1T/ACCEMXXX急傾斜煤層火區治理技術規范本文件規定了急傾斜煤層火區治理技術的術語和定義、治理方案設計、火區治理、塌陷區治理、巖土爆破、治理區坑底封堵回填、排土場建設、環境保護。本文件適用于急傾斜煤層火區治理，其他煤層火區治理可參考使用。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50007建筑地基基礎設計規范CB50021巖土工程勘察規范GB50197煤炭工業露天礦設計規范GB50330建筑邊坡工程技術規范JGJ79建筑地基處理規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1預裂爆破pre-splitblasting指進行石方開挖時，在主爆區爆破之前沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，以緩沖、反射開挖爆破的振動波控制其對保留巖體的破壞影響，并獲得較平整的開挖輪廓.4治理方案設計4.1設計原則4.1.1方案設計遵循“安全第一、技術可行、經濟合理”的原則。4.1.2項目組在廣泛收集、查閱相關文獻資料的基礎上，宜組織專家外出考察交流學習、現場踏勘，經過分析對比、反復論證。4.2設計基本要求方案設計應遵循GB50197、GB50330、GB50007、JGJ79、CB50021、《煤礦安全規程》、《煤田火災滅火規范(試行)》、《地質災害防治條例》及其他相關法律、法規和規范。4.3綜合治理方案2T/ACCEM4.3.1基本情況調查治理前應通過地面調查、GPS定位、瞬變電磁勘探、高精度磁法勘探、高密度電法勘探、鉆探和開挖揭露等綜合勘探手段，整體上查明礦區煤層露頭帶隱伏火區及塌陷區的分布范圍和特征，為火區及塌陷區的綜合治理提供依據。4.3.2制定熄滅標準4.3.2.1應根據《煤田火災滅火規范(試行)》的要求和確定的滅火治理目標，制定熄滅標準。4.3.2.2熄滅標準為經測溫、取樣化驗分析表明，只有同時具備下列條件時，方可認為火區已經熄滅:a)地表著火征狀消失;b)觀測孔內氣體溫度呈持續下降趨勢，并穩定在70℃以下；c)觀測孔內一氧化碳濃度呈持續下降，并穩定在100ppm以下；d)觀測孔內氧氣濃度呈持續下降，并穩定在7%以下；e)火區內磁異常值基本穩定在一個數值上；f)火區內電異常值很弱，且有逐漸消失趨向；g)測孔內氣體溫度、一氧化碳濃度、氧氣濃度必須全部呈持續下降趨勢，持續時間不少于六個月，個別孔監測結果超過上述啊a、b、c條款規定指標時，其占火區面積不得超過10%。5火區治理5.1治理方法火區治理應根據結合煤礦區火區分別特點，確定火區治理方案和塌陷區治理方案。5.2治理施工流程火區治理工藝流程圖可參見圖1。T/ACCEMXXX圖1火區治理工藝流程圖5.3治理施工5.3.1上覆巖層的剝挖5.3.1.1剝挖范圍確定：火區治理剝離深度的確定應依據著火煤層最大燃燒深度及火區內煤層璧存情況進行確定。5.3.1.2剝挖工藝：應根據治理項目的設計要求、地質地形條件和排渣運輸距離，綜合比較，確定適宜剝挖工藝。5.3.1.3剝離設備：應考慮到大部分剝離作業均需在采空區上作業，同時考慮到設備自重、工作線長度等因素選擇適合的挖掘機配汽車進行剝離。5.3.1.4剝挖參數應按下列要求進行確定：1)臺階劃分:根據所選用的開挖工藝和設備選型，結合治理區煤巖賦存特點剝離臺階按水平劃分臺階；2)臺階高度:根據火區面積，滅火工期，確定采用挖掘機型號進行剝挖作業，根據挖掘機確定工作面最大高度，確定工作臺階通用高度；3)剝挖帶寬度:應根據考慮作業設備的規格、挖裝作業條件等因素，確定巖石剝挖帶寬度，煤層剝挖帶寬度；4)根據最小工作平盤寬度確定最小溝底寬。5.3.1.5剝挖方式：剝離滅火以水平分層劃分臺階，工作面剝離方式為液壓挖掘機鏟。5.3.2注水降溫5.3.2.1高溫體、燃燒體處置當上部土巖剝離到一定程度，揭露著火煤層時，有可能因為通風條件的改善而引起著火煤層火勢更加旺盛，形成高溫體及燃燒體，對剝離工作及人員安全構成威脅。