一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台及其注浆方法技术

本发明专利技术涉及一种对矸石堆体防复燃的方法，更具体而言，涉及一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台及其注浆方法。具体是在矸石堆体平台以及平台四周缓坡面，容易变形、断裂、发生自燃迹象部位，在自燃矸石堆体灭火后，利用棋盘状方式进行开沟注浆的防复燃技术。该方法容易操作，效果显著且维持时间长久，解决了矸石堆体平台防自燃的问题，同时提高了矸石山整体的稳固性；进一步解决了注浆材料的选取问题，以及注浆后温度的监测以及回填层的处理。

A checkerboard ditching platform for preventing reburning gangue and its grouting method

The invention relates to a method for preventing reburning of refuse heap body, in particular to a chessboard trenching platform for preventing reburning of refuse heap body and a grouting method thereof. Specifically in the gangue heap platform and the gentle slope around the platform, easy to deformation, fracture, spontaneous combustion signs, after the spontaneous combustion gangue heap fire extinguishing, the use of chessboard grouting ditch anti-reburning technology. This method is easy to operate, has remarkable effect and lasts for a long time. It solves the problem of anti-spontaneous combustion of gangue pile platform, improves the overall stability of gangue hill, further solves the selection of grouting material, temperature monitoring after grouting and the treatment of backfill layer.

