79萬m2，煤層厚度取2.1m，煤平均容重1.33t/m3。該治理區(qū)實(shí)際賦存資源量為7.8萬t，由于該區(qū)回收資源條件好，可按95%的計(jì)算回收率，則可以回收7.4萬t。具體計(jì)算見表3-1。</p><p>　　表3-1殘煤剩余資源量估算表</p><p>　　根據(jù)2號治理區(qū)采空區(qū)范圍和治理區(qū)范圍之間的關(guān)系，回收邊角煤范圍在2號治理

62、區(qū)劃分為3個區(qū)塊，有效含煤面積為25.72萬m2,煤層厚度取1.5m，煤平均容重1.33t/m3。該治理區(qū)實(shí)際賦存資源量為51.3萬t，按90%的回收率，則可以回收46.1萬t。具體計(jì)算見表3-1。兩治理區(qū)合計(jì)回收殘煤53.5萬t。</p><p>　　3.4自燃火燒區(qū)和采空區(qū)治理的必要性</p><p>　　3.4.1治理的必要性</p><p>　　按照“誰破壞

63、、誰復(fù)墾”的原則，將生產(chǎn)建設(shè)單位的土地復(fù)墾目標(biāo)、任務(wù)、措施和計(jì) 劃等落到實(shí)處；為土地復(fù)墾的實(shí)施管理、監(jiān)督檢查以及土地復(fù)墾費(fèi)征收等提供依據(jù)。對大路峁煤礦煤炭自燃隱患區(qū)和采空區(qū)的治理，可以達(dá)到以下目的：</p><p><b>　?。?）保護(hù)環(huán)境</b></p><p>　　對煤炭自燃隱患區(qū)和采空區(qū)的治理，能夠從根本上杜絕釆空區(qū)火災(zāi)、地表塌陷、水土流失等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，能

64、夠有效的保護(hù)環(huán)境、恢復(fù)植被，減少水土流失帶來的損失，進(jìn)一步的減少工業(yè)三廢對采空區(qū)地區(qū)的污染，從而根本上保護(hù)環(huán)境。</p><p><b>　?。?）復(fù)墾造田</b></p><p>　　對煤炭自燃隱患區(qū)和釆空區(qū)合理的治理，能夠有效的改善該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，通過復(fù)墾，可以耕作農(nóng)田、植被造林，提高土地利用級別，增大耕地和林地的面積，從而達(dá)到合理利用土地資源。</p&g

65、t;<p><b>　?。?）回收資源</b></p><p>　　小煤窯開釆受井工開采條件的限制，或由于安全及采煤方法的原因，采空區(qū)范圍內(nèi)還有一部分煤炭資源有待于回收。對采空區(qū)的治理可以回收部分煤柱及其邊角殘留煤，有效的利用現(xiàn)有資源，減少了資源浪費(fèi)，提高了資源利用率。</p><p><b>　?。?）減少地質(zhì)災(zāi)害</b><

66、/p><p>　　對釆空區(qū)的治理能夠有效的保護(hù)土地，遏制山體滑坡、水土流失、泥石流等自燃災(zāi)害的發(fā)生。</p><p><b>　　（5）改善民生</b></p><p>　　回收殘余煤炭，為當(dāng)?shù)卮迕駝?chuàng)造一定的就業(yè)崗位，創(chuàng)造一定的財(cái)富，使之安居樂業(yè)。</p><p>　?。?）消除大礦生產(chǎn)安全隱患</p><

67、;p>　　煤炭自燃隱患區(qū)和采空區(qū)的徹底治理，也有利于臨近礦井的安全生產(chǎn)，消除自燃、漏風(fēng)、積水、塌陷等安全隱患。</p><p><b>　　3.4.2總結(jié)</b></p><p>　　大路峁煤礦煤層埋藏較淺，地表煤層露頭多、面積大，局部區(qū)域沒有進(jìn)行有效的處理，氧化時間已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自燃發(fā)火期，遇氧即可形成自燃。且有向更大的范圍蔓延的趨勢。同時，礦區(qū)內(nèi)小窯開采方式為

