浅析常村煤矿矸石山植被生态重建技术及效益

目前,我国存在着大量酸性、自燃煤矸石山等由于裸露引发的环境问题,探讨了常村煤矿煤矸石山植被重建中的整形整地、植被选择与配置以及栽植和抚育管理等技术,分析了煤矸石山植被重建后的植物多样性、土壤改良及综合效益,为我国煤矸石山的治理方法和技术提供有益借鉴。     

采空区煤自燃引爆瓦斯的机理及控制技术

为有效防治高瓦斯易自燃矿井煤自燃引发瓦斯爆炸的难题,实验研究了CH₄与煤自燃火灾主要气体CO的混合气体的爆炸浓度范围及爆炸危险度,理论分析了煤自燃引爆瓦斯的可能发生区域和参与过程.结果表明,在高瓦斯易自燃矿井采空区内,当CH₄气体中混入大量CO,则混合气体的爆炸浓度上、下限的范围大大增加,爆炸危险度增大;同时,在煤自燃产生的火风压作用下,在发火区与非发火区之间不断形成CH₄,CO与新鲜空气的充分混合和热量的对流交换,导致瓦斯爆炸事故的发生.最后提出了采用大流量高品质的含N2三相泡沫来防治煤自燃引爆瓦斯的新技术.     

矸石山自燃程度和爆炸的关联分析

为了研究矸石山自燃程度和爆炸的关系,从温度场、物理爆炸、化学爆炸3个方面对矸石山的自燃程度和爆炸关系进行了分析.利用有限元知识和ANSYS模拟软件进行了自燃煤矸石山的瞬态温度场分析和模拟;从物理爆炸的角度对矸石山自燃程度和爆炸关系进行了探讨;利用化学热力学进行了矸石山自燃烟气成分计算,从化学角度对一定环境条件下矸石山自燃程度和爆炸的关系进行了量化分析.结果显示,自燃矸石山的温度从外到内先升高后降低,随自燃程度的加大高温区域近似呈等加范围扩大,最高温大约在距矸石山表面6 m附近;矸石山自燃程度的加剧使其内部形成的空隙和拱形更大更多,雨水充足且达到一定自燃程度条件下,会形成矸石山物理爆炸;温度T≤1 200 K时爆炸混合气体存在一定的爆炸极限,可能发生化学爆炸;温度T＞1 200 K时爆炸混合气体体积很小,爆炸极限几乎不存在,发生化学爆炸的可能性小.     

改性煤矸石对煤矿酸性废水中Fe~(2+)、Mn~(2+)的吸附

针对煤矿酸性废水中Fe、Mn含量高的特点,采用自燃煤矸石及NaCl、NaOH、HCl活化改性煤矸石对废水中的Fe~(2+)和Mn~(2+)进行吸附试验,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行表征,考察了自燃煤矸石及NaCl、NaOH、HCl活化改性煤矸石对Fe~(2+)和Mn~(2+)的吸附特性。结果表明:Na OH改性煤矸石对Fe~(2+)和Mn~(2+)的吸附效果最佳。自燃煤矸石对Fe~(2+)的吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散联合控制,NaCl和NaOH改性煤矸石对Fe~(2+)的吸附符合一级动力学模型,HCl改性煤矸石对Fe~(2+)的吸附符合二级动力学模型。自燃煤矸石及改性自燃煤矸石对Fe~(2+)的吸附现象均符合Freundlich吸附等温式模型。自燃煤矸石及改性自燃煤矸石对Mn~(2+)的吸附均符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式模型。     

新建煤矿矸石山自然发火的数学模型及其模拟分析

煤矿矸石山自燃是导致矸石山自燃爆炸灾害事故和造成矿区周围环境污染的主要原因。将矸石山看作一大体积多孔介质,运用多孔介质流体渗流理论并结合达西定律和渗流连续性方程,建立了煤矿矸石山自然发火的数学模型,并在此基础上对新建煤矿运输区矸石山内部漏风风流的流动规律进行了研究,提出了矸石山自然发火的防治途径。     

Analysis on produce mechanism and influence factor of CO gas on the coal exploitation working face

Summarized the four main sources of CO gas on the working face based on investigation and local observation: firstly, it analyzed the mechanism that CO gas was produced by spontaneous combustion and oxygenation of gob residual coal; next, it illustrated the theory that special coal seam deposits natural CO gas, and provided correlative experiment data; and then, it illustrated the reason of the CO gas in working face increased relatively in the course of coal cutter’s shearing, according to the translation between mechanism energy and inner energy and the rupture of carbon molecule side chain during coal exploitation; lastly, illustrated the reason of CO gas appearance and the relatively release quantity during coal mine blasting underground. We find out the source of CO gas on the working face accurately, and provide advantages for appropriate prevention and practical management measures.     

