自燃煤矸石山爆炸的危害及治理技术

自燃煤矸石山濒发爆炸事故,会造成大量的人员伤亡和经济损失,从而极大地影响煤炭企业的快速发展.结合某矸石山爆炸的实际情况,分析诱发自燃煤矸石山爆炸的主要因素,指出其爆炸所产生高压、高温热浪、粉尘、冲击波等对周围环境的危害,提出自燃煤矸石山爆炸的防治措施,对促使煤炭企业意识到矸石山爆炸的危害并主动预防矸石山爆炸具有重要的现实意义.     

矸石山内部粒径分布规律的实验研究

以阜新海州立井矸石山为原型,通过矸石山相似模拟实验,分析了煤矸石粒径分布特征,在此基础上利用Matlab图像处理功能画取钻孔,实现矸石山实体模型的三维构建。实验结果表明:矸石山主要存在3个区域,分别为分布于矸石山上部区域的小粒径煤矸石、分布于矸石山中部区域的中等粒径煤矸石和分布于矸石山底部的大粒径煤矸石;在区域交界处形成了锯齿状条纹结构,其条纹数量在轨道坡两翼方向上逐渐减少;同时受不同粒径煤矸石分布区域的影响,矸石山整体表现为中上部区域有较大的容重,周边位置容重相对较小。     

煤矸石在水利工程中的应用研究

煤矸石是采煤业排出的副产品。目前，国内煤矸石主要用于制造矸石砖、矸石砼、矸石水泥等一般性民用建筑工程，用于堤坝等水利工程尚不多见。作为煤矸石在水利工程中的应用实例，本文从徐庄矿煤矸石的化学特性、矿物成分、建筑材料等技术性能及对周围水环境的影响方面，简要介绍了煤矸石在南四湖湖西大堤复滩工程中的应用及研究。南四湖湖西大堤复滩工程应用说明，煤矸石的各项性能均满足工程要求；同时，由于煤矸石可就地取材，故工程造价低；工程投资分析比较说明，煤矸石方案比常规土料方案可节省工程投资32％。     

煤矸石山自燃深度测算方法研究与应用

分析了煤矸石山自燃深度的测算方法,提出了通过求解煤矸石山内部产热、散热平衡方程来解算煤矸石山自燃深度．研究了煤矸石山内部散热量、产热量的计算方法以及参数取值方法,利用综合导热系数计算矸石山内部散热量,通过折算系数用煤的放热量折算矸石山的内部产热量．通过红外热成像仪采集煤矸石山表面温度数据,使用该方法对某矿自燃煤矸石山的自燃深度进行了测算,误差为15cm．结果表明：用该方法测算煤矸石山自燃深度是可行的,测算结果的精度可以满足煤矸石山自燃监测及防治的需要．     

煤矸石山的植物种群生长及其对土壤理化特性的影响

通过实地观测,对煤矸石山人工植物群落的生长规律、生产力水平和土壤理化特性的影响及其制约因素进行了研究．结果表明：矸石山植被经过9a的自然演替和生长过程,其种类及数量发生了较大变化,已形成了由15个乔木树种、12个灌木树种和18种草本组成的人工植物群落．混交林中木本植物(乔、灌木)种群密度达到11220株／hm^2．植被具有明显减小矸石山渗透速率、提高保水和持水能力的作用．刺槐林分还能防止矸石山酸化和增加矸石山全氮量并促进氮素的有效化．     

煤矸石在水利工程中的应用研究

煤矸石是采煤业排出的副产品.目前,国内煤矸石主要用于制造矸石砖、矸石砼、矸石水泥等一般性民用建筑工程,用于堤坝等水利工程尚不多见.作为煤矸石在水利工程中的应用实例,本文从徐庄矿煤矸石的化学特性、矿物成分、建筑材料等技术性能及对周围水环境的影响方面,简要介绍了煤矸石在南四湖湖西大堤复滩工程中的应用及研究.南四湖湖西大堤复滩工程应用说明,煤矸石的各项性能均满足工程要求;同时,由于煤矸石可就地取材,故工程造价低;工程投资分析比较说明,煤矸石方案比常规土料方案可节省工程投资32%..     

