Descripción general del área minera de Yangquan
1. Ubicación geográfica
La ciudad de Yangquan está ubicada en la parte central y oriental de la provincia de Shanxi, a 119 km al oeste de la ciudad de Taiyuan. de las mayores bases de producción de carbón de antracita en China. La ciudad de Yangquan cubre un área de 4.452 kilómetros cuadrados y tiene una población de 12.200 habitantes. Gobierna tres distritos y dos condados: área urbana, área minera, suburbios, condado de Yu y condado de Pingding. Tiene un clima monzónico continental, con un período sin heladas de unos 170 días, una precipitación anual de 576 mm, valles entrecruzados y un terreno complejo. Las montañas y colinas representan aproximadamente el 85% del área total. La mayoría de las áreas están por encima de los 700 m sobre el nivel del mar. El terreno es más alto en el norte y más bajo en el sureste, con una distribución en forma de escalera.
El Grupo Yangmei está ubicado en el centro de Yangquan, con un área de campo minado planificado de 1387,8 km2, reservas geológicas de 142×108t, reservas recuperables de 79,68×108t y minas existentes de 10t. Las minas primera, segunda, tercera, cuarta y Xinjing están ubicadas en el noroeste de la ciudad de Yangquan, la quinta mina está ubicada en el suroeste de la ciudad de Yangquan, la mina Kaiyuan está ubicada en el oeste del condado de Shouyang, la mina Shigang está ubicada en al suroeste del condado de Zuoquan, y la mina Sijia en construcción. La mina Zhuang está ubicada en el suroeste del condado de Xiyang, y la mina Xinyuan está ubicada al oeste del condado de Shouyang.
2. Topografía
La zona minera está ubicada al pie occidental de la sección norte de las montañas Taihang. Es una zona montañosa media-baja con un noroeste alto y un sureste bajo. con terreno complejo. El territorio está rodeado de montañas por todos lados, con montañas onduladas y barrancos entrecruzados. La altitud media de la zona es superior a los 1000 mm. La arenisca pérmica está ampliamente expuesta en las zonas montañosas medias y bajas de la zona minera, cubierta de loess. en colinas de loess y zonas montañosas pedregosas. El pico más alto de la zona, Pingtaliang, se encuentra a 1.372,6 metros sobre el nivel del mar, y el valle más bajo de Niangziguan se encuentra a 350 metros sobre el nivel del mar.
Geología e hidrogeología
(1. ) Geología
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La zona minera está ubicada en las dos alas del anticlinal de la montaña Taihang y el ala este del sinclinal de Shouyang, y pertenece al noreste de Qinshui Coalfield. Su lecho rocoso está expuesto en un área grande, y los estratos del noreste al suroeste están expuestos en orden de mayor a menor. La plantilla estratigráfica de la medida del carbón es la piedra caliza Majiagou del Ordovícico Medio, con un espesor total de 577,94 metros. Hacia arriba está la Formación Benxi del Carbonífero Medio, que está pseudointegrada en la superficie de erosión de la piedra caliza del Ordovícico. Toda la capa tiene un espesor de 41,95 a 49,90 metros y está formada por lutitas arenosas, lutitas, areniscas y calizas de color gris y gris oscuro. Hacia arriba se encuentra la Formación Taiyuan del Carbonífero Superior, que es uno de los principales estratos carboníferos de esta zona. Se deposita continuamente en la Formación Benxi y consta de lutita arenosa gris-negra, lutita, arenisca gris-blanca, piedra caliza y de 7 a 10 capas de carbón, con un espesor total de 107,30 a 140,60 metros. La Formación Shanxi del Pérmico Inferior es continua. depositado bajo la Formación Taiyuan. Es un depósito continental y es uno de los principales estratos carboníferos de la zona. Está compuesto por lutitas arenosas de color gris-negro, lutitas, areniscas de espesor medio de color blanco grisáceo y de 4 a 6 capas de. carbón. Toda la capa tiene de 43,7 a 72,2 metros de espesor, con la Formación Shihezi Inferior del Pérmico, la Formación Shihezi Superior y la Formación Shiqianfeng en la parte superior, con espesores de 161, 312 y 80 metros respectivamente. Las partes expuestas de los estratos anteriores están directamente conectadas con los estratos del Cuaternario Cenozoico.
