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《重庆大学》 2004年
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煤矸石山自然发火机理及防治技术研究

黄文章  
【摘要】:煤矸石是煤炭开采与加工过程中产生和排放的固体废弃物,其产量约占煤炭产量的10%~15%。目前我国煤矸石的累计堆存量达5.0 x109t,占地近2 .0x10 8m2,现已形成大小数千座矸石山,现在全国大约1/3的矸石山正在发生燃烧。 煤矸石山的自燃,是一个极其复杂的物理化学过程,它从常温状态转变到燃烧状态,其氧化过程不仅受到煤矸石的物理化学性质所制约,同时也与煤矸石的岩相组成、水分含量、煤矸石的比表面积、孔隙率以及矸石山所处的自然环境密切有关。 论文主要运用现代测试和分析技术,系统、完善地对各类煤矸石进行一系列的基础研究工作,分析引起自燃的内在综合原因,形成较为完善的矸石山煤矸石自燃理论体系;利用矸石山内气体的流动状态和多孔介质动力学理论,推导出能够描述矸石山自燃发火充分必要条件的动态演变过程的数学模型;并以描述矸石山自燃发火的数学模型为理论依据,从理论和实践出发对矸石山自燃治理和阻化剂与配制进行研究,形成切实可行的治理方案,并应用于工程实践中。 论文完成的主要研究工作有: 有关煤矸石山自燃机理方面,在已有的研究成果基础上,对相关研究成果进行综合分析、比较、研究、总结,并结合对各类矸石山煤矸石进行系统、全面的定性元素分析和各种形态硫含量的定量分析与灰份、发热量分析,以及各种形态硫的演变规律,为探索矸石山煤矸石自然发火机理提供必要的、可靠的数据资料和科学依据,把矸石山自燃发火的研究成果融会成较完善、系统的基础理论体系。 从模拟矸石山自燃发火过程出发,运用现代测试和分析技术对各类矸石山煤矸石样进行氧化升温速度分析,探索其耗氧量、一氧化碳、二氧化碳、以及各种烃类气体的发生、发展规律,可以较好的为研究矸石山煤矸石的自燃提供科学的理论依据。 在系列实验研究的基础上,结合吸附理论、自由基反应理论、黄铁矿(FeS2)氧化理论,并结合以前有关矸石山煤矸石自燃的研究成果,进行比较和总结,建立较为完善、科学的矸石山煤矸石自燃发火理论体系。 从研究矸石山煤矸石内的气体流动状态出发,结合达西定律、渗透连续性方程和质量守恒定律,利用宏观的连续性介质进行研究,推导出矸石山煤矸石自然发火的数学模型。 从矸石山自燃数学模型出发,并以矸石山自燃数学模型为理论指导,对矸石山煤矸石自燃的预防和自燃的治理提出系统、完善的施工方案和技术措施。 WP=6 在矸石山自燃治理方面,根据引起矸石山自燃的原因,对矸石山煤矸石自燃阻化剂进行系统的理论分析和试验研究,寻求科学有效的阻化剂,形成科学、系统的治理方案和配方,并以结合具体的自燃治理工程实践对矸石山煤矸石自燃进行预防和治理,形成可以推广应用的技术方案和实施工程。治理实践表明,具有良好流变性和科学配方的注浆灭火综合治理措施是安全、高效、科学和可行的。完全可以推广应用于其它矸石山自燃灭火的治理工程中。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TD752

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【引证文献】
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3 通讯员 谢古 刘华斌 唐志龙 谢艳芝;资兴安全生产常抓不懈[N];郴州日报;2009年
4 曹文军;阳泉市府督查组督查阳泉环保[N];山西日报;2008年
5 何兴明 温青;邵武龙砖:“废物山”变成“金山银山”[N];福建日报;2009年
6 本报记者 李春霞;耕耘在废弃的土地上[N];中国煤炭报;2001年
7 李晓玉;渣山变绿洲[N];山西政协报;2010年
8 记者 谢昌民;阳泉:市各项任务进展有序[N];山西日报;2009年
9 本报记者 武永清 张海瑞;靓丽,一座城市的自觉[N];太原日报;2010年
10 通讯员 刘冉玲 刘广亮;古县全面打造宜居宜业城市[N];临汾日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜利国;煤矸石山中多组分溶质释放—迁移规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
2 王兴明;淮南煤矸石堆积地重金属元素环境生物地球化学研究[D];安徽理工大学;2013年
3 张成梁;山西阳泉自然煤矸石山生境及植被构建技术研究[D];北京林业大学;2008年
4 张建彪;煤矸石山生态重建中的植被演替及其与土壤因子的相互作用[D];山西大学;2011年
5 赵陟峰;外源物质对煤矸石碎屑上植物生长的影响[D];北京林业大学;2013年
6 肖利萍;煤矸石淋溶液对地下水系统污染规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
7 黄文章;煤矸石山自然发火机理及防治技术研究[D];重庆大学;2004年
8 钱奎梅;煤炭矿区复垦土壤的菌根修复技术研究[D];中国矿业大学;2012年
9 马保国;硫酸盐还原菌与固体废物协同修复煤矸石污染的研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
10 许丽;阜新矿区煤矸石山生境演变特征及其评价研究[D];北京林业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张祥雨;温度影响下煤矸石内铁离子迁移的数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 宋楠;煤矸石山坡面覆盖对土壤改良和植被恢复的影响研究[D];北京林业大学;2012年
3 陈楠;煤矸石山内化学组分溶解—释放—迁移规律的数值模拟研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
4 李虎;煤矸石山自燃倾向性监测的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
5 满朝晖;煤矸石山自燃治理措施及其稳定性研究[D];西安建筑科技大学;2013年
6 潘荣锟;煤矸石山爆炸机理及防治对策研究[D];河南理工大学;2007年
7 张伟;成庄矿9#煤矸石自燃特性及堆放参数研究[D];太原理工大学;2013年
8 吴琼;煤矸石对周边土壤环境的影响研究[D];西安科技大学;2010年
9 贾宝山;煤矸石山自然发火数学模型及防治技术研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
10 范亚辉;煤矸石废弃地植被恢复效应研究[D];西北农林科技大学;2012年
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