煤矸石活性激发方法探讨

煤矸石的活性对于水泥混凝土的性能有重要影响,如何更好激活煤矸石的潜在活性是研究者面临的一个难题。本文介绍了热激活、物理激活、化学激活、辐射激活和复合活化的机理及目前研究状况,进而讨论了提高煤矸石活性时应注意的问题。     

矸石基胶结充填材料重金属浸出及其固化机制

为探究胶结充填开采技术对矸石与粉煤灰中重金属的浸出和固化机制,通过测试不同粒径矸石基胶结充填材料(G-CPB)抗压强度、重金属含量和浸出毒性,并结合红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等手段,揭示了矸石粒径对材料抗压强度的影响规律,分析出块状矸石基胶结充填材料内部重金属浸出机理,总结了矸石基胶结充填材料对原材料内部重金属的固化机制.结果表明:矸石基胶结充填材料抗压强度随着粒径的增大呈先升高后降低的趋势;粉煤灰的生态风险程度为很强,矸石的生态风险程度为轻微;在浸泡条件下矸石基胶结充填材料中的Cd在前期的释放机理为延迟扩散或溶解作用,释放中期为溶解和扩散作用,释放后期为耗竭作用;固化机制主要有4种,分别为水化产物的物理包裹、碱性环境、吸附作用以及化学固定.     

银氧化铜复合材料的反应合成判据

进行了反应合成法制备AgCuO材料的热力学计算和数据分析．结果表明，当反应温度小于500K时，合成反应属于固一固间的置换反应；当反应温度大于500K时，合成反应属于固-气间的氧化反应．通过计算500～1200K范围内Ag2O的分解氧分压、Cu的氧分压，确定Ag-Cu合金氧化反应的最终产物为AgCuO，而不存AgCuO相．氧分压的分析为制定反应合成法制备AgCuO材料的工艺参数提供了理论依据，采用氧分压条件作为银金属氧化物反应合成的判据是完全可行的．     

不同结构透水路面对雨水径流污染物的削减作用

选取三种不同透水路面,利用天然雨水进行模拟降雨实验,分析研究了其对雨水径流污染物的消减情况。当降雨强度为1．71mm／min和0．70mm／min,降雨历时分别为60min和20min时,对实验数据进行分析．分析表明：透水路面对雨水径流污染物的削减效果与透水路面结构、降雨强度、降雨历时、雨水径流水质有关,且透水砖和透水草皮砖路面对雨水径流污染物的消减效果最好;当降雨强度小时,三种透水路面对雨水径流污染物的削减效果较好．     

低水胶比下工业废渣与水泥熟料的相互作用

探索了工业废渣与水泥熟料相互作用的定量指标.以掺惰性材料———刚玉粉的水泥水化样作参比样,研究和分析了低水胶比下粉煤灰、煤矸石与水泥熟料的相互作用.实验中粉煤灰掺量为10%~80%,煤矸石掺量为20%~60%,龄期为1~672 h.结果表明,水泥中掺入粉煤灰和煤矸石,由于水泥熟料用量降低而产生的稀释作用促进了水泥熟料的水化,而其他物理化学作用则依工业废渣的掺量、水化样龄期的不同而表现为促进或延缓水泥熟料的水化.     

煤矸石回填地基的环境效应研究

为了弄清楚煤矸石回填地基对复垦区的环境效应,以开滦矿区吕家坨复垦新村为例,介绍了地基回填煤矸石工艺,分析了煤矸石化学成分及其含量;采用室内淋溶实验,对pH、总硬度(CaCO₃)、F^-、SO^2-₄、Pb、Cd和Cr⁶⁺浓度等地下水环境质量指标进行分析,探讨了煤矸石回填地基对水环境的影响;讨论了煤矸石回填地基对大气质量的影响;参照《城市放射性废物管理办法》规定,评价了回填地基煤矸石的放射性对人体健康的危害。结果表明:通过现场振动压实试验确定了回填地基分层充填、分层振动压实参数及碾压趟数,确定按照煤矸石与土体积之比5:2进行回填,若回填一层厚500mm煤矸石,则要回填一层厚200mm粉煤灰或土,地表覆土厚度确定为0.5m;煤矸石中SiO₂和Al₂O₃含量较高,属基性岩类,同时煤矸石含有炭、铝和CaO等物质,易发生水解和风化等现象;地基分层回填压实的复垦工艺减少了煤矸石中有害物质的释放量,降低了污染物的迁移速度,不会对水环境造成污染;地基回填煤矸石也显著减少粉尘和有害气体的排放量,降低对大气的污染;研究区煤矸石不属于放射性废物,不会影响人体健康,可作为建筑材料使用。     