68、“房柱式”，采煤后采空區(qū)四通八達(dá)，自燃發(fā)火面積大，井下滅火無法進(jìn)行。雖然當(dāng)?shù)卣畬细G進(jìn)行了封閉，組織了專門的巡邏隊(duì)巡邏，并采取了多種措施，但仍然不能絕對保證社會人員的人身安全，也無法阻止火區(qū)的繼續(xù)擴(kuò)大，存在著重大安全隱患。煤炭自燃不僅威脅火區(qū)的煤炭資源，而且通過火區(qū)蔓延，危及周邊煤炭資源，對煤炭資源造成極度浪費(fèi)，同時也嚴(yán)重影響礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境及鄰近礦區(qū)的生產(chǎn)安全。區(qū)內(nèi)大面積的自燃發(fā)火吞噬著寶貴的煤炭資源，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時污染了大

69、氣環(huán)境，造成部分地表植被枯死。因此防滅火問題迫切急需解決。</p><p>　　總之，對大路峁煤礦煤炭自燃火燒區(qū)，必須采取工程以及技術(shù)方面的措施，徹底消除發(fā)火隱患。</p><p><b>　　第四章 治理方案</b></p><p><b>　　4.1治理原則</b></p><p>　　根據(jù)我

70、國《礦產(chǎn)資源法》第三十二條規(guī)定：“開采礦產(chǎn)資源，應(yīng)當(dāng)節(jié)約用地。耕地、草原、林地因采礦受到破壞的，礦山企業(yè)應(yīng)當(dāng)因地制宜地采取復(fù)墾利用、植樹種草或者其他利用措施。開釆礦產(chǎn)資源給他人生產(chǎn)、生活造成損失的，應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)賠償，并采取必要的補(bǔ)救措施”?！兜刭|(zhì)災(zāi)害防治條例》第五條規(guī)定：“因工程建設(shè)等人為活動引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的治理費(fèi)用，按照誰引發(fā)、誰治理的原則由責(zé)任單位承擔(dān)”。</p><p>　　治理以保護(hù)和恢復(fù)自然生態(tài)環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)

71、，以建設(shè)社會主義新農(nóng)村，改善當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活條件為目標(biāo)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在遵守環(huán)境保護(hù)法、土地管理法和建設(shè)社會主義新農(nóng)村總體要求的同時，根據(jù)綜合治理工程建設(shè)特點(diǎn)，提出以下應(yīng)遵循的原則：</p><p>　?。?）綜合治理與農(nóng)村建設(shè)相結(jié)合</p><p><b>　?。?）綜合治理原則</b></p><p><b>　?。?）生

72、態(tài)優(yōu)先原則</b></p><p>　?。?）與主體工程相銜接的原則</p><p>　　（5）堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)可行原則</p><p><b>　?。?）有序?qū)嵤┰瓌t</b></p><p>　　4.2治理的外部條件</p><p><b>　　(1)交通運(yùn)輸條件</b>

73、;</p><p>　　(2)電源條件及可能提供的容量</p><p>　　(3)水源條件及可能提供的水量</p><p><b>　　(4)通信條件</b></p><p>　　(5)建筑材料供應(yīng)條件</p><p><b>　　(6)環(huán)境條件</b></p>

74、<p>　　4.3治理方案的比選</p><p>　　在煤礦露頭處當(dāng)?shù)鼐用裼型挡涩F(xiàn)象，形成釆空區(qū)，此次治理方案針對煤層露頭和出現(xiàn)自燃火燒區(qū)的區(qū)域進(jìn)行治理。根據(jù)區(qū)域地形地貌、煤層埋藏特征、自燃火區(qū)點(diǎn)分布情況，設(shè)計(jì)提出兩個治理方案，分別為灌漿滅火方案和強(qiáng)行釆出法治理方案。</p><p>　　方案一：灌漿滅火治理方案</p><p>　　灌漿滅火法預(yù)防性灌漿