Las principales vetas de carbón son el carbón N° 3 y el carbón N° 15. El espesor del falso techo de carbón No. 3 es de 0,14 a 0,25 metros y está compuesto de esquisto arenoso gris negruzco y arenisca fina. El techo inmediato es de pizarra arenosa gris. El techo antiguo tiene 13,4 m de espesor y es de arenisca de grano medio de color blanco grisáceo. La parte superior es de pizarra arenosa. Las juntas entre la veta de carbón y el techo están bien desarrolladas, por lo que la capa de roca del techo tiene buenas condiciones naturales de colapso después de la minería.
(2) Hidrogeología
Según la litología, las características hidráulicas y las condiciones de ocurrencia del acuífero, el agua subterránea en la ciudad de Yangquan se puede dividir en los siguientes cinco tipos básicos.
1) Agua kárstica de fisura carbonatada. Se distribuye principalmente en la zona central y sur de la ciudad, siendo el acuífero calizo del Ordovícico Medio como principal acuífero.
2) Agua intersticial en rocas sueltas. Distribuido principalmente en valles fluviales, cuencas intermontañosas y zonas montañosas de loess, el acuífero tiene un espesor de 5 a 10 m y la litología es principalmente grava y grava.
3) Detritos fisura agua. Distribuido en la región occidental, el acuífero es arenisca del Pérmico y Triásico, y el acuífero relativo está compuesto principalmente de lutita y lutita.
4) Roca clástica, mezcla de agua de fisura kárstica de roca carbonatada y agua de fisura de roca metamórfica. Caliza carbonífera que contiene fisuras o cuevas acuíferas. Las principales vías de recarga de las aguas subterráneas son la precipitación atmosférica y las filtraciones de los ríos.
5) Aguas superficiales. Los ríos de Yangquan pertenecen al sistema del río Ziya en la cuenca del río Haihe.
Los ríos principales incluyen el río Hutuo y sus afluentes, como el río Wuhe, el río Longhua, el río Mianhe y sus afluentes, como el río Wen y el río Tao. El caudal del río generalmente sigue el de las montañas. La escorrentía del río en la ciudad de Yangquan es principalmente agua de otras áreas (que representa el 60% de la escorrentía del río), y la escorrentía del río en esta región solo representa el 40% del total.
4. Clima
La zona minera de Yangquan tiene un clima continental templado cálido y es una de las zonas más cálidas de la provincia de Shanxi. Según las estadísticas del Observatorio Meteorológico, la temperatura media anual es de 10,7 ℃, y junio es el mes más frío, con una temperatura media de -4,6 ℃ y una temperatura mínima de -19,0 ℃. Julio es el mes más caluroso, con una temperatura media de 24,3 ℃ y una temperatura máxima de 40,2 ℃.
La precipitación media anual en la ciudad de Yangquan es de 609,8 mm, que varía mucho a lo largo del año. Llega a 886,4 mm en los años lluviosos y sólo a 240,2 mm en los años secos. Septiembre.
La dirección del viento en esta zona es variable, siendo el viento de este-noroeste el más habitual durante todo el año. Sin embargo, los vientos del este prevalecen en verano y los vientos del oeste prevalecen en invierno. La velocidad media anual del viento es de 1,7 m/s, el período de congelación es desde mediados de octubre hasta mediados de marzo del año siguiente y la profundidad de congelación del suelo es de 0,7 m.
Según la provincia de Shanxi Oficina Sismológica, la intensidad del terremoto en el área de Yangquan es de 7 Gastos. Dado que hay pocas fallas en esta área, la mayor parte del lecho de roca está expuesta o la capa de cobertura es delgada y hay pocos canales de ríos antiguos, el impacto del daño del terremoto es relativamente débil.
5. Entorno ecológico natural
Características de los ecosistemas. Esta zona es una ciudad industrial emergente con una economía próspera, población densa, industrias concentradas y pocas categorías. El entorno ecológico natural de las zonas rurales es sencillo y todavía se encuentra en un estado de producción primitivo.