當遇到高溫體及燃燒體時，首先應采4T/ACCEM用滅火酒水車對高溫體及燃燒體采取噴淋降溫方式進行滅火，使燃燒體熄滅，高溫體降溫之后方可進行殘煤的回收及上部的剝離工作。5.3.2.2火區剝挖前穿孔爆破火區剝挖前需要穿孔爆破的，打眼作業前，必須先對打眼區域進行注水降溫處理，等溫度下降到50℃以下后，才可按設計的炮孔位置和技術規格進行打眼。5.3.3渣土外運在火區治理過程中，必須待過火圍巖徹底熄滅并降至常溫后方可將剝挖的土石方外運至排土場，以便后期治理的開展。5.4火區治理注意事項及安全措施5.4.1工作平臺下部火區的判斷完成露頭火區治理后，工作平臺下部火區根據物探報告圈定的范圍，以地表溫度、濕度，地表裂縫處或山坡有無冒煙、有無刺鼻氣味、有無燒變巖為火區判斷的主要依據。5.4.2深部火區的施工在火區地表挖魚鱗坑并設置警戒線，先剝挖著火煤層頂板方向的巖層，形成工作平盤，再用酒水車向魚鱗坑和著火煤層持續噴水降溫滅火，然后從頂板的板方向層層剝挖過火煤層。5.4.3滅火水使用注意事項5.4.3.1在滅火施工時，為節約滅火用水，宜采用酒水、注水和噴水三種方式:在對頭火區滅火時一般采用注水方式;在深部火區滅火時，一般采用上部注水，側噴水方式，在剝離時注水噴水要持續進行;在對剝離后的過火殘煤和過火圍巖火時，用灑水方式。5.4.3.2在滅火施工中，對挖掘機的斗勺、斗柄、連桿和轉斗油缸應持續噴水降溫，以免損壞設備。5.4.3.3為防止過火煤復燃，過火圍巖和過火殘煤在剝離后，先分別攤放于現場，繼續灑水降溫，待其完全熄滅并降至常溫后運至殘煤堆場和排土場。5.4.3.4滅火施工揚塵較大時，應將注水、噴水滅火和灑水滅火、降塵結合起來，不間斷進行。施工時，應充分利用老空水滅火。5.4.4安全措施5.4.4.1應嚴格按照《火區治理安全技術措施》規定的治理工序、治理方法和安全措施進行施工。5.4.4.2滅火施工人員必須經過崗前培訓方可上崗。5.4.4.3火區一旦被確認，必須立即設置安全警示標志，筑土墻圍擋，防止人員和設備落人火區。5.4.4.4滅火施工人員必須佩戴防毒面具，立于火區上風頭，防止發生有毒有害氣體中毒事故。5.4.4.5滅火施工不得在夜間進行。5.4.4.6滅火施工時必須有專人指揮監護。6塌陷區治理6.1治理流程塌陷區治理工藝流程圖可參見圖2。T/ACCEMXXX圖2塌陷區治理工藝流程圖6.2采空區上部施工6.2.1由于塌陷區治理范圍內的老窯開采情況不明，且年代久遠，會形成老窯積水，在治理過程中應加強勘探，施工應在采空區覆蓋層臨界值以上進行，臨界值以下應通過爆破冒落、填實后方可進行。6.2.2當揭露采空區后，應在揭露的巷道側留設20m的安全平臺，方可進行采空區出露煤層的封堵、回填作業。6.3鉆孔驗證在施工中，隨工作平臺的降深，必須逐層對煤層可能存在的采空區進行鉆孔驗證，孔深20m，孔距10m。如地表至古空區頂部厚度超過20m時可開挖10m，留有10m以上的安全厚度。如不足10m時，應采用爆破或開挖的方法對古空區予以揭露，然后用渣土填埋，以保證施工人員和設備的安全。6.4開挖揭露6.4.1開挖時要遵循“逐層開挖，逐層加固”的原則，每層開挖高度不應大于10m，開挖完成一層，支護一層。待上層加固工程實施完畢后方可進行下層臺階的開挖施工，以確保坡體穩定和施工安全。6.4.2當發現采空區內有積水時，應及時抽排，用于工作面和道路的灑水降塵。6.4.3當煤層頂板內出現采空區時，應對采空區放頂或充填加固，以防止煤層頂板垮塌。7巖土爆破7.1基本要求火區塌陷區治理和邊坡開挖爆破是區別于一般爆破的特殊作業，必須嚴格按照火區塌陷區治理的操作規程、作業規程和爆破專項設計要求進行施工。施工過程中對于不同的爆區可根據不同的火區燃燒情況、燒變巖軟硬程度和節理裂隙發育程度、塌陷區情況及周邊巖石結構等條件確定合適的爆破方法和炸藥單耗，在確保安全的前提下，最大限度地減少爆破炸藥量，節省爆破時間，降低爆破震動，已達到最佳爆破效果。7.1.1火區塌陷區治理爆破6T/ACCEM7.1.1.1根據采剝工藝藝的要求，治理項目火區和塌陷區爆破應采用合適的爆破方式，確定配套的鉆孔設備。