75、是防止煤自燃發(fā)火的一項(xiàng)傳統(tǒng)的、也是最為有效、穩(wěn)定可靠的重要措施，在國內(nèi)煤礦中得到普遍應(yīng)用。灌漿是利用高壓水輪或機(jī)械設(shè)備取土，將其與水按適當(dāng)配比，制作成有一定濃度的泥漿，再借助于自然壓差或泥漿泵，覆蓋包裹有自燃傾向的煤層。預(yù)防性灌漿的作用一是隔斷供氧通道，二是散熱，達(dá)到破壞聚熱環(huán)境的作用。此方法應(yīng)用于露天煤礦，對預(yù)防煤炭自燃能收到明顯效果。</p><p>　　方案二：露天剝挖治理方案</p><

76、;p>　　滅火區(qū)域內(nèi)煤層覆蓋層較薄，上覆松散層厚度約10?40m,基巖厚度約5?20m。因此本方案對滅火隔離條帶進(jìn)行開挖，挖掉殘留煤柱，隔離火源，最后將滅火帶采用黃土覆蓋壓實(shí)，防止死灰復(fù)燃；該方案同時可回收殘煤，提高煤炭資源利用及回收率，補(bǔ)償滅火施工費(fèi)用，減少滅火成本。</p><p>　　方案一雖然可以滅火，但投資大，沒有產(chǎn)出，沒有經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　方案二不需要國家投

77、資，利用回收的殘煤價值，補(bǔ)償滅火施工費(fèi)用，且略有盈余，且治理徹底，覆土造田效果好，利國利民利企業(yè)利第三方，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)方案的比較和論證，設(shè)計(jì)決定釆用露天剝挖的方式進(jìn)行采空區(qū)治理，以徹底根除采空火區(qū)帶來的災(zāi)害</p><p>　　經(jīng)過以上的分析對比，認(rèn)為大路峁煤礦自燃火燒區(qū)的治理特別適宜于露天剝挖的治理方式。即在火區(qū)范圍內(nèi)自上而下分臺階開挖露天剝離，挖除有自燃傾向的煤炭，后期 用黃土覆蓋煤層露頭。最后回填開挖坑，平

78、整及再覆蓋黃土，并復(fù)墾綠化。</p><p>　　故確定大路峁煤礦擬采用露天剝挖的治理方案。</p><p><b>　　4.4治理程序</b></p><p>　　為達(dá)到根本治理的目標(biāo)，防止殘留邊角煤和煤層露頭自燃，在把上部的覆蓋層全部 挖出，重新回填、壓實(shí)的過程中，要清理出殘留煤和邊角煤。這樣才能徹底避免地表火 和殘留煤在地下自燃造成對環(huán)境

79、的污染。具體方法可歸納出如下步驟：</p><p>　　注水降溫——上覆土巖層的剝挖——排渣——火區(qū)殘煤的回收及運(yùn)輸——開挖坑底部邊界煤層露頭黃土封堵、覆蓋——開挖坑回填、整平——黃土覆蓋（以備綠化復(fù)墾）——綠化。</p><p><b>　　(1)注水降溫</b></p><p>　　(2)剝挖煤層上的巖石</p><p&

80、gt;<b>　　(3)排渣</b></p><p><b>　　(4)采出殘煤</b></p><p>　　(5)開挖坑底部邊界煤層露頭黃土封堵、覆蓋</p><p>　　(6)開挖坑回填、整平</p><p><b>　　(7)復(fù)墾、綠化</b></p>&l

81、t;p>　　4.4.1治理剝挖境界圈定的依據(jù)及原則</p><p>　　大路峁煤礦礦權(quán)總面積1.4047km2,自燃火區(qū)治理在整合區(qū)東北部。兩個治理自燃火區(qū)和采空區(qū)的范圍不超過礦權(quán)境界。治理境界圈定的依據(jù)及原則為：</p><p>　　(1) 陜西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院提供的《陜西省陜北侏羅紀(jì)煤田廟哈孤礦區(qū)安山井田勘探報告》；</p><p>　　(2) 依據(jù)地質(zhì)

82、條件所確定的邊坡角；</p><p>　　(3) 盡量回收資源，有利于后期煤炭資源的開采；</p><p>　　(4) 參照露天開釆工藝的一般要求，對剝挖境界底部的幾何形狀作以適當(dāng)調(diào)整；</p><p>　　(5) 沒有煤的區(qū)域不進(jìn)行剝挖。結(jié)合鉆孔資料確定。</p><p>　　4.4.2剝挖境界的確定</p><p>