Características agroecológicas. Debido a que las montañas Qingling en la ciudad de Yangquan tienen "más montañas y menos tierra que rocas", la mayor parte de la tierra cultivada son campos en terrazas y llanuras aluviales. La falta de recursos hídricos ha restringido en gran medida el desarrollo de la agricultura. Los principales cultivos son el mijo, el maíz, el trigo y las patatas. No existen cultivos comerciales especiales.
6. Plantas
La vegetación natural en la zona minera es principalmente pastos, incluyendo azufaifa, vitex, setaria, cangrejo, pasto blanco y otras xerófitas.
Después de la investigación, hay tres tipos de plantas adecuadas para crecer en la zona minera de Yangquan: árboles, arbustos y hierbas.
Árboles: Pinus tabulaeformis, ciprés, álamo, sauce, ailanto, algarrobo, arce, acacia;
Arbustos: lila, azalea, rosa rosea, hilo de bordar, crisantemo, avellano y loblolly;
Hierbas: raigrás perenne, bermuda, pasto silvestre, Leymus chinensis, perilla, enredadera, etc.
2. Descripción general de la ganga del carbón en la zona minera de Yangquan y las causas de la combustión espontánea
Yangzhou Coal Group se estableció en 1950. Hay 6 minas y 12 pares de minas, con una capacidad de producción anual de más de 3000×104t. Se han acumulado más de 20 montañas de ganga de carbón, con un volumen total de acumulación de aproximadamente 2×108t y una tasa de crecimiento anual de 700×104t. Si se extiende con un espesor de 1 m, puede cubrir dos áreas urbanas de Yangquan. Actualmente existen 4 grandes montañas de ganga de carbón con un volumen de descarga de residuos superior a 1400×104t. Excepto por el contenido de azufre en la montaña ganga de la mina Xinjing, que es de 0,4, el contenido de azufre en otras minas de carbón está entre 1,3 y 1,4, siendo el más alto 2,0. Estas montañas de ganga de carbón de combustión espontánea tienen altas características de combustión espontánea.
A juzgar por la cantidad de absorción de oxígeno y la velocidad de absorción de oxígeno del carbón Yangquan, la tendencia a la combustión espontánea es fácil de encender espontáneamente. Aunque la ganga de carbón no absorbe mucho oxígeno, tiene un riesgo considerable de combustión espontánea.
El contenido de azufre en el carbón de Yangquan es aproximadamente 1, y el contenido de pirita en la ganga del carbón es relativamente alto, especialmente en parte de la ganga lavada, que generalmente es superior a 6. Al mismo tiempo, el tamaño de las partículas de ganga lavadas es pequeño y húmedo, lo que es una condición favorable para la rápida oxidación de la pirita. La ganga lavada también contiene entre un 15 y un 30% de carbón. En condiciones adecuadas, la pirita se oxida rápidamente y libera una gran cantidad de calor, lo que no solo promoverá una mayor oxidación de la pirita, sino que también promoverá el proceso de oxidación del carbón a baja temperatura. Se puede considerar que el alto contenido de carbón con tendencia a la combustión espontánea y pirita es la causa interna de la combustión espontánea de la ganga de carbón de Yangquan.
La ganga de carbón en la zona minera de Yangquan generalmente se arrastra hasta el punto más alto de la montaña de la ganga y luego se empuja hacia la pendiente con una excavadora para que ruede libremente. Este método de acumulación promueve la combustión espontánea de las montañas de ganga de carbón. Las razones principales son las siguientes:
Primero, el área expuesta de la pendiente es grande, los montones de ganga están sueltos y la porosidad es grande. , y las condiciones de suministro de oxígeno de la ganga son buenas.
La ganga tiene una alta permeabilidad y el suministro de oxígeno únicamente a través de la difusión molecular puede elevar la temperatura de la montaña de ganga por encima de la temperatura crítica de combustión espontánea. En este momento, la velocidad de convección térmica es mayor que la velocidad crítica del flujo de aire requerida para la combustión espontánea de la montaña de roca estéril.
