成莊礦3＃和15#煤矸石氧化特性及堆放參數(shù)研究.pdf

1、我國煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)量占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)總量的70％左右，并且煤炭絕對消費(fèi)量仍在逐年增加。煤矸石的堆存量與年排放量約占我國工礦業(yè)固體廢棄物的四分之一，大量堆積的煤矸石占用土地、污染環(huán)境、破壞生態(tài)，甚至有可能發(fā)生自燃的危險(xiǎn)，對矸石山堆積地造成了不可恢復(fù)的后果。因此采取合理的措施最大限度減少煤矸石堆對周圍環(huán)境的破壞與污染，對煤炭工業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展具有十分重要的意義。
　　成莊煤礦產(chǎn)出的3＃和15#兩層煤矸石存在混堆現(xiàn)象，占用大量土地，

2、破壞環(huán)境，造成矸石山自燃災(zāi)害的發(fā)生。本文針對3#和15#煤矸石的混堆現(xiàn)象，利用煤矸石程序升溫實(shí)驗(yàn)與煤矸石熱重差熱實(shí)驗(yàn)，分別考察煤矸石各個(gè)氧化過程氧化產(chǎn)物的生成與自身隨溫度的變化規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)場不同煤層煤矸石的堆放實(shí)驗(yàn)，獲得煤矸石氧化自燃變化規(guī)律，從而初步給出合理的堆放參數(shù)以及煤矸石自燃檢測臨界溫度值及氣體指標(biāo),通過數(shù)值模擬軟件的模擬結(jié)果，確定最優(yōu)堆放參數(shù)。
　?。?）從30℃到230℃的過程中，矸石產(chǎn)生的 H2濃度出現(xiàn)了先增后減得一

3、個(gè)階段，氫氣作為煤矸石自燃過程的一種指標(biāo)性氣體較難把握，應(yīng)采取以CO氣體為主，H2氣體為輔的聯(lián)合預(yù)測預(yù)報(bào)體系。
　?。?）對不同種類的煤矸石而言，其自燃的臨界溫度也不盡相同。通過綜合分析程序升溫和熱重實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)為15#煤矸石的自燃特性強(qiáng)于3#煤矸石自燃特性，15#煤矸石自燃臨界溫度較低。
　?。?）現(xiàn)場實(shí)地將煤矸石積成設(shè)計(jì)的高為3m的4個(gè)圓臺(tái)（錐）體和1個(gè)階梯狀，通過監(jiān)測矸石堆的溫度和氣相產(chǎn)物，同時(shí)兼顧煤矸石堆放效果

4、和礦上經(jīng)濟(jì)效益，確定以梯田形堆放為基礎(chǔ)，每層煤矸石堆放以矸石層（壓實(shí)）和粘土（黃土）層以比例為10:1進(jìn)行分層堆積，有利于防止煤矸石堆的氧化自燃，堆積方式較為合理。
　?。?）應(yīng)用ABAQUS有限元數(shù)值模擬軟件通過設(shè)定不同模擬參數(shù)，對不同矸土比堆積的矸石堆進(jìn)行數(shù)值模擬，研究確定煤矸石采取矸土比為15:1堆放方式可以節(jié)省大量物力和財(cái)力，縮短堆放工程時(shí)間，因此，煤矸石采取矸土比為15:1的梯形堆放方式，單層矸石厚度5m為基準(zhǔn)，堆積角度