83、;　　根據(jù)自燃火區(qū)的分布，大路峁煤礦火區(qū)主要是5-2煤層露頭處，故本設(shè)計(jì)治理區(qū)剝挖境界深度至5-2煤層的底板，煤層底板標(biāo)高為+1150?+1128m。</p><p>　　根據(jù)治理區(qū)范圍并參照露天開采工藝的一般要求，對剝挖境界局部的幾何形狀作以 適當(dāng)調(diào)整，最后確定本治理工程剝挖范圍的境界。</p><p><b>　　4.4.3治理程序</b></p>

84、<p><b>　　治理初始區(qū)段</b></p><p>　　根據(jù)大路峁煤礦采空火區(qū)治理區(qū)的具體條件，設(shè)計(jì)決定首先進(jìn)行剝挖區(qū)的治理施工。初始拉溝位置選擇原則：</p><p>　?、儆芍卫韰^(qū)邊緣向治理區(qū)中心推進(jìn)；</p><p><b>　?、谂磐良斑\(yùn)輸方便；</b></p><p>&l

85、t;b>　?、鄹餐猎焯锉憷?；</b></p><p><b>　?、芘c外部聯(lián)絡(luò)通暢；</b></p><p>　?、莩跏冀ㄔO(shè)工程量小。</p><p><b>　　拉溝位置</b></p><p>　?、偬栔卫韰^(qū)在大石崖溝西支溝5-2煤層已經(jīng)完全暴露且此位置煤層埋藏較淺，初始可以繼

86、續(xù)利用原來的原煤運(yùn)輸?shù)缆?，具備了良好的初始剝挖條件，故設(shè)計(jì)利用這處作為初始治理拉溝位置。</p><p>　　②號治理區(qū)在百草墕溝5-2煤層出露較好，該溝道內(nèi)煤層埋藏較淺，具備了良好的初始剝挖條件，故設(shè)計(jì)利用這處作為初始治理拉溝位置。由于該治理區(qū)面積較大，擬分作兩期進(jìn)行治理。</p><p><b>　　治理順序</b></p><p>　　依

87、據(jù)確定的拉溝位置，結(jié)合治理區(qū)的賦存條件，并有利于覆土造田，大路峁煤礦①號治理區(qū)選在治理區(qū)的南部邊界的石崖溝作為初始拉溝初始位置，根據(jù)遺留煤柱的情況，開采向東及南部推進(jìn)。</p><p>　　①號治理區(qū)分為兩期進(jìn)行治理。I期選在治理區(qū)的西部的百草蔫溝作為拉溝初始位置，根據(jù)遺留煤柱的情況，開采向東及南部推進(jìn)，直到剝挖最終邊界。該期進(jìn)行外排</p><p><b>　　4.4.4剝挖程

88、序</b></p><p>　　臺階劃分方式、標(biāo)準(zhǔn)臺階高度</p><p>　　大路峁煤礦①號治理區(qū)賦存有5-2煤，煤層平均厚度2.1m，煤層傾角一般1°左右，沒有褶曲，在煤層之上是基巖，平均厚度約8m,基巖之上周部分布有第四系松散層，主要由風(fēng)積沙和細(xì)砂、粉砂和亞砂土組成，平均12m。②號治理區(qū)的5-2煤，煤層平均厚度1.5m，基巖平均厚度約8m，基巖之上局部分布有第

89、四系松散層，主要由風(fēng)積沙和細(xì)砂、粉砂和亞砂土組成，平均13m。</p><p>　　大路峁煤礦治理區(qū)露天治理采用水平劃分臺階的方式。上覆第四系松散層根據(jù)其厚 度劃分為若干個臺階?；鶐r單獨(dú)劃分臺階，根據(jù)基巖上部劃分為1個基巖臺階，煤層與 上部基巖劃分為一個獨(dú)立臺階。</p><p>　　根據(jù)剝離物和煤的物理力學(xué)性質(zhì)與其埋藏條件，依照采掘設(shè)備規(guī)格，設(shè)計(jì)確定標(biāo)準(zhǔn) 臺階高度為10m。</p&