En segundo lugar, la zona de asfixia, la zona de posible combustión espontánea y la zona de combustión no espontánea de la montaña de ganga son dinámicas y continúan cambiando a medida que avanza la pendiente de descarga de la ganga. La ganga de carbón descargada en la montaña de ganga de carbón ha experimentado cambios desde la zona de combustión no espontánea a la posible zona de combustión espontánea y a la zona de asfixia, desde estar expuesta en la superficie hasta quedar profundamente enterrada por otras gangas de carbón. Debido a la gran superficie de residuos en este método de apilamiento y al avance extremadamente lento de la pendiente de residuos, los residuos pueden permanecer durante mucho tiempo en la posible zona de combustión espontánea. Una vez que este tiempo supere el período mínimo de autoignición de la ganga del carbón, puede producirse una combustión espontánea.
En tercer lugar, durante el proceso en el que la ganga de carbón rueda libremente sobre la superficie de la pendiente bajo la acción de la gravedad, trozos más grandes de ganga de carbón ruedan hasta el fondo de la montaña de ganga de carbón, y la mayor parte de las partículas más pequeñas Restos de ganga de carbón de tamaño. La parte superior forma una clasificación natural de montañas de ganga de carbón. Los resultados de la clasificación: ① Aumentar la porosidad; ② Enriquecer la pequeña ganga de carbón con alto poder calorífico.
En resumen, el método de acumulación irrazonable proporciona buenas condiciones para la oxidación continua de la ganga de carbón y es la principal causa externa de la combustión espontánea en la montaña de ganga de carbón de Yangquan.
3. Descripción general del control de la combustión espontánea en el área minera de Yangquan
Desde el "Séptimo Plan Quinquenal", el Grupo Yangmei ha construido cinco plantas de lavado de carbón a gran escala y una gran planta. Una gran cantidad de ganga lavada se descargó continuamente en las montañas de Ganga y provocó la combustión espontánea de cuatro grandes montañas de ganga en las minas No. 1 a No. 4, con una acumulación total de más de 1400×104 t. Las cuatro minas estaban cerca una de otra. , y la contaminación ambiental fue más prominente. En la actualidad, la combustión espontánea de las montañas de ganga de carbón produce una gran cantidad de SO2, CO, CO2 y otros gases nocivos, representando el 80% de las emisiones totales de la ciudad. La concentración más alta de SO2 en algunas áreas de la montaña Gangue es 65438±0,38 mg/Nm3, y la concentración más alta de CO es 237 mg/Nm3, superando los estándares nacionales de calidad del medio ambiente atmosférico en 65438±0,96 veces y 65438±0,9 veces respectivamente, lo que hace La calidad del ambiente atmosférico de la ciudad es la primera en el país. Después de que la montaña de la ganga de carbón se encendiera espontáneamente en el área minera de Yangquan, debido a la proximidad de la mina de carbón y las restricciones del terreno, las condiciones de difusión atmosférica eran muy pobres y el ambiente ecológico cerca de la montaña de la ganga de carbón era muy malo, sin que creciera pasto. . Además, la ciudad de Yangquan está situada a sotavento de la zona minera, y la combustión espontánea de las montañas de ganga de carbón ha provocado una importante contaminación del aire, que también ha desencadenado una serie de problemas sociales. Es muy necesario controlar la montaña de ganga de carbón de combustión espontánea.
Figura 7-1 El efecto de reverdecer la montaña de ganga de carbón de combustión espontánea en Yangquan
De 1992 a 1996, Yangzhou Coal Group llevó a cabo la extinción de incendios y la recuperación ecológica de la ganga de carbón de combustión espontánea. Se han logrado ciertos resultados y se ha controlado inicialmente la combustión espontánea de las montañas de ganga de carbón. Sin embargo, actualmente existe un fenómeno de resurgimiento del seguimiento en muchos lugares. A juzgar por los datos de seguimiento, el contenido de SO2 todavía supera considerablemente el estándar y es necesario tomar ciertas medidas para controlarlo. En los últimos años, Yangmei Group ha invertido mucho en la extinción de incendios y en la reverdecimiento de las montañas de ganga de carbón que se encienden espontáneamente en el área minera de Yangquan (Tabla 7-1), y muchas montañas de ganga de carbón que se encienden espontáneamente han sido reverdecidas con éxito (Figura 7-1).
Tabla 7-1 Área de inversión y ecologización de la montaña de ganga de combustión espontánea del Grupo Yangmei en los últimos años