7.1.1.2火區塌陷區治理爆破施工應符合下列要求:a)通過鉆孔驗證，探明火區采空區位置，編制爆破專項設計方案，確定鉆孔位坐標、鉆孔深度及孔網參數；b)裝藥前，應先測試孔內溫度，孔內溫度大于40℃時禁止裝藥；c)高溫孔應采用熱感度低的炸藥，必要時可將孔內裝入PVC套管或者將炸藥、雷管包裝作隔熱處d)鉆孔不宜太深，單孔裝藥量不宜過多，裝藥連線等操作時間不宜太長,藥結束后應立即組織爆破，必要時可實施分片分塊裝藥，盡量節省爆破時間；e)采空區上覆巖層厚度不足10m時，應按照設計要求，從頂板向底板方向層爆破，將其揭露，并充填壓實；f)爆破作業過程中，必須有專人監護；g)鉆機作業之前，布孔區域周圍的挖機作業不能破壞最小抵抗線，以免造成沖炮。7.1.2邊坡開挖爆破7.1.2.1在火區塌陷區治理過程中，不可避免的產生高邊坡，頻繁的爆破震動易使坡巖體產生疲勞效應，不利于邊坡的穩定。因此，臨近最終邊坡的爆破必須采預裂爆破(見圖4-9)。7.1.2.2預裂爆破施工應符合下列要求:a)預裂孔應鉆在臺階放樣線以外，不應大于10cm；鉆孔應控制好方位、傾角鉆孔孔底最大偏差應小于15cm，鉆孔應做詳細記錄。預裂孔孔徑、孔距、裝藥量及裝藥結構由專項爆破試驗確定。b)預裂孔用巖粉堵塞,靠近預裂孔的第一排主炮孔孔深淺于預裂孔底高程最少倍孔距，預裂孔超深時應先回填，后裝藥。c)預裂爆破孔和梯段爆破孔一般不在同一爆破網絡中起爆，一次預裂孔較多時,則不可采用同一梯段起爆，根據預裂部位的具體情況分為5~10孔一段，進行電聯分段后再實施起爆。特殊情況下預裂爆破孔和梯段爆破孔在同一爆破網絡中起爆時，必須經監理工程師同意，預裂爆破孔先于相鄰梯段爆破孔起爆的時間，不得小于75ms~100ms。d)預裂孔裝藥，應力求一定分散度和不耦合度，以求最佳的光面效果。預裂孔裝藥量及裝藥集中度由專項爆破試驗確定。7.1.3施工安全7.1.3.1巖土爆破是安全施工的關鍵工序，應由專業工程隊組織施工。7.1.3.2爆破工程隊應按照《露天煤礦安全規程》，認真編制《施工組織設計》和《爆破施工設計》，經專家會審、當地公安局備案后實施。7.1.3.3嚴格執行運輸、卸藥、裝藥、警戒、爆破信號、爆后檢查和持證上崗等安全規定，確保施工安全。8治理區坑底封堵回填為了隔絕坑底露頭煤與空氣接觸，防止其再次自燃和地表水滲透，保證礦井下部開采安全，必須對治理區坑底進行封堵回填。封堵的工序應按下列要求進行:T/ACCEMXXX1)煤層自燃徹底消除且溫度降低至40℃以下；2)將露頭煤整平，覆蓋1.0m厚黃土，每50cm碾壓一次，壓實系數達93%；3)鋪設雙層防滲土工布，防滲土工布的主要參數:透水系數1x10-12cm/s;度1.9mm;斷裂強度經向≥50N，緯向≥50N，材質應為高強聚酯玻璃纖維；4)再次覆蓋1.0m厚黃土，每50cm碾壓一次，壓實系數達93%。5)最后排渣回填，并分層壓實，直至回填到設計標高。9排土場建設9.1基本要求9.1.1在排土時應遵循內排與外排相結合，以內排為主的原則，減少占用土地。9.1.2首采區段的巖土應全部外排外，其余區段1700標高以上的巖土外排，1700標高以下的巖土全部內排，盡量做到土石方平衡。9.2排土場的穩定性系數計算通過分析主要影響土場邊坡穩定性的因素，確定采購畢曉普（Bishop）法或余推力法對排土邊坡的穩定性進行計算。計算公式如下：式中：式中：F——穩定系數Ci——瞬時粘結力γ——巖石容重hi——條塊高度w——水的容重hwi——水位高度Φi——瞬時內摩擦角8T/ACCEM9.3排土場安全措施9.3.1基底處理:應清除預設排土場基底軟弱層，必要時開挖臺階，防止在基底形成潛在的滑動面。9.3.2防排水:在排土場各臺階坡腳處設排水溝，平臺要保持縱向和橫向的坡度，以便地表水順利地流入排水溝，最終經攔渣壩匯人原始徑流。9.3.3空間幾何結構:排土場各臺階高度不應大于12m，坡度不應大于42°,平臺寬度不應小于15m，最終邊坡角不應大于37°。做到平臺無積水，坡面無沖溝。9.3.4攔渣壩:在排土場面向村莊方向溝谷最窄處修建攔渣壩和削力壩。9.3.5穩定性監測:在排土場形成后設置沉降觀測樁，對排土場沉降位移情況定期監測。9.3.6綠化:按照邊