煤与瓦斯突出的压力容器物理爆炸假说

根据掘进工作面前方支承压力分布特征,建立了掘进工作面前方煤体的压力容器模型．通过分析认为,该模型满足压力容器爆炸的2个条件：气体迅速膨胀和容器壁脆性断裂．进而,基于压力容器发生物理爆炸前的孕育、爆炸后的能量及破坏能力,解释了煤与瓦斯突出的预兆、基本特点和一般规律,并分析了石门自行突出等问题的原因．最后,基于压力容器物理爆炸条件,给出了煤与瓦斯突出的预测指标和防突施工的努力方向,并对已有防突措施进行分析和评价．煤与瓦斯突出的压力容器物理爆炸假说的提出,对揭示煤与瓦斯突出机理具有重要意义．     

激波诱导瓦斯气体爆燃的三维数值模拟

基于激波诱导瓦斯爆炸的19步化学反应模型，建立了三维非定常守恒方程，采用迎风的TVD格式对方程进行数值离散，数值模拟了氢氧燃烧驱动点燃甲烷和空气混合气体的爆炸过程，根据爆炸产物以及流场中压力和温度变化的结果，说明了激波诱导瓦斯爆炸的物理机制，同时验证了程序在模拟化学反应起主导作用的瓦斯预混爆炸现象中的可靠性和精确性，为研究煤矿瓦斯爆炸过程的特性，制定有效的防爆、抑爆技术措施提供了技术和理论支持。     

路用煤矸石物理化学性能试验分析

本文通过对徐州地区煤矸石物理、化学等性能的试验分析研究,介绍了适合于高速公路路基填料的煤矸石的性质要求,及路基填筑注意事项,为利用煤矸石填筑路基提供经验.     

自燃煤矸石泡沫混凝土的性能研究

针对掺加煤矸石的泡沫混凝土,测定其抗压强度和抗折强度,并确定了自然煤矸石活性激发的最佳温度条件;研究了煤矸石、石灰、水胶比和发泡剂对自然煤矸石泡沫混凝土综合性能的影响规律,得出泡沫混凝土各组分的最佳掺量.     

Performance of cemented coal gangue backfill

Possibility of cemented gangue backfill was studied with gangue of Suncun Coal Mine, Xinwen Coal Group, Shandong, and fly ash of nearby thermal power plant, in order to treat enormous coal gangue on a large scale and to recovery safety coal pillars. The results indicate that coal gangue is not an ideal aggregate for pipeline gravity flow backfill, but such disadvantages of gangue as bad fluidity and serious pipe wear can be overcome by addition of fly ash. It is approved that quality indexes such as strength and dewatering ratio and piping feature of slurry can satisfy requirement of cemented backfill if mass ratio of cement to fly ash to gangue is 1：4：15 and mass fraction of solid materials reaches 72%-75%. Harden mechanism suggests that the cemented gangue fill has a higher middle and long term comprehensive strength.     

Activity and Structure of Calcined Coal Gangue

Coal gangue was activated by means of calcination in seven temperature ranges. Systematic research was made about activation mechanism and structural evolution. Glycerin-ethanol method, SEM, M1P and XRD were used to determine the variation of structure and activation of coal gangue during the calcination. The experimental results show that because of heat treatment in the range of calcination temperature, mineral composition and microstructure of coal gangue are changed. In addition, its activity is improved evidently. The amount of lime absorbed by the sample calcined at 700 ℃ is 2-4 times that by uncalcined coal gangue in the course of hydration. When NaOH is added to coal gangue-lime system, hydration reaction of the system is sped up and the microstructure of hydrating samples of coal gangue is improved.