煤矸石山爆炸动力学特性研究

在分析影响煤矸石山爆炸因素的基础上,结合状态方程和比内能方程,研究了煤矸石山爆炸机理及动力特性,探讨了煤矸石山爆炸事故的预防对策。在研究煤矸石山爆炸的过程中,应用化学热力学反应理论,对在水蒸气-空气的摩尔比为100、温度为1 000 K、压力比为1的情况下,计算了混合气体的爆炸压力。研究结果可为煤炭生产企业制定煤矸石山自燃爆炸预警措施提供依据,同时也是认识煤矸石山爆炸危险性的基础,为主动预防煤矸石山爆炸具有极其重要的现实意义。     

Experimental study on performance that carbon dioxide inhibits coal oxidation and spontaneous combustion

Adopting oil-bath temperature programming experiment and gas chromatography, CO₂’s inhibitory performance on spontaneous combustion of Tingnan Coal Mine sample was analyzed. Through temperature rise rate test experiment, the accuracy, stability and reliability of the improved oil-bath temperature programming system applied in this experiment was proved to be superior to the traditional system. Spontaneous combustion characters parameters test of coal sample in pure air was carried out with this system and offered comparison standard for research in next stage. Temperature programming to coal sample was further conducted in oil-bath with different concentration of CO₂. Testing results are compared with parameters of concentration of CO, O₂, temperature, CO generation rate and O₂ consumption rate tested and calculated in previous experiment in pure air. Methods of proportioning between concentration of CO and O₂, CO concentration and temperature, CO generation rate and O₂ consumption rate were applied to eliminate obstructions from certain external factors such as inlet of CO₂; meanwhile influences of CO₂ of different concentrations to coal oxidation and spontaneous combustion were investigated. Also CO₂ inhibition technique was used in spontaneous combustion prevention in workface No.106 of Tingnan Coal Mine, data collected from which indicate that CO₂ performs well in inhibiting coal oxidation and spontaneous combustion.     

自燃煤矸石吸附煤矿酸性废水矿物学特性研究

针对煤矿酸性废水污染问题,采用SEM、XRD和FTIR等分析测试手段,对吸附煤矿酸性废水前后的自燃煤矸石、Na OH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石样品进行矿物学特性研究。结果表明:自燃煤矸石通过表面孔隙吸附作用和发生配位反应,将煤矿酸性废水中的离子以小颗粒的形式沉积在自燃煤矸石表面。Na OH改性过程溶出自燃煤矸石表面的部分物质,使煤矸石表面出现大量孔隙。对比XRD谱图和红外光谱图可知,自燃煤矸石中的石英和钠长石等矿物成分在吸附煤矿酸性废水时起到了一定的作用。SRB协同自燃煤矸石过程对自燃煤矸石结构成分的影响比Na OH改性过程影响大,附着在煤矸石表面的SRB不仅影响自燃煤矸石表面的矿物质成分,形成黑色硫化物颗粒,还可以直接处理煤矿酸性废水,进一步提高对煤矿酸性废水的处理效果。     

自燃煤矸石粗集料混凝土吸水性试验研究

自燃煤矸石粗集料的多孔性使其吸水量比天然碎石大,当自燃煤矸石部分替代传统粗集料时会对混凝土耐久性产生影响。本试验通过对自燃煤矸石替代30%粗集料的煤矸石混凝土试件在持续压荷载作用下的吸水性进行试验研究,分析了不同荷载水平对煤矸石混凝土吸水性的影响,并与普通混凝土进行了对比试验。研究结果表明:荷载水平对混凝土和煤矸石混凝土的吸水性会产生显著的影响,当荷载水平较小时,试件的吸水能力会降低,当荷载水平较高时,试件的吸水能力会显著提高;煤矸石替代30%的粗集料不会对试件的吸水性产生明显影响,反映出煤矸石掺量较低时对混凝土的耐久性影响较小。     

关于对自燃矸石山综合治理的探讨

煤矸石是煤炭企业的主要污染源之一,随着矿井产能规模扩大,机械化程度提高,矸石堆积量仍在持续增加。矸石中含硫量高时,极易引起自燃,自燃煤矸石山不仅污染大气环境,严重损害矿区职工和农民的身体健康,因此,防范与治理矸石山自燃尤为重要。通过分析矸石山自燃和防灭火的反应机理,阐述了综合治理灭火方案及其特点。     

低变质煤种煤自燃过程中生成CO的氧化中间官能团分析

CO气体作为伴随煤自燃氧化整个过程的标志气体,对煤自燃发火的预报具有非常重要的作用,但低变质煤种正常条件就可大量生成CO气体,干扰了低变质煤层开采区域矿井煤自燃的预报工作。通过采集内蒙古平庄古山矿、神东矿区补连塔煤矿,陕西神木矿区大柳塔煤矿,宁夏灵武矿区枣泉矿,新疆大南湖矿区大南湖一矿5个典型矿井的煤样,经隔氧破碎处理后,利用隔氧程序升温和傅里叶光干涉实验,研究了5个矿区煤样隔氧升温过程中的CO产生规律;分析了有无隔氧升温过程煤样煤分子上的活性官能团种类;认为煤分子上的羰基(C=O)、羧基(-COOH)、醚(-O-CH3)等含碳氧基团是常温下低变质煤种CO气体的产生与有直接关系,即这些含碳-氧基团为低变质煤种常温下生成CO的氧化中间官能团。     

