成莊礦9#煤矸石自燃特性及堆放參數(shù)研究.pdf

1、我國是富煤貧油缺氣的資源特點，決定了煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位。我國煤炭生產(chǎn)和消費量占一次能源生產(chǎn)和消費總量的70％左右，并且煤炭消費絕對量仍在逐年增加。與此同時，隨著開采機(jī)械化程度的提高，煤矸石產(chǎn)出量激增，這些固體廢棄物以噸煤10％～20％的比例產(chǎn)出。煤矸石由于其組成物質(zhì)的特殊物理和化學(xué)性質(zhì)，對礦區(qū)造成的生態(tài)破壞與環(huán)境污染非常嚴(yán)重，造成諸如空氣污染，水污染，侵占耕地等嚴(yán)重的社會問題和環(huán)境問題。特別是煤矸石山自然發(fā)火產(chǎn)

2、生的災(zāi)害性氣體對周邊環(huán)境的污染特別嚴(yán)重，造成煤礦周邊環(huán)境不斷惡化。
　　 本文從煤矸石的化學(xué)物理性質(zhì)著手，從煤矸石自然發(fā)火機(jī)理出發(fā)，對煤矸石自燃所需的條件，自燃所經(jīng)歷的過程進(jìn)行了深入的分析，得出引起煤矸石自燃的內(nèi)部和外在因素;通過對煤矸石樣的工業(yè)性分析、成分分析以及升溫氧化實驗、熱重實驗的研究，掌握了成莊礦9#煤矸石自然發(fā)火的特性，確定了煤矸石自燃初期的預(yù)測預(yù)報指標(biāo)，為煤矸石自燃早期的預(yù)測預(yù)報提供了科學(xué)依據(jù)，對新矸石山自燃的預(yù)防

3、起了重要指導(dǎo)作用。通過對9#煤矸石的自燃特性實驗研究，并結(jié)合借鑒國內(nèi)煤矸石堆治理工程的成功經(jīng)驗，為預(yù)防成莊礦9#煤矸石自燃打下了堅實的基礎(chǔ)，系統(tǒng)、科學(xué)、完善地設(shè)計了成莊礦煤矸石的堆積方案。
　　 得出的主要結(jié)論有:
　　 1.煤矸石自燃不可缺少的三個條件:①.其本身的自燃傾向性，即具有低溫氧化能力;②.有連續(xù)的通風(fēng)供氧條件;③.煤矸石堆能夠積聚熱量。影響煤矸石自燃的因素有很多:主要內(nèi)在因素有黃鐵礦含量，煤矸石中煤的含量;

4、主要外在因素有顆粒大小，水分子多少，如何堆放的影響。
　　 2.通過對9#煤矸石的工業(yè)分析和成分分析的實驗結(jié)果知道，9#煤矸石屬于不易自燃煤矸石，煤矸石中的硫化鐵在常溫下可與氧發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化釋放出的熱量是導(dǎo)致其自然發(fā)火的主要原因。成莊煤礦9#煤層煤矸石自燃標(biāo)志氣體應(yīng)以CO為主，C2H4、C2H2為輔來掌握煤矸石堆自然發(fā)火。CO濃度持續(xù)增加，上升速率加快，表明煤矸石開始迅速氧化;檢測出C2H4，說明矸石溫度已經(jīng)達(dá)到200～21

5、0℃;C2H2的出現(xiàn)說明煤矸石的溫度已經(jīng)超過220℃。
　　 3.通過對成莊礦9#煤矸石樣熱重實驗的研究，煤矸石水分蒸發(fā)階段T1為95.6℃，吸氧增重階段T2為371.4℃，燃點T3為449.8℃，燃燒階段T4為629.5℃，確定了煤矸石自燃全過程特征溫度參數(shù)及質(zhì)量變化等參數(shù)。
　　 4.煤矸石的堆放采取分層壓實的方式。堆放過程中嚴(yán)格控制煤矸石的壓實程度，來預(yù)防成莊礦9#煤矸石自燃。首先對堆場清理進(jìn)行密封防滲處理，然后進(jìn)