一种煤矸石路基处理方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矸石路基处理方法，包括以下步骤：步骤1：测温：沿路基中线两侧布点，对路基段内煤矸山进行温度探查；步骤2：分区：根据对路基段内煤矸山进行温度探查的结果，划分出低温区路基和高温区路基，低温区路基包括防控区和临界区；高温区路基包括蓄热区和发火区；步骤3：低温区路基处理；防控区和临界区路基采用纵向开挖法施做，开挖一层用黄土及时覆盖；步骤4：高温区路基处理：蓄热区和发火区开挖施工前采用钻孔注浆灭火的方式降低矸石弃渣温度，然后按照低温区路基施工。本申请在路基施工前，对煤矸石山进行测温、分区，针对低温区路基和高温区路基，采取相对应的处理措施，优化路基施工工艺，保证了施工安全和质量。保证了施工安全和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矸石路基处理方法


[0001]本专利技术涉及路基施工的
，特别是涉及一种煤矸石路基处理方法。

技术介绍

[0002]煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石存在自燃、松散、环境污染等特点，对施工安全和质量存在影响。
[0003]具体如下：1）自燃特性引起矸石自燃的因素很多，目前的研究结果表明：硫铁矿结核体是引起矸石自燃的决定因素，水和氧气是矸石自燃的必要条件，碳元素是矸石自燃的物质基础。
[0004]煤层中全硫含量，是由硫铁矿、有机硫和硫酸盐硫所组成，其中硫铁矿硫和有机硫是可燃硫，尤其是硫铁矿硫是缺氧还原环境中生成的，赋存于煤层及煤系地层中，成结构和结晶状态，未开采前埋藏于地下，隔绝空气，难以氧化，出井排放后，矸石经过大面积接触空气而氧化，同时放出大量的热，硫铁矿的燃点仅为280℃，所以易引起自燃，从而引起其它可燃物的燃烧。
[0005]煤矸石自燃的内因是矸石中有硫元素以硫铁矿和有机硫的形式存在，而外因则是有氧的存在。
[0006]水也是加速矸石自燃的一个重要条件，由于水的存在，硫铁矿才能产生硫酸溶液，并产生大量的热，从而促进自燃。另外，矸石处理场其他可燃物如煤、木头等是使燃烧扩大、蔓延的必要条件。
[0007]2）松散煤矸石因其结构松散、稳定性差，长期暴露地表，每逢雨季，矸石山产生滑坡或泥石流等地质灾害现象也屡见不鲜。
[0008]3）环境污染
①
不合理的堆放方式，采用倾倒式形成的自然坡度，无防水、防渗、防自燃的“三防”措施，极易造成地表及地下水体污染。
[0009]②
矸石自燃影响大气和生态环境。其中碳、硫构成矸石自燃的物质基础。露天堆放的矸石内部热量逐渐积蓄，当温度达到可燃物的燃点时便自燃，自燃过程中，将会释放大量的S02、C0、H2S、N0x和C6H6等有害气体，对环境空气质量将产生一定的影响。
[0010]③
矸石山自燃对人体健康会带来一定的影响，同时也不利于植物的生长，腐蚀建筑物，矸石中的硫化物与水发生化学反应，生成硫酸盐的水解产物，污染矿区的水体及土壤。
[0011]某工程，路基经过由附近煤矿弃渣堆填形成的矸山弃渣区，约1992
‑
1993年开始堆填，堆积形成时间约20年，渣体厚度约5
‑
50m，成分混杂以碎石、煤矸石、粉煤灰为主，夹有煤矸石，结构松散～稍密，空隙较大，路基段可能存在煤矸石弃渣内部自燃问题，对施工安全
和质量存在影响。针对上述问题，本申请提供一种煤矸石路基处理方法。

