本文關鍵詞：煤矸石山自然發(fā)火機理及防治技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤矸石是煤炭開采與加工過程中產(chǎn)生和排放的固體廢棄物,其產(chǎn)量約占煤炭產(chǎn)量的10%~15%。目前我國煤矸石的累計堆存量達5.0 x109t,占地近2 .0x10 8m2,現(xiàn)已形成大小數(shù)千座矸石山,現(xiàn)在全國大約1/3的矸石山正在發(fā)生燃燒。 煤矸石山的自燃,是一個極其復雜的物理化學過程,它從常溫狀態(tài)轉變到燃燒狀態(tài),其氧化過程不僅受到煤矸石的物理化學性質所制約,同時也與煤矸石的巖相組成、水分含量、煤矸石的比表面積、孔隙率以及矸石山所處的自然環(huán)境密切有關。 論文主要運用現(xiàn)代測試和分析技術,系統(tǒng)、完善地對各類煤矸石進行一系列的基礎研究工作,分析引起自燃的內(nèi)在綜合原因,形成較為完善的矸石山煤矸石自燃理論體系;利用矸石山內(nèi)氣體的流動狀態(tài)和多孔介質動力學理論,推導出能夠描述矸石山自燃發(fā)火充分必要條件的動態(tài)演變過程的數(shù)學模型;并以描述矸石山自燃發(fā)火的數(shù)學模型為理論依據(jù),從理論和實踐出發(fā)對矸石山自燃治理和阻化劑與配制進行研究,形成切實可行的治理方案,并應用于工程實踐中。 論文完成的主要研究工作有: 有關煤矸石山自燃機理方面,在已有的研究成果基礎上,對相關研究成果進行綜合分析、比較、研究、總結,并結合對各類矸石山煤矸石進行系統(tǒng)、全面的定性元素分析和各種形態(tài)硫含量的定量分析與灰份、發(fā)熱量分析,以及各種形態(tài)硫的演變規(guī)律,為探索矸石山煤矸石自然發(fā)火機理提供必要的、可靠的數(shù)據(jù)資料和科學依據(jù),把矸石山自燃發(fā)火的研究成果融會成較完善、系統(tǒng)的基礎理論體系。 從模擬矸石山自燃發(fā)火過程出發(fā),運用現(xiàn)代測試和分析技術對各類矸石山煤矸石樣進行氧化升溫速度分析,探索其耗氧量、一氧化碳、二氧化碳、以及各種烴類氣體的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律,可以較好的為研究矸石山煤矸石的自燃提供科學的理論依據(jù)。 在系列實驗研究的基礎上,結合吸附理論、自由基反應理論、黃鐵礦(FeS2)氧化理論,并結合以前有關矸石山煤矸石自燃的研究成果,進行比較和總結,建立較為完善、科學的矸石山煤矸石自燃發(fā)火理論體系。 從研究矸石山煤矸石內(nèi)的氣體流動狀態(tài)出發(fā),結合達西定律、滲透連續(xù)性方程和質量守恒定律,利用宏觀的連續(xù)性介質進行研究,推導出矸石山煤矸石自然發(fā)火的數(shù)學模型。 從矸石山自燃數(shù)學模型出發(fā),并以矸石山自燃數(shù)學模型為理論指導,對矸石山煤矸石自燃的預防和自燃的治理提出系統(tǒng)、完善的施工方案和技術措施。 WP=6 在矸石山自燃治理方面,根據(jù)引起矸石山自燃的原因,對矸石山煤矸石自燃阻化劑進行系統(tǒng)的理論分析和試驗研究,尋求科學有效的阻化劑,形成科學、系統(tǒng)的治理方案和配方,并以結合具體的自燃治理工程實踐對矸石山煤矸石自燃進行預防和治理,形成可以推廣應用的技術方案和實施工程。治理實踐表明,具有良好流變性和科學配方的注漿滅火綜合治理措施是安全、高效、科學和可行的。完全可以推廣應用于其它矸石山自燃滅火的治理工程中。
【關鍵詞】：煤矸石 自燃 自燃發(fā)火機理 多孔介質 滲流 數(shù)學模型 阻化劑 自燃治理
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2004
【分類號】：TD752
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-13
• 1 緒論13-31
• 1.1 引言13-15
• 1.2 論文研究的目的和意義15-18
• 1.2.1 環(huán)境污染16-17
• 1.2.2 地質災害17-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-24
• 1.3.1 煤矸石自燃發(fā)火機理研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.2 矸石山自燃發(fā)火數(shù)學模型研究現(xiàn)狀21
• 1.3.3 煤矸石自燃防治技術研究現(xiàn)狀21-24
• 1.4 煤矸石的處理方法與綜合利用簡述24-27
• 1.4.1 矸石中回收煤炭或用作工業(yè)生產(chǎn)的燃料24
• 1.4.2 在水泥工業(yè)中的應用24-25
• 1.4.3 煤矸石作建筑材料25-26
• 1.4.4 從煤矸石中提取生產(chǎn)化工產(chǎn)品26-27
• 1.5 矸石山煤矸石自燃發(fā)火機理的最新研究發(fā)展趨勢27-28
• 1.5.1 自燃發(fā)火機理方面的研究27
• 1.5.2 數(shù)學模型與數(shù)值計算方面的研究27-28
• 1.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評述28-29
• 1.7 本文的主要研究內(nèi)容及方法29-31
