本文關(guān)鍵詞：煤矸石山自然發(fā)火機(jī)理及防治技術(shù)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(jì)堆存量達(dá)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(gè)極其復(fù)雜的物理化學(xué)過程,它從常溫狀態(tài)轉(zhuǎn)變到燃燒狀態(tài),其氧化過程不僅受到煤矸石的物理化學(xué)性質(zhì)所制約,同時(shí)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(guān)。 論文主要運(yùn)用現(xiàn)代測試和分析技術(shù),系統(tǒng)、完善地對(duì)各類煤矸石進(jìn)行一系列的基礎(chǔ)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(dòng)狀態(tài)和多孔介質(zhì)動(dòng)力學(xué)理論,推導(dǎo)出能夠描述矸石山自燃發(fā)火充分必要條件的動(dòng)態(tài)演變過程的數(shù)學(xué)模型;并以描述矸石山自燃發(fā)火的數(shù)學(xué)模型為理論依據(jù),從理論和實(shí)踐出發(fā)對(duì)矸石山自燃治理和阻化劑與配制進(jìn)行研究,形成切實(shí)可行的治理方案,并應(yīng)用于工程實(shí)踐中。 論文完成的主要研究工作有: 有關(guān)煤矸石山自燃機(jī)理方面,在已有的研究成果基礎(chǔ)上,對(duì)相關(guān)研究成果進(jìn)行綜合分析、比較、研究、總結(jié),并結(jié)合對(duì)各類矸石山煤矸石進(jìn)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(jī)理提供必要的、可靠的數(shù)據(jù)資料和科學(xué)依據(jù),把矸石山自燃發(fā)火的研究成果融會(huì)成較完善、系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論體系。 從模擬矸石山自燃發(fā)火過程出發(fā),運(yùn)用現(xiàn)代測試和分析技術(shù)對(duì)各類矸石山煤矸石樣進(jìn)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(xué)的理論依據(jù)。 在系列實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合吸附理論、自由基反應(yīng)理論、黃鐵礦(FeS2)氧化理論,并結(jié)合以前有關(guān)矸石山煤矸石自燃的研究成果,進(jìn)行比較和總結(jié),建立較為完善、科學(xué)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(dòng)狀態(tài)出發(fā),結(jié)合達(dá)西定律、滲透連續(xù)性方程和質(zhì)量守恒定律,利用宏觀的連續(xù)性介質(zhì)進(jìn)行研究,推導(dǎo)出矸石山煤矸石自然發(fā)火的數(shù)學(xué)模型。 從矸石山自燃數(shù)學(xué)模型出發(fā),并以矸石山自燃數(shù)學(xué)模型為理論指導(dǎo),對(duì)矸石山煤矸石自燃的預(yù)防和自燃的治理提出系統(tǒng)、完善的施工方案和技術(shù)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(duì)矸石山煤矸石自燃阻化劑進(jìn)行系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究,尋求科學(xué)有效的阻化劑,形成科學(xué)、系統(tǒng)的治理方案和配方,并以結(jié)合具體的自燃治理工程實(shí)踐對(duì)矸石山煤矸石自燃進(jìn)行預(yù)防和治理,形成可以推廣應(yīng)用的技術(shù)方案和實(shí)施工程。治理實(shí)踐表明,具有良好流變性和科學(xué)配方的注漿滅火綜合治理措施是安全、高效、科學(xué)和可行的。完全可以推廣應(yīng)用于其它矸石山自燃滅火的治理工程中。
【關(guān)鍵詞】：煤矸石 自燃 自燃發(fā)火機(jī)理 多孔介質(zhì) 滲流 數(shù)學(xué)模型 阻化劑 自燃治理
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：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(zhì)災(zāi)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(jī)理研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3.2 矸石山自燃發(fā)火數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀21
• 1.3.3 煤矸石自燃防治技術(shù)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(yīng)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(jī)理的最新研究發(fā)展趨勢27-28
• 1.5.1 自燃發(fā)火機(jī)理方面的研究27
• 1.5.2 數(shù)學(xué)模型與數(shù)值計(jì)算方面的研究27-28
• 1.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀評(píng)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(jī)理的實(shí)驗(yàn)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(duì)自燃的影響33
• 2.2.2 矸石中殘存煤的變質(zhì)程度對(duì)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(duì)煤矸石自燃的影響37
• 2.3 矸石山煤矸石自燃機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究37-61
• 2.3.1 各矸石山煤矸石自燃現(xiàn)狀、特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)52-61
• 2.4 本章小結(jié)61-63
• 3 矸石山煤矸石自燃發(fā)火機(jī)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(duì)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(zhì)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(kuò)散引起的物質(zhì)傳遞69
• 3.5 煤矸石中煤的復(fù)合氧化機(jī)理69-70
• 3.5.1 煤的分子結(jié)構(gòu)特征69
• 3.5.2 煤的自由基氧化反應(yīng)歷程69-70
• 3.6 FeS2氧化機(jī)理70-71
• 3.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析71-75
• 3.7.1 硫的聚集形態(tài)對(duì)自燃的影響71
• 3.7.2 氧化升溫速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析71-74
• 3.7.3 結(jié)論74-75
• 3.8 本章小結(jié)75-77
• 4 矸石山自燃發(fā)火數(shù)學(xué)模型研究77-96
• 4.1 煤矸石山內(nèi)氣體流動(dòng)狀態(tài)77-82
• 4.1.1 氣體在煤矸石山孔隙與裂隙中的流動(dòng)77-78
• 4.1.2 矸石山內(nèi)氣體的滲流運(yùn)動(dòng)78-82
• 4.2 矸石山內(nèi)氣體流動(dòng)數(shù)學(xué)模型82-91
• 4.2.1 矸石山內(nèi)氣體流動(dòng)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(dòng)微分方程88-89
• 4.2.5 矸石山內(nèi)氣體流動(dòng)微分方程的定解條件89-91
• 4.3 矸石山內(nèi)氣體流動(dòng)數(shù)學(xué)模型的建立91-94
• 4.4 利用數(shù)學(xué)模型分析矸石山自燃火災(zāi)防治途徑94-95
• 4.5 本章小結(jié)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(xué)模型的現(xiàn)場應(yīng)用96-99
• 5.3 未燃矸石山的預(yù)防99-103
• 5.3.1 預(yù)防矸石山自燃所遵循的原則99
• 5.3.2 預(yù)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(yù)防自燃措施101-102
• 5.3.5 預(yù)防矸石山自燃實(shí)施工程方案102
• 5.3.6 施工技術(shù)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(jī)理104-105
• 5.4.3 煤矸石自燃阻化劑的實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)施滅火方案113-115
• 5.5.8 施工設(shè)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(shí)施效果117-118
• 5.5.11 滅火成本118-119
• 5.6 本章小結(jié)119-122
• 6 結(jié)論與建議122-126
• 6.1 主要結(jié)論122-124
• 6.2 進(jìn)一步研究的建議124-126
• 致 謝126-128
• 參考文獻(xiàn)128-134
• 附: 個(gè)人簡歷134-136
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄134-135
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間參加的科研情況135
• 作者在攻讀博士學(xué)位期間獲獎(jiǎng)情況135-136

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)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(gòu)建技術(shù)[A];工程綠化理論與技術(shù)進(jìn)展——全國工程綠化技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2008年

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

本文編號(hào)：306418