技术实现思路

[0012]本专利技术提供一种煤矸石路基处理方法，对煤矸石山进行测温、分区，针对低温区路基和高温区路基，采取相对应的处理措施，优化路基施工工艺，保证了施工安全和质量。
[0013]解决的技术问题是：穿煤矸石山的路基段可能存在煤矸石弃渣内部自燃问题，对施工安全和质量存在影响。
[0014]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术一种煤矸石路基处理方法，包括以下步骤：步骤1：测温：沿路基中线两侧布点，对路基段内煤矸山进行温度探查；步骤2：分区：根据对路基段内煤矸山进行温度探查的结果，划分出低温区路基和高温区路基，低温区路基包括防控区和临界区，防控区温度＜70℃，70℃≤临界区温度＜90℃；高温区路基包括蓄热区和发火区，90℃≤蓄热区＜230℃，发火区≥230℃；步骤3：低温区路基处理；防控区和临界区路基采用纵向开挖法施做，每层开挖长度不超过20m，层厚不超过6m，开挖一层用黄土及时覆盖；步骤4：高温区路基处理：蓄热区和发火区开挖施工前采用钻孔注浆灭火的方式降低矸石弃渣温度，防止火区蔓延，然后按照低温区路基施工。
[0015]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，步骤1中，布点横纵间距20m，采用“梅花型”布设测温点，测温范围为表层六米深度范围，阶梯深度测温。
[0016]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，步骤3中，路堑边坡按照设计坡比一次性开挖成型，开挖至路床后覆盖干拌土并进行强夯，然后顶面再换填30cm的3%水泥土并进行压实。
[0017]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，步骤3中，边坡开挖前先施做边坡的截排水沟，边坡坡面每50m设置一道竖向急流槽进行集中排水。
[0018]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，步骤4中，钻孔时，自上而下进行，先沿中间钻孔，再向外扩展钻孔。
[0019]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，平台钻孔施工时先进行浅孔钻孔，浅孔注浆完成后再进行深孔钻孔。
[0020]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，步骤4中，注入的浆液为水泥粉煤灰浆液，水固比1:1.0
‑
1:1.2，水泥、熟石灰和粉煤灰的重量比为1:2:7。
[0021]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，注浆时，采用定量定压，每个孔每次注浆量小于5m
³
，若大于5m
³
，浆液中掺加水泥重量2%的水玻璃。
[0022]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，步骤4中，各发火区最外侧的两排孔作为帷幕钻孔，浆液配合比为：水固比1:1.2，水泥、熟石灰、粉煤灰的重量比1:2:7。
[0023]本专利技术一种煤矸石路基处理方法，进一步的，注浆完毕3个月后，采用钻孔抽检法进行灭火效果检测，控制标准为：（1）各观测孔内气体温度呈持续下降趋势，全孔最高温度小于100℃，且90%以上观测孔最高温度稳定在70℃以下；（2）各观测孔内一氧化碳浓度持续下降，孔内最高值小于625mg/Nm3，且90%以上观
测孔一氧化碳最大浓度稳定在125mg/Nm3以下；（3）各观测孔内气体温度及一氧化碳浓度的月平均值在6个月内呈持续下降趋势。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：1.本申请在路基施工前，对煤矸石山进行测温、分区，针对低温区路基和高温区路基，采取相对应的处理措施，优化路基施工工艺，保证了施工安全和质量；2.本申请根据实践和经验总结出煤矸石路基自燃标准，从而对煤矸石路基进行分区，便于针对性进行施工，提高了施工效率；3.本申请针对煤矸石路基，优化了钻孔注浆方式以及注浆浆液，保证快捷有效的施工，达到了煤矸石路基处理的效果，也有效避免矸石山灭火后的复燃。
具体实施方式
[0025]本专利技术公开一种煤矸石路基处理方法，包括以下步骤：步骤一：测温沿路基中线两侧布点，点横纵间距20m，使用RTK放样定位，采用“梅花型”布设测温点，平台及坡面均以行距20m，排距20m布设测温点进行测温，测温范围为表层六米深度范围，阶梯深度测温，系统诊断火情，主要包括热偶测温、表观、气味等。
[0026]测温仪器采用非接触式红外测温仪与WRNK式铠装热电偶。
[0027]非接触式红外测温仪的工作原理为：红外测温仪用于测量物体的表面温度，利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矸石路基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：测温：沿路基中线两侧布点，对路基段内煤矸山进行温度探查；步骤2：分区：根据对路基段内煤矸山进行温度探查的结果，划分出低温区路基和高温区路基，低温区路基包括防控区和临界区，防控区温度＜70℃，70℃≤临界区温度＜90℃；高温区路基包括蓄热区和发火区，90℃≤蓄热区＜230℃，发火区≥230℃；步骤3：低温区路基处理；防控区和临界区路基采用纵向开挖法施做，每层开挖长度不超过20m，层厚不超过6m，开挖一层用黄土及时覆盖；步骤4：高温区路基处理：蓄热区和发火区开挖施工前采用钻孔注浆灭火的方式降低矸石弃渣温度，防止火区蔓延，然后按照低温区路基施工。2.根据权利要求1所述的一种煤矸石路基处理方法，其特征在于：步骤1中，布点横纵间距20m，采用“梅花型”布设测温点，测温范围为表层六米深度范围，阶梯深度测温。3.根据权利要求1所述的一种煤矸石路基处理方法，其特征在于：步骤3中，路堑边坡按照设计坡比一次性开挖成型，开挖至路床后覆盖干拌土并进行强夯，然后顶面再换填30cm的3%水泥土并进行压实。4.根据权利要求1所述的一种煤矸石路基处理方法，其特征在于：步骤3中，边坡开挖前先施做边坡的截排水沟，边坡坡面每50m设置一道竖向急流槽进行集中排水。5.根据权利要求1所述的一种煤矸石路基处理方法，其特征在于：步骤4中，钻孔时，自上而下进行，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王清，翟广军，逯爱婷，
申请(专利权)人：中国建筑第二工程局有限公司，
类型：发明
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