【技术实现步骤摘要】
一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台及其注浆方法
本专利技术涉及一种对矸石堆体防复燃的方法，更具体而言，涉及一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台及其注浆方法。
技术介绍
在煤炭开采过程中，会产生一种利用率低的废弃物——煤矸石。国内煤矸石产量多，若排放的不合理，后期煤矸石自燃会造成很大的污染。目前矸石山灭火防复燃技术有多种，其中利用注浆法进行防复燃的技术，一部分是表层喷浆法和浅层灌浆法，此类治理方法浆液不易渗透至矸石山内部，不适用于矸石山整体防复燃，效果不强。大部分使用的是钻孔注浆法，而这种深层注浆法虽目前广泛采用此技术，但注浆过程会由于温度低的浆液与矸石山内部温度高的煤矸石瞬间接触，会产生大量水蒸气,而这些水蒸气不断加速聚集，无法快速排出，很容易引起爆炸，安全问题很难保证。专利CN105507947A公开了一种网络化矸石填充方法，该填充方法适用于Y型通风系统,回填采空区时不全部充填,预先按照一定的间距将采空区划分为多个充填区域和不充填区域,进行间隔充填,最后形成网络化矸石柱,共同作用支撑起上覆岩层。在开沟注浆方面，文献《矸石山综合治理工程应用实践》（康宁，2015，中国环保产业）公开了一种方法：在燃烧部位呈带状分布的区域挖沟，注入固体含量为15%～25%的水、石灰、阻燃剂、黄土等特制的混合防火泥浆，治理燃烧点和燃烧临界点区域，使矸石山的高温、燃烧区迅速降温。开挖分段进行，开挖沟槽后马上进行注浆施工，防止火情蔓延。注浆到浆液不再下渗，完成注浆。测温达标后将灰土、阻燃剂等按一定比例混合回填，表层覆盖黄土，夯实。综上所述，对于矸石山深层内部有自燃迹象的平台，表层喷浆法和浅层灌浆法则浆液渗透不深，防自燃效果不理想；打孔注浆法则容易引发爆炸，操作难度大，安全性低。以往的开沟注浆，大部分只在浅层挖沟渠，或者没有考虑矸石山整体稳固性，防自燃效果不佳。
技术实现思路
为了克服现有技术中所存在的不足，本专利技术提供一种容易操作，效果显著且维持时间长久、增强矸石山整体稳固性的方法，解决矸石堆体平台防自燃的问题，并进一步解决注浆材料的选取问题，以及注浆后温度的监测以及回填层的处理。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台，设置有棋盘状沟槽，所述沟槽内设置有浆液，所述沟槽的竖直截面为等腰梯形，梯形上底为4m，下底为2m，高为5m；相邻沟槽中心距为14m。一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台的注浆方法，包括以下步骤：S1、对矸石山堆体平台进行全面温度勘测，判断火情后确定沟槽开挖的规格；S2、提前制备好浆液，根据S1中确定好的沟槽开挖规格，分单元开挖；S3、开挖沟槽后马上进行注浆施工，将S2中提前制备好的浆料注射到沟槽；S4、S3中注浆施工后开始进行坑底温度监测，监测时长2天；S5、S4中温度监测达标后进行回填，挖出冷却矸石作为阻燃材料混入黄土、粉煤灰、阻燃剂等材料分层碾压回填，表层使用种植土回填并绿化。优选地，S1中温度勘测采用“品”字形测温法，测温孔以六个为一组，组成双对位“品”字形结构；采用“品”字形测温法温度勘测具体步骤为：在平台或坡面以固定间隔打孔，采用热电偶测孔内温，测温深度为1-2m，测温结束后根据测温数据以由点成面的方法，进行温度分区，在地形图上标注安全区与高温区；针对高温区进行二次“品”字形测温，测温深度为3-4m，绘制蓄热区与发火区；在二次测温的基础上围绕≥280℃的发火区进行三次“品”字形测温，测温深度5-6m。S1中沟槽开挖的规格见表1：表1.沟槽开挖的规格根据温度范围将平台单元分为安全区、隐患区、蓄热区和发火区，根据矸石山占地面积确定沟槽规格。优选地，S2中所述浆液按照体积百分比包括：93%的水、5.6%的素土、0.7%的石灰、0.35%的阻燃剂和0.35%的凝固剂。优选地，所述S3注浆至浆液不再下渗且测温达标即完成注浆。优选地，S4中温度监测主要采用热电偶测温技术为主，同时辅以远红外热像仪测温技术作为表层安全辅助措施，在注浆区网格布点打孔测温，以间隔1小时测温，48小时记录。优选地，根据S4温度监测情况确定选择回填还是缩小网格间距，具体方法如下：1）若温度监测中实测温度接近矸石堆体非自燃区温度且有下降趋势，则进行回填；2）若温度监测中实测温度高于矸石堆体非自燃区但有下降趋势，则等待温度降到常温下且稳定后再进行回填；3）若温度监测中实测温度高于矸石堆体非自燃区但有上升趋势，则需缩小网格间距，在邻近沟槽中间再开一道沟，进行注浆降温后封闭，然后进行温度监测，根据温度监测情况确定选择回填还是继续缩小网格间距。优选地，S5中沟槽回填层数为四层，其中第一层为封闭层，第二层为密闭层，第三层为回填层，第四层为种植层，封闭层、密闭层、回填层和种植层从沟槽底部自下而上依次回填。沟槽回填各层回填方法为：1）封闭层，从坑底起，向上填充1米高，填充物为冷却矸石：黄土：阻燃剂：石灰：粉煤灰以40:20:15:15:10的体积比比例进行混合，压路机碾压，压实系数应不小于0.9；2）密闭层，从第一层顶部向上填充1.5米高，填充物为冷却矸石：黄土：石灰以60:30:10的体积比比例混合，压路机碾压，压实系数应不小于0.9；3）回填层，1.5米深度，填充物为冷却矸石：黄土：种植土以70:25:5的体积比比例混合，压路机碾压，压实系数应不小于0.8；4）种植层，1米深度，加入种植土并进行绿化，不必碾压。所述注浆方法还可配套实施环坡角封闭与底部碾压的技术，达到防复燃的最佳效果。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：本专利技术提供一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台及其注浆方法，在矸石堆体平台以及平台四周缓坡面，容易变形、断裂、发生自燃迹象部位，在自燃矸石堆体灭火后，利用棋盘状方式进行开沟注浆，采用品字形测温法通过热电偶进行测温，注浆渗透渗入矸石山堆体，最后采用冷却矸石、粉煤灰和黄土等回填，该方法容易操作，降温彻底，效果显著且维持时间长久，解决了矸石堆体平台防自燃的问题，同时提高了矸石山整体的稳固性；进一步解决了注浆材料的选取问题，以及注浆后温度的监测以及回填层的处理。附图说明图1为本专利技术提供的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台剖面图；图2为本专利技术提供的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台俯视图；图3本专利技术提供的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台沟槽回填局部图；图4为“品”字形测温法测温孔分布图；图5为注浆施工后浆液温度变化趋势图。图1中：1为矸石平台堆体、2为沟槽、3为测温孔、4为封闭层、5为密闭层、6为回填层、7为种植层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-3所示，一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台2，该矸石堆体平台2设置有棋盘状沟槽1，所述沟槽1内设置有浆液，所述沟槽1的俯视图为棋盘状，沟槽1沿水平中心线的正交垂直截面为等腰梯形，梯形上底为4m，下底为2m，高为5m；相邻沟槽中心距为14m。一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台的注浆方法，包括以下步骤：（一）测温及棋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台，其特征在于：该矸石堆体平台（2）设置有棋盘状沟槽（1），所述沟槽内设置有浆液，所述沟槽（1）的竖直截面为等腰梯形，梯形上底为4m，下底为2m，高为5m；相邻沟槽（1）中心距为14m。

