关于信湖煤矿矿矸石山泥浆池治理工作的探讨

【摘 要】淮北矿业信湖煤矿主、副、风三井筒均采用钻井法施工，矿井在井筒钻进、井壁下沉、壁后充填过程中产生大量废浆，全部排放至矸石山泥浆池内，由于泥浆的流动性和难以固化，加大了治理的难度，给后期矸石山治理工作带来很大的困难，通过前期调研分析，采取稳固坝基、夯实排矸架头基础、安设长期排水设施、逐步排出泥浆等方案，实现了信湖煤矿矸石山泥浆池工作的有序开展。

【关键词】泥浆池；泥浆； 调研；治理

1 信湖煤矿矸石山泥浆池现状及存在隐患分析

1.1 矸石山泥浆池现状

信湖煤矿矸石山泥浆池南北长220m，东西宽200m，挖入地下深度6 m，坝体高出地面3 m，泥浆池储存全部泥浆后，泥浆最大深度达到4 m，废浆总量约168000 m3。

1.2 存在安全隐患分析

（1）泥浆池的负面影响由于钻井过程中在泥浆内加入了化学物品，使泥浆在相当长的时间内不固化且保持一定的流动性。

（2）大量的废泥浆在排入泥浆池后，对泥浆池坝体的压力较大，容易造成溃堤事故，严重影响南侧村庄及西侧工厂的安全。

（3）泥浆池面积较大，堤坝周长达840 m，人员及其它物体在泥浆池附近时，若不慎掉入泥浆池将会非常危险，容易造成生命安全事故及财产损失。

（4）钻井法施工的矿井，将矸石山建立在泥浆池中间的做法都不够成功，在使用过程中矸石卸载架出现无规律波动，甚至突然下沉，容易造成机械人身事故，设备维护相当困难。

2 矸石山泥浆池治理方案

2.1泥浆池坝基的加固

（1）利用井下生产所产生的矸石对泥浆池四周的堤坝进行加固，防止坝体由于受到泥浆的压力而造成溃堤事故。筹备处二十九处负责由东向西，重点加固南侧坝基，三十处重点加固北侧坝基，然后共同加固西侧坝基。施工单位要严格按照施工措施进行施工，由运输区负责监督和指挥。

（2）在各通往泥浆路口处及坝体四周等醒目位置设置安全警示牌，安装照明及视频监控设备，并加强对矸石山泥浆池施工人员的安全管理。

（3）施工期间由于前期施工坝基的宽度不够，必须做好路基的加宽工作，同时必须控制泥浆前期的排出量，也就是说填充矸石的控制要适当，减少泥浆排出给坝基增压。

（4）防护墙距离坝基的距离过近，在铲车推矸石时，必须确保矸石尽量进入坝基内侧。

2.2 泥浆池泥浆的排出

（1）泥浆池积水问题的处理

根据泥浆池的结构和周边自然环境条件，在泥浆池东北堤坝处设置防洪排水设施。利用泥浆防护墙设置上下两层排水管路，采用污水泵将泥浆池内的积水向外排放，避免了泥浆的堵塞，导致的排水故障，同时可以监测水量，及时排出积水。

（2）矸石山泥浆池上堆山建立排矸架头

在坝基加固的基础上，由七十一处负责对矸石山预留龙脊进行加固和堆积，这样可以使矸石山中心线建立在基础坚实的地基上，避免了直接将卸矸架设于泥浆池内而造成架头基础不实、架头不稳和架头塌陷等安全隐患。

（3）泥浆的后期排出

随矿井的开采延续，通过调节三面翻车的卡卸方向，让绝大部分矸石向卸矸架南侧卡卸，然后用架头高压水枪向池内冲扩，逐步向泥浆池延伸。矸石从东向西、从南向北的不断排放堆积逐渐将挤压泥浆置换出来。

在泥浆池堤坝的东北侧开一道可控制的溢流口，使泥浆池内溢出的多余泥浆可以从溢浆口处溢出，自然固化，把固化后的泥浆装车后运走。

3 矸石山泥浆池泥浆排出所需矸石量计算

3.1 矸石山泥浆池占用面积计算

矸石山的设计坡度为20°，最大垂直高度为h，矸石向池内的堆积角按30°计算，架头背面堆积角按45°。

计算，向北侧延伸L1，向西延伸L2，泥浆池被矸石置换面积S。则：

L1= h×cot30°=1.732h=104m

由于L1≤110m，所以最大垂直高度控制在60m。

L2 =cot45°h+ cot20°h =60m+2.74h=224m

由于L2≤200m+105m，满足要求。

S=（1/2×L2×L1）×2=23296m2

矸石山在控制堆积角度30°时，堆积高度不得高于60m，向北侧延伸L1=104m，向西延伸L2=224m，泥浆池被矸石占用面积S =23296m2.

3.2 填充泥浆池所需矸石量计算

泥浆池成不规则的长方体，坝基倾斜长度为16m，为了方便计算，忽略掉泥浆下部的不平均堆积情况。

L1=220m，L2=200m，泥浆的堆积高度h1=4m，泥浆水平面至坝基水平高度h2=5m，中间坝基长度为100m，宽度为20m。

泥浆量：

V0=（220×200-100×20）×4=168000m3

置换出泥浆量按2/3V0计算，所需矸石量为：

V1=（220×200-100×20）×9-16×9×（220+200+100）-1/3V0

=378000-74880-56000=247120m3

堆山所需矸石量计算：

矸石山体积按照两个圆锥体进行计算，则：

V2=1/3S2×h

V3=1/3S3×h

V=V1+V2+V3

前期堆山，按照h=30m计算，所需矸石量为：

V=247120+28260+77432=352812m3

4 方案的可行性分析及需要进一步调研的问题

（1）矸石山泥浆池坝基，确保了泥浆的突出危险，泥浆池的排水设施、污水方案，保障了雨季防洪工作的安全。

（2）龙脊的加固工作，保障了矸石山堆山工作的开展，夯实了矸石山基础的堆山工作。

（3）泥浆池泥浆的前期计划及所需矸石量统计，明确思路，确立了矸石山泥浆池的排出方案，保障了后续工作的推进。

（4）需要进一步调研问题：泥浆池后期防火、自燃、绿化治理等。

参考文献：

[1]《中国采煤方法》.陈炎光，等.中国矿业大学出版社，1991.

[2]《煤矿安全规程》.煤炭工业出版社，2006.

[3]《矿井提升运输选型设计》.杨坚，等.煤炭工业出版社出版，1981.

[4]《运输与提升》.中国矿业大学出版社，1996.

[5]《煤矿开采学》.徐永圻，等.中国矿业大学出版社，1999.