矸石山探测评估与综合治理技术研究与应用
Introduction
煤矸石是煤炭开采和分选过程中排出的一种含碳量低的黑色固体废料,随着煤炭开采逐步向智能化开采迈进,在提高煤炭开采效率和产率同时,煤矸石的产量也在持续逐年增长。据统计,我国煤炭年产量达 30~40 亿吨,而我国每年矸石产量约占煤炭年产量 1/3。目前对煤矸石的利用主要集中在煤炭和黄铁矿资源回收、发电、制备建筑建材和作为充填材料等方面,煤矸石的平均综合利用率约 75%,受到区域发展不平衡的限制,不同地区的煤矸石的利用技术参差不齐,部分煤矿的煤矸石利用率远远低于该值。我国煤矸石现存 50 亿吨以上,加上每年未被利用的数亿吨煤矸石,这些煤矸石以堆积的状态形成了约 3000 座煤矸石山。煤矸石山不仅容易造成泥石流、山体滑坡、崩塌等地质灾害,煤矸石的进一步自燃还会引发严重的空气污染、水资源污染和土壤污染等环境灾难,这些问题的存在与“绿色矿山”,“人与自然和谐共存”等理念严重相悖,也一直以来受到社会的普遍关注。因此,煤矸石山的灾害治理成为了目前一个亟需解决的重点和难点问题。
希望能够通过此研究提供一定的借鉴,并为煤矿矸石山治理之后的发展提供更加有实践价值的工程技术理论,以此优化现有的煤矸石山治理手段,提高煤矸石山探测评估的准确性和治理的系统性,为煤矸石山探测评估与综合治理技术的发展略尽绵薄之力。
本书的撰写在内容方面得到了煤炭科学技术研究院有限公司课题组樊少武、姚海飞、吴海军、郑忠亚、徐长富、王耀强和学生方熙杨的支持,在写作方面得到了中国矿业大学(北京)谭波教授的帮助,并且得到了国家重点研发计划课题(2018YFC0807902)、国家自然科学基金项目(51804161、51864045、51774291)资助,在此深表感谢!
978-981-14-7581-8
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 矸石山自燃机理分析
1.1.2 矸石山危害
1.1.3 矸石山治理的意义和目的
1.2 国内外研究现状
1.2.1 自燃危险性评价
1.2.2 滑塌危险性评价
1.2.3 爆炸危险性评价
1.2.4 矸石山综合治理
2 矸石山火源探测方法
2.1 红外热成像技术
2.2 地面测温和气体监测
2.3 同位素测氡法
2.4 探测工艺
2.5 数据处理方法
2.5.1 传统统计法
2.5.2 趋势面分析法
2.5.3 分形法
2.5.4 数据处理的一般步骤
2.6 钻孔验证
3 矸石山危险性评价
3.1 矸石山自燃危险性评价
3.1.1 指标体系构建原则
3.1.2 自燃危险性评价指标体系
3.2 矸石山滑塌危险性评价
3.2.1 离散元基本理论
3.2.2 计算模型
3.3 矸石山爆炸危险性评价
3.3.1 矸石山爆炸影响因素
3.3.2 矸石山爆炸危险性评价指标体系
4 矸石山综合治理技术
4.1 削坡整形
4.2 灭火降温
4.2.1 灭火降温方法研究
4.2.2 新型防灭火材料研制
4.2.3 钻进注浆工艺研究
4.3 拦挡防护
4.4 疏排水
4.5 生态恢复
5 应用实例
5.1 西曲矿狼窝沟矸石山
5.1.1 矸石山概况
5.1.2 危险性评价
5.1.3 综合治理
5.1.4 治理效果
5.2 九院沟煤矸石堆场
5.2.1 矸石堆场概况
5.2.2 危险性评价
5.2.3 综合治理
5.3 塔山煤矿矸石山综合治理
5.3.1 矸石山概况
5.3.2 探测结果分析
5.3.3 边坡治理
5.3.4 矸石山植被恢复评价
5.4 东周窑矸石山综合治理
5.4.1 矸石山概况
5.4.2 火区探测
5.4.3 边坡治理
5.4.4 防洪处置方案
6 结语
参考文献
Author(s) Information
王海燕(1987-),男,汉族,河北青县人,中共党员;中国矿业大学(北京)博士、煤炭科学研究总院&中国矿业大学(北京)博士后,煤炭科学研究总院硕士生导师;中国煤炭学会会员,煤炭行业青年科技专家。长期致力于矿井火灾和粉尘等灾害防治理论技术研究,在煤自然发火内在成因、微观结构变化和宏观表现特征等基础研究领域取得了丰硕的学术成果,首次提出“有效惰化”理念;针对矸石山治理,提出“矸石山排查探测→危险性评价→火区治理→削坡整形→拦挡防护→疏排水→生态恢复”的系列化工程技术体系。主持或参加“国家自然科学基金” “国家重点研发计划” “国家国际合作专项项目”等国家和省部级纵向科研项目 10 余项,在国内外在重要期刊发表学术论文 30 余篇,其中 SCI/EI 检索 10 余篇,获得省部级科技奖励 7 项,其中一等奖 1 项,二等奖 3 项。
申请人现为多个国内外期刊的审稿人,受聘为淄矿集团亭南煤业等煤矿企业灾害防治专家,多次受陕西省榆林市、咸阳市等地方政府和煤炭局、煤监局邀请开展专业讲座和参与灾害事故方案论证,参与世界矿山通风大会、安全学科年会、相关专业技术年会等重要的国际、国内会议并做报告交流。