【技术特征摘要】
1.一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台，其特征在于：该矸石堆体平台（2）设置有棋盘状沟槽（1），所述沟槽内设置有浆液，所述沟槽（1）的竖直截面为等腰梯形，梯形上底为4m，下底为2m，高为5m；相邻沟槽（1）中心距为14m。2.一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台的注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对矸石山堆体平台进行全面温度勘测，判断火情后确定沟槽开挖的规格；S2、提前制备好浆液，根据S1中确定好的沟槽开挖规格，分单元开挖；S3、开挖沟槽后马上进行注浆施工，将S2中提前制备好的浆料注射到沟槽，注浆至浆液不再下渗且测温达标即完成注浆；S4、S3中注浆施工后开始进行坑底温度监测，监测时长2天；S5、S4中温度监测达标后进行回填，挖出冷却矸石作为阻燃材料混入黄土、粉煤灰、阻燃剂等材料分层碾压回填，表层使用种植土回填并绿化。3.根据权利要求2所述的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台的注浆方法，其特征在于，S1中温度勘测采用品字形测温法，测温孔（3）以六个为一组，固定间隔布置，组成双对位“品”字形结构；采用品字形测温法温度勘测具体步骤为：在平台或坡面打若干组孔，采用热电偶测孔内温，测温深度为1-2m，测温结束后根据测温数据以由点成面的方法，进行温度分区，在地形图上标注安全区与高温区；针对高温区进行二次品字形测温，测温深度为3-4m，绘制蓄热区与发火区；在二次测温的基础上围绕≥280℃的发火区进行三次品字形测温，测温深度为5-6m。4.根据权利要求2所述的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台的注浆方法，其特征在于，S1中沟槽开挖的规格见表1：表1.沟槽开挖的规格根据温度范围将平台单元分为安全区、隐患区、蓄热区和发火区，根据矸石山占地面积确定沟槽规格。5.根据权利要求2所述的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆体平台的注浆方法，其特征在于，S2中所述浆液按照体积百分比包括：93%的水、5.6%的素土、0.7%的石灰、0.35%的阻燃剂和0.35%的凝固剂。6.根据权利要求2所述的一种棋盘状开沟的防复燃矸石堆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，王伟鹏，周洋，芦根玲，宫有寿，刘鸿良，何泽，
申请(专利权)人：山西绿巨人环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14