SRB协同自燃煤矸石处理煤矿酸性废水试验

针对煤矿酸性废水中金属离子含量高、易造成环境污染等问题,采用自燃煤矸石、NaOH改性自燃煤矸石和SRB协同自燃煤矸石对煤矿酸性废水中SO42-、COD、Fe2+和Mn2+进行动态吸附试验研究。结果表明：3种处理方式对煤矿酸性废水中待测离子的处理效果为：SRB协同自燃煤矸石作用>NaOH改性自燃煤矸石>自燃煤矸石。其中,装有SRB协同自燃煤矸石的3号柱运行稳定后对煤矿酸性废水中SO42-、COD值、Fe2+和Mn2+的平均降低率分别为69.05%、72.06%、99.02%和38.29%。     

西曲煤矿矸石山自燃火区探测及治理技术

针对自燃的矸石山散发出有害气体污染环境,还有可能发生爆炸的问题,对自燃严重的西曲煤矿矸石山进行综合灭火,以达到净化环境、消除危险的目的。采用红外测温、多参数气体检测和钻孔测温相结合的综合探测技术,确定火区分布于矸石山的东侧,面积为650 m2,进而合理布置注浆钻孔,确定注浆参数,选用电厂粉煤灰与新型防灭火材料对火区进行注浆灭火。治理结果表明：矸石山的CO体积分数从840伊10-6降至12伊10-6,H2S体积分数从89伊10-6降至趋近于0,SO2体积分数为0,矸石山表面温度与当地气温相同,内部温度从最高420 益降至80 益以下,达到了《煤矿矸石山灾害防范与治理规范》要求。     

某隧道弃渣场自燃成因分析及防治建议

以某隧道弃渣场为例,通过弃渣颗粒分析、堆积模型试验、自燃倾向性分析和等温吸附测试等,从弃渣堆积形态和粒度特征、弃渣自燃倾向性以及吸附能力等方面探究了该弃渣场的自燃成因。结果表明,在特定堆积环境下,弃渣中易燃炭质物、硫铁化合物与氧气在一定条件下发生低温氧化,是弃渣自燃的主要成因。综合弃渣场水文地质条件和污染状况,提出了火源探测、灭火、截排水及水体污染治理和复绿紧密结合的自燃治理及生态修复一体化方案。     

煤自然发火对瓦斯爆炸的影响

煤自燃产生的气体(如CO、H2、CnHm、CH4)在无瓦斯矿井也可爆炸,在高瓦斯煤易燃矿井是瓦斯重要组分,它增加了瓦斯总浓度,使瓦斯爆炸界限扩大,减少爆炸的需氧量。燃烧的强火源促成瓦斯在低浓度、低氧条件下也能爆炸。在此类矿井防瓦斯事故应先防煤自然发火。     

煤矸石自燃模拟试验研究

通过煤矸石自燃模拟试验,得出了如下结论:矸石自燃排放出的微量元素已形成较严重的工业污染源,引起了采矿区的空气环境污染,特别是其中的F、Hg、Pb等元素逸出率较高,并提出了一些控制矸石山自燃的工程控制措施,为矸石山自燃的控制提供借鉴。     

煤矸石山的危害及绿化技术的研究与探讨

煤矸石是煤炭开采过程中的必然产物,堆积成山的煤矸石山是矿区的主要污染源之一,对矿区和周围区域的生态环境造成较大的破坏。矸石山绿化是减少矸石山污染,改善矿区生态环境的有效途径。概述了矸石山的危害,分析了矸石山的绿化技术,并对矸石山绿化技术进行了探讨和展望,以期为矸石山的绿化改造和生态重建提供帮助。     

煤自然发火促成瓦斯爆炸作用的讨论

在煤自燃与瓦斯共存的矿井,煤自然发火具有隐蔽性、突发性,其全过程一直是促成瓦斯爆炸(以下简称"瓦爆")的重要原因之一。大多数煤自燃气体成分与CH4同一类,比空气轻,易与CH4及O2混合,自身会爆炸。在煤自燃全过程中,阴燃阶段产气量、产烟量最大,隐蔽难察觉,是促成瓦爆的危险阶段。在低瓦斯条件下,煤自燃产气量相对CH4涌出量有"浓度效应",是此条件下瓦爆事故的原因之一,也是瓦检仪读数不到CH4爆炸浓度却发生了瓦爆事故的原因之一。     

浅析煤矸石的自燃及防治措施

煤矸石是煤炭开采和加工过程中排放出的废弃岩石,它是煤炭企业的主要污染源之一,尤其是煤矸石的自燃对生态环境和矿区员工的身体健康等都具有不良影响。介绍了煤矸石的组成成分、自燃的条件及自燃的预防手段和治理技术。