• 2 矸石山煤矸石自燃機理的實驗研究31-63
• 2.1 矸石山煤矸石山自燃的特征31-33
• 2.1.1 煤矸石山發(fā)生自燃的條件31
• 2.1.2 矸石山煤矸石山自燃的特征31-33
• 2.2 影響煤矸石自燃的因素33-37
• 2.2.1 煤矸石中硫化物含量與聚集狀態(tài)對自燃的影響33
• 2.2.2 矸石中殘存煤的變質程度對自燃的影響33-34
• 2.2.3 水分的影響34-36
• 2.2.4 粒徑的影響36
• 2.2.5 堆積形式及內(nèi)部壓力的影響36-37
• 2.2.6 溫度對煤矸石自燃的影響37
• 2.3 矸石山煤矸石自燃機理的實驗研究37-61
• 2.3.1 各矸石山煤矸石自燃現(xiàn)狀、特點37-38
• 2.3.2 取樣和制備38
• 2.3.3 各類煤矸石樣的x射線瑩光光譜元素分析38-42
• 2.3.4 煤矸石水分的測定42
• 2.3.5 煤矸石揮發(fā)分的測定42-43
• 2.3.6 煤矸石中各種形態(tài)硫的定量分析43-52
• 2.3.7 煤矸石的氧化升溫速率實驗52-61
• 2.4 本章小結61-63
• 3 矸石山煤矸石自燃發(fā)火機理分析63-77
• 3.1 矸石山發(fā)生自燃的條件63
• 3.2 矸石山煤矸石對空氣的吸附作用63-66
• 3.3 煤矸石的自燃過程與臨界溫度66-68
• 3.4 煤矸石氧化過程中氣體物質傳遞研究68-69
• 3.4.1 整體氣體流的攜帶作用68-69
• 3.4.2 擴散引起的物質傳遞69
• 3.5 煤矸石中煤的復合氧化機理69-70
• 3.5.1 煤的分子結構特征69
• 3.5.2 煤的自由基氧化反應歷程69-70
• 3.6 FeS2氧化機理70-71
• 3.7 實驗結果分析71-75
• 3.7.1 硫的聚集形態(tài)對自燃的影響71
• 3.7.2 氧化升溫速率實驗結果分析71-74
• 3.7.3 結論74-75
• 3.8 本章小結75-77
• 4 矸石山自燃發(fā)火數(shù)學模型研究77-96
• 4.1 煤矸石山內(nèi)氣體流動狀態(tài)77-82
• 4.1.1 氣體在煤矸石山孔隙與裂隙中的流動77-78
• 4.1.2 矸石山內(nèi)氣體的滲流運動78-82
• 4.2 矸石山內(nèi)氣體流動數(shù)學模型82-91
• 4.2.1 矸石山內(nèi)氣體流動狀態(tài)82-83
• 4.2.2 滲流定律83-86
• 4.2.3 連續(xù)性方程86-88
• 4.2.4 矸石山氣體流動微分方程88-89
• 4.2.5 矸石山內(nèi)氣體流動微分方程的定解條件89-91
• 4.3 矸石山內(nèi)氣體流動數(shù)學模型的建立91-94
• 4.4 利用數(shù)學模型分析矸石山自燃火災防治途徑94-95
• 4.5 本章小結95-96
• 5 煤礦矸石山自燃的治理96-122
• 5.1 治理矸石山煤矸石自燃的意義96
• 5.2 矸石山自燃發(fā)火數(shù)學模型的現(xiàn)場應用96-99
• 5.3 未燃矸石山的預防99-103
• 5.3.1 預防矸石山自燃所遵循的原則99
• 5.3.2 預防矸石山自燃工程方案原則99-100
• 5.3.3 碾壓覆蓋法工藝流程100-101
• 5.3.4 新矸石山預防自燃措施101-102
• 5.3.5 預防矸石山自燃實施工程方案102
• 5.3.6 施工技術要求及工藝參數(shù)102-103
• 5.4 煤矸石自燃阻化劑的研究103-107
• 5.4.1 煤矸石自燃阻化劑的類型103-104
• 5.4.2 煤矸石自燃阻化劑的作用機理104-105
• 5.4.3 煤矸石自燃阻化劑的實驗研究105-107
• 5.5 金剛煤礦自燃矸石山的治理107-119
• 5.5.1 金剛煤礦矸石山現(xiàn)場概況108-109
• 5.5.2 矸石山的地貌及其堆放形式109-110
• 5.5.3 金剛煤礦實施自燃滅火方案的制定110-111
• 5.5.4 注漿滅火的基本配方和流變性要求111
• 5.5.5 注漿漿料配方和流變參數(shù)111-112
• 5.5.6 基本原理112-113
• 5.5.7 實施滅火方案113-115
• 5.5.8 施工設備和施工流程圖115-117
• 5.5.9 滅火過程安全措施117
• 5.5.10 實施效果117-118
• 5.5.11 滅火成本118-119
• 5.6 本章小結119-122
• 6 結論與建議122-126
• 6.1 主要結論122-124
• 6.2 進一步研究的建議124-126
• 致 謝126-128
• 參考文獻128-134
• 附: 個人簡歷134-136
• 作者在攻讀博士學位期間發(fā)表的論文目錄134-135
• 作者在攻讀博士學位期間參加的科研情況135
• 作者在攻讀博士學位期間獲獎情況135-136

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張成梁;黃藝;袁良紅;王書宏;;自然煤矸石山生境構建技術[A];工程綠化理論與技術進展——全國工程綠化技術交流研討會論文集[C];2008年

  本文關鍵詞：煤矸石山自然發(fā)火機理及防治技術研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：306418