90、gt;<p><b>　　采掘帶寬度</b></p><p>　　考慮作業(yè)設(shè)備的規(guī)格、采裝作業(yè)條件等因素，確定剝離、釆煤采掘帶寬度均為15m。</p><p><b>　　最小工作平盤寬度</b></p><p>　　平盤寬度的選取主要考慮以下因素：采掘帶寬度，爆堆伸出寬度，運(yùn)輸通道寬度，運(yùn)輸通道離下一臺階坡

91、頂線的安全距離等。</p><p><b>　　工作臺階坡面角</b></p><p>　　工作幫松散層風(fēng)積砂臺階坡面角確定為35°,火燒巖石臺階坡面角確定為55°,巖石臺階坡面角確定為70°，煤臺階坡面角確定為70°。</p><p><b>　　幫坡角</b></p>

92、<p><b>　?、俟ぷ鲙推陆?lt;/b></p><p>　　根據(jù)上述開采參數(shù)以及煤層賦存條件，正常生產(chǎn)時，剝挖治理區(qū)的工作幫坡角10°左右。</p><p><b>　　②端幫幫坡角</b></p><p>　　正常端幫幫坡角均為35°左右。</p><p>&

93、lt;b>　　工作平盤規(guī)格</b></p><p>　　平盤排土作業(yè)采用邊緣排土與場地排土相結(jié)合的排土方式，其最小排土工作平盤寬度由落石滾落安全距離寬度、卸載寬度、汽車長度、調(diào)車寬度、道路通行寬度、卸載邊緣安全距離等構(gòu)成，最小工作平盤寬度不爆破臺階為45m，爆破臺階為45m，煤臺階42m。</p><p>　　4.5內(nèi)、外排土場及臨時堆場</p><p

94、>　　4.5.1 排棄方式選擇</p><p>　　根據(jù)剝挖區(qū)及其周圍的地質(zhì)地形條件，開拓方式，近距離排土以及環(huán)保的要求選擇外排土場地。初期將表土放置在一個臨時排土場。殘煤和高溫土巖必須灑水降溫后排棄，殘煤必須用黃土覆蓋，以防自燃。</p><p><b>　　外排土工藝</b></p><p>　?、?采用臺階式堆放，每個臺階高度25

95、m,外邊坡坡比1:1.5，中部設(shè)3m寬平臺一處。</p><p>　　② 排土堆填順序?yàn)?，先排放巖石，后排放風(fēng)沙土，最后將粘土層覆蓋其上。排土過程中要分層攤平壓實(shí)。</p><p>　?、?粘土集中堆放工藝：為將粘土層做為外排土場的終場覆土之用，須先在遠(yuǎn)離采掘作業(yè)帶平坦處做集中堆放處理，待外排土場渣石和風(fēng)沙土填埋結(jié)束后，運(yùn)至外排土場平攤覆土。</p><p><

96、;b>　　內(nèi)排土工藝</b></p><p>　?、?臺階高度：考慮環(huán)保及排土安全，排土為三個臺階。一個為粘土及沙土排土臺階，高度為5m,穩(wěn)定角度為30°。另兩個為巖石臺階，臺階高度為10m，穩(wěn)定角度為50°。</p><p>　　② 臺階寬度：初始排土?xí)r，臺階寬度為20m，隨著工作面的推進(jìn)，排棄物增加，臺階寬度也逐漸擴(kuò)大，投產(chǎn)時可達(dá)到40m。排土臺階

97、不受空間限制，隨著下部臺階的推進(jìn)，上部臺階進(jìn)一步擴(kuò)展。</p><p>　?、?排土工作線長度：推土機(jī)排土，同時考慮3臺車同時作業(yè)，確定排土線長度為100m；排土線釆用直線式。</p><p>　?、?回填順序設(shè)計(jì)：排土堆填順序?yàn)?，先排放巖石，后排放風(fēng)沙土，最后將粘土層覆蓋其上。排土過程中要分層攤平壓實(shí)。</p><p>　　4.5.2排土場布置方案</p&g

