应用地面温度测量圈定煤矸石自燃区实例

杨玉勤

摘要：在煤矿灾害治理过程中，利用地面溫度测量可以直接有效地圈定煤或煤矸石自燃的范围，本文介绍了在某煤矿煤矸石自燃区调查的实际应用效果。

关键词：地面温度测量；矿区灾害治理；煤矸石自燃调查

引言

煤矸石是采煤和洗煤过程中的排弃物，通常占采煤量的15%～20%。是我国数量最大的固体废弃物之一。煤矸石长期露天堆积，对环境最大的危害除占地外就是自燃。自燃时释放出大量CO、H2 S、SO2等有害气体，严重污染周围大气环境，危害人们身体健康。煤矸石山自燃是普遍现象，据不完全统计，我国目前大约有三分之一的煤矸石山存在自燃现象，是煤矿主要矿区灾害之一[1]。在煤矸石自燃灾害治理过程中，往往需要对煤矸石堆在自燃区域进行前期调查，初步圈定自燃区范围，以便于后期治理工程的展开。本文介绍一个应用地面温度测量圈定煤矸石自燃区的工程实例。

1.工作目的及任务

1.1工作目的

某煤业公司原排矸场区域，由于使用时间较久，在矸石堆放区域矸石产生自燃现象。根据排矸系统改造工程的需要，需查明该建设区域矸石自燃的分布范围，以便于勘察设计及地基处理工作。

1.2工作任务

在排矸系统改造工程建设区及其外围，利用地面温度变化分布情况，初步圈定矸石自燃范围。

2.工作方法

2.1测网布置

工区测网基线沿排矸场运输轨道布置，测线垂直基线方向，线距10m，点距10m，部分区域根据实际情况点距为5m（见图2-1）。

2.2测量方法

工区测温方法采用电子温度仪测量地面50cm深度温度，用钢钎打孔50cm，测温探针插入孔内测量，尽量减少地表温度影响。测量时间以电子温度计计数稳定为限。同时利用红外测温仪观察地表温度变化情况。基点采用手持GPS定位后与已知钻孔坐标校准，测点采用地质罗盘结合测绳测量定位。

2.3测温使用仪器设备

地下测温：采用电子测温仪（JT210）配100cm规格测温探针2套。电子测温仪量程-50°C～1000°C。分辨率±0.1°C.

地表测温：采用非接触式红外测温仪（HT-830）。量程-50°C～350°C。分辨率±2°C.

测量定位：手持GPS、地质罗盘、测绳等。

2.4测温一致性测试

测量前将两台测温仪进行一致性测试，具体方法将两仪器探针同时插入热水中，待仪器读数稳定后，读取水温。经测量两台仪器系统误差为±0.3°C，一致性较好。

3.测温结果

3.1工区温度场特征

经实测取得工区温度场等值线平面图（图3-1）。其温度场特征呈西高东低特点，西部矸石堆积较厚，矸石自燃面积较大，东部矸石堆积较薄，自燃面积较小。根据温度实测结果并结合地表观察分析，东部基岩出露区和未发生自燃的矸石区温度一般在25°C～35°C。发生矸石自燃区域地下50cm温度一般大于40°C，最高可达100°C以上，并且具有随深度增加温度迅速增高趋势。其外围由于自燃烘烤温度一般在35°C～40°C。

3.2圈定工区温度高场

工区共圈定温度高场（或偏高场）7片。其中5片在排矸场运输轨道两侧15m的勘查范围内。两片面积较大的高场区在勘查区的西侧。

3.3温度高场分析

（1）1号高场区：位于勘查区西北，距16号钻孔40m左右，面积约1315m2。区内一般温度在40°C以上，最高可达66.5°C。在2号线211点附近地表见自燃产生的烟雾，地表温度达48.1°C。该区距勘查区距离较远，对排矸系统改造工程影响较小。如果该区自燃情况向东部扩展，将影响到勘查区的地基稳定，应采取阻断措施予以治理。

（2）2号高场区：该区紧邻勘查区西部，距排矸场运输轨道在15m～20m。面积最大，约9000m2。温度多在40°C以上。11线1113号点最高可达86.3°C。该区多处见自燃产生的烟雾。从等值图上分析该区与东侧勘查区内的3号、4号高场在深部具有联通的可能。必须采取隔断处理，避免该自燃区对勘查区的地基工程的影响。

（3）3号高场区：位于勘查区19号钻孔的东侧，面积约80m2。温度有局部增高现象，并见烟雾冒出，深部一定有局部自燃发生。

（4）4号高场区：位于勘查区中心位置，22号钻孔附近，面积约436m2。该区温度多在40°C以上，18线1801号点最高可达103.3°C，地表温度在36°C～40°C，该区深部有自燃发生。

（5）5号高场区：位于勘查区中心偏南位置，24号钻孔东侧，面积约834m2。该区温度多在40°C以上，24线2404号点最高可达60°C。该区域温度较高区域地表没有植被生长，深部有自燃发生。

（6）6、7号高场区：位于勘查区西偏南位置，26号、27号钻孔的西侧，温度偏高，最高可达50°C。两块面积合约800m2，在低洼处见有矸石燃烧过的痕迹，有自燃发生。

3号至7号高场区，位于勘查区范围内，均有自燃现象发生，在进行勘查区地基工程处理时应重点考虑煤矸石自燃给地基带来的不稳定影响，采取相应的阻燃和加固等治理措施。

4.结论

通过对工区进行温度测量，能够快速有效地反应工作区矸石自燃所引起的地面温度场变化情况，从而圈定可能存在矸石自燃区域，为排矸系统改造工程的勘察设计及地基处理、煤矸石自燃治理工作提供依据。用地面温度测量方法圈定煤矸石自燃区的范围，是一种简便直接且经济高效的方法。

参考文献：

[1]曹海飞.煤矸石山自燃及防治方法探讨.水力采煤与管道运输.2009年第一期.