98、t;<p>　　根據(jù)剝挖區(qū)及其周圍的地質(zhì)地形條件，開拓方式，近距離排土以及環(huán)保的要求選擇外排土場地。有火的殘煤和高溫土巖必須灑水降溫后排棄，殘煤必須用黃土覆蓋，以防自燃。結(jié)合治理區(qū)的地形條件，①號治理區(qū)外排土場設(shè)置在治理區(qū)東側(cè)約0.9km處的溝道，初始剝離表層土存放在治理區(qū)南側(cè)的臨時堆土場，臨時排土場占地面積0.26萬m2，外排土場占地面積2.5萬m2。②號治理區(qū)外排土場設(shè)置在治理區(qū)東側(cè)百草壎溝道內(nèi)，初始剝離土存放表層在治

99、理區(qū)南側(cè)的臨時堆土場，臨時排土場占地面積1.42萬m2，外排土場占地面積17.5萬m2。</p><p>　　4.5.3排土場技術(shù)參數(shù)</p><p>　　排土場臺階高度25m;最小工作平盤寬度BB=Ll+L2+L3+L4+L5+e,式中：</p><p>　　L1——臺階邊緣安全寬度；取2m.</p><p>　　L2——料堆占用寬度；5?

100、10m，取5m。</p><p>　　L3——計(jì)算卡車全長；取9m。</p><p>　　L4——計(jì)算卡車調(diào)頭回轉(zhuǎn)寬度；取12m。L5——雙車道路面寬度；取12m。</p><p>　　e大塊滾動距離；取10m。</p><p><b>　　計(jì)算結(jié)果為50m</b></p><p>　　4.5.4

101、排土場建設(shè)方式</p><p>　　內(nèi)排土場內(nèi)排的過程即為回填的過程，汽車沿端幫到非工作幫排棄，兩個非工作幫臺階并為一個排土臺階，排棄順序?yàn)橛上轮辽稀?lt;/p><p>　　剝挖結(jié)束后利用外部巖石排土場的排棄物將剝挖坑填平。</p><p><b>　　第五章 治理工程</b></p><p>　　5.1 治理工程量及

102、殘煤剩余量</p><p>　　5.1.1 剝挖工程量</p><p>　　運(yùn)用CASS軟件建立地質(zhì)模型計(jì)算，①號治理區(qū)在剝挖區(qū)境界內(nèi)總剝離量156萬m3,其中松散層剝離量93.6萬m3，巖石剝離量62.4萬m3，剝挖量與可回釆殘煤量的比例為21.08m3/t。</p><p>　?、谔栔卫韰^(qū)在剝挖區(qū)境界內(nèi)總剝離量923.2萬m3，其中松散層剝離量519.3萬m3

103、，巖石剝離量403.9萬m3，剝挖總量包括火燒區(qū)和采空區(qū)內(nèi)的巖土剝挖，因此計(jì)算出的剝采比相對偏大，剝挖量與可回采殘煤量的比例為19.98m3/t。</p><p>　　其中，I期工程在剝挖區(qū)境界內(nèi)總剝離量456.0萬m3，其中松散層剝離量256.5萬m3，巖石剝離量199.5萬m3，剝挖總量包括火燒區(qū)和采空區(qū)內(nèi)的巖土剝挖，剝挖量與可回釆殘煤量的比例為19m3/t。</p><p>　　II

104、期工程在剝挖區(qū)境界內(nèi)總剝離量467.2萬m3,其中松散層剝離量262.8萬m3，巖石剝離量204.4萬m3，剝挖總量包括火燒區(qū)和采空區(qū)內(nèi)的巖土剝挖，剝挖量與可回采殘煤量的比例為20m3/t。</p><p>　　表4-1剝挖治理工程量表</p><p>　　5.1.2 爆破工程量治理期需要爆破的工程量</p><p>　　依據(jù)巖性，巖石、殘煤需要爆破，見表4-2。

105、</p><p>　　表4-2治理區(qū)爆破估算表</p><p>　　5.1.3 用土量</p><p><b>　　滅火用土量</b></p><p>　　火區(qū)用土分為兩個部分：坑底覆蓋邊幫煤層露頭、回填后覆墾用土坑底覆蓋邊幫煤層露頭是將剝挖出現(xiàn)的坑底煤層露頭進(jìn)行封堵，隔絕煤層與空氣的聯(lián)系，防止復(fù)燃。</p>

106、;<p>　　剝挖后進(jìn)行回填，剝挖坑表面形成平臺，在平臺上覆土以利于恢復(fù)植被（覆墾）。</p><p><b>　　用土量計(jì)算方法</b></p><p>　?、?坑底用土（坑底覆蓋邊幫煤層露頭）</p><p>　　《煤田火災(zāi)滅火規(guī)范》規(guī)定，挖除火源后需要覆蓋0.5?0.8m厚的土層并壓實(shí)，考慮壓實(shí)、損失因素，覆蓋厚度定為lm。

107、覆蓋高度取著火煤層的平均厚度，坑底長從圖中量取。</p><p>　　a治理區(qū)坑底用土量=坑底長x煤層平均厚度x覆蓋厚度=250x2.10x1=525(m3)</p><p>　　b治理區(qū)坑底用土量=坑底長x煤層平均厚度x覆蓋厚度=910x1.50x1=1365(m3)</p><p><b>　?、?復(fù)墾用土</b></p>&

108、lt;p>　　在平臺上覆蓋0.5m厚表土層，能夠滿足植物生長。平臺面積取自剝挖坑地表面積。復(fù)墾用土量=地表面積x覆蓋厚度。復(fù)墾用土量見表4-3。</p><p>　　表4-3復(fù)墾用土量表</p><p>　　5.2 內(nèi)外排土場邊坡穩(wěn)定性分析</p><p>　　5.2.1 基巖邊坡穩(wěn)定性分析</p><p>　　治理區(qū)內(nèi)主要有第四系

109、松散巖類和株羅系沉積碎屑巖類，按巖石堅(jiān)固性，前者為松散巖組，后者為強(qiáng)烈風(fēng)化、結(jié)構(gòu)疏松、裂隙較發(fā)育的軟質(zhì)巖組。巖石臺階坡面坡比1:0.5，綜合坡比1:1。巖體強(qiáng)度數(shù)據(jù)參考煤田勘探報告及我院的經(jīng)驗(yàn)，見表5-4。</p><p>　　巖石邊坡綜合力學(xué)指標(biāo)：凝聚力0.235MPa，內(nèi)摩擦角25°，容重2.35t/m3。</p><p>　　經(jīng)計(jì)算，在坡高70m時，巖體的綜合摩擦角為56&

110、#176;，且開挖區(qū)巖層水平，無不良軟弱面控制，穩(wěn)定性比較好，最終開挖邦坡選用1:1的綜合坡合坡比是安全的。考慮到開挖過程中，可能有滾石從開挖邊坡上滾至工作平臺，危及生產(chǎn)人員和機(jī)械設(shè)備，可在工作平臺上部設(shè)置被動防護(hù)網(wǎng)，攔截落石。被動防護(hù)網(wǎng)隨著工作面的推進(jìn)向其推進(jìn)方向變動位置布置。</p><p>　　5.2.2 排土場穩(wěn)定性分析</p><p>　　排土場外邊緣堆放坡比為1:1.5，約合

111、33.7°。根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，挖方碎石土的自然休止角為36°左右，即排土場堆放邊坡坡比小于自然休止角，因此穩(wěn)定性較好。為防止暴雨沖刷引發(fā)的水土流失，在排土場斜坡上漿砌石修筑格構(gòu)，再覆土種草。</p><p>　　表5-4邊坡巖體強(qiáng)度表</p><p>　　5.3 防排水工程</p><p>　　5.3.1 治理坑內(nèi)臨時排水設(shè)施</p>

112、<p>　?。?）地下水控制方式</p><p>　　（2）確定采場排水方式</p><p>　?。?）采場排水工程布置</p><p>　?。?）排水工程技術(shù)參數(shù)和設(shè)備材料選型</p><p>　　采掘場排水量計(jì)算見表4-5。</p><p>　　表4-5釆掘場排水量表</p><p