煤矸石结构

煤矸石结构（通用9篇）

煤矸石结构 篇1

前言

煤矸石烧结普通砖是煤矸石综合利用的一条理想途径, 是国家大力推广的新型节能建材, 是将煤矸石变废为宝, 节约耕地的有效措施。随着煤矸石综合利用技术的不断发展利用煤矸石制造烧结砖出现了前所未有的发展势头。但是, 在实施过程中, 个别砖厂由于质量控制不严, 让不合格的砖出厂, 造成工程上的重大质量缺陷。本文结合工程实例, 对不同的石灰爆裂情况进行分析归类, 分析了砖砌体墙面爆裂的原因, 同时结合工程特点和爆裂情况提出了加固处理方法。

1 工程概况

某住宅楼为多层砖混结构, 建筑面积为6451m2, 墙体使用煤矸石烧结普通砖, 墙体厚度为240mm。该楼自2009年11月开始施工墙体, 在砌筑施工时, 没有发现砖有任何问题, 但到2010年4月中旬后, 发现已砌筑的部分墙体有白色斑点, 随着斑点逐渐增多, 砖表面开始爆裂脱皮, 个别严重的出现酥裂, 砖成片脱皮, 甚至在过人洞处砖整个没有了强度。

2 墙体爆裂检测和鉴定

2.1 墙体爆裂程度的确定原则

由于诸多因素的影响, 建筑物不同位置的墙体或同一墙体不同部位的爆裂程度有所不同, 根据外观检测结果, 并综合考虑爆点点数及爆裂区域、砖酥裂程度、墙体整体损坏等检测情况, 可将墙体构件爆裂程度分为三个等级:

一级:轻度爆裂, 墙体少数砖有爆点起皮现象, 墙体整体情况较好。二级:中度爆裂, 墙体砖爆点起皮较为严重, 少数砖酥裂, 墙体整体损坏情况较为严重。三级:严重爆裂, 墙体砖爆点起皮严重, 多处砖酥裂, 墙体整体损坏情况严重。

2.2 砖爆裂不合格品的确定原则

(1) 最大破坏尺寸大于2mm且小于15mm的爆裂区域, 每5块砖多于15处, 其中大于10mm的多于7处; (2) 出现最大破坏尺寸大于15mm的爆裂区域。

2.2 墙体爆裂情况检测和鉴定

根据现场检测结果, 该楼三层、四层和五层大部分墙体出现砖爆裂, 大部分砖表面出现酥裂、脱落。部分墙体爆裂面积占墙体面积的90%以上。

现场对部分墙体砖爆裂深度进行抽检, 所抽检墙体砖爆裂深度在20mm左右, 部分墙体的砖 (三面与空气接触的砖) 爆裂深度达到50mm左右。

从爆裂的砖的表面看, 砖内部的白色颗粒较多, 在吸水的情况下, 白色颗粒有糊状特征, 用手捏有润滑感。

2.3 煤矸石砖爆裂原因分析

煤矸石中有害物质有石灰石、硫化铁、无水芒硝等, 当坯体中石灰石含量较多、粒度较大时, 烧结砖由于石灰爆裂, 外观质量就差, 强度就低。石灰爆裂主要是由于砖坯内的石灰石经高温焙烧后, 分解成氧化钙, 砖体吸潮后形成氢氧化钙, 同时体积比原来增大2～5倍, 致使砖的内部结构膨胀破坏, 引起砖表面爆裂。除石灰爆裂以外, 煤矸石中的其它矿物成分, 如蒙脱石也会引起砖爆裂。

3 加固处理

根据检测结果, 对墙体应根据不同的使用部位, 采取不同的处理方案, 满足安全使用要求和耐久性要求:

3.1

对评级为一级的墙体, 采取水泥砂浆面层进行封闭处理。

3.2 对评级为二级的墙体, 采用钢筋网-水泥砂浆面层方法进行加固处理。

墙体采取双面钢筋网水泥砂浆面层, 加固砂浆采用M15防水水泥砂浆 (掺膨胀剂) 。加固前, 爆裂严重的砖应置换。钢筋外保护层厚度不应小于15mm, 钢筋网片与墙面的空隙不宜小于5mm, 钢筋网间距φ6@200×200, 钢筋网应与原墙体拉结;双面加面层的钢筋网应采用φ6的S形穿墙筋连接。拉筋应呈梅花状布置双面加面层的钢筋网间距为800mm。水泥砂浆采用M15水泥砂浆 (掺膨胀剂) , 厚度35mm。

钢筋网四周应与楼板、大梁、柱、墙体连接, 可采用植筋锚筋, 插入短筋、拉结筋等连接方法, 对混凝土构件还可采用化学螺栓并与钢筋网相焊连。

钢筋网的横向钢筋遇有门窗洞时, 双面加固宜将两侧的横向钢筋在洞口闭合, 在洞口尚应于钢筋网折角处设置加固竖筋。

3.2.1 面层加固施工要点

(1) 钢筋网水泥砂浆面层宜按下列顺序施工:

(1) 钻孔:对嵌固或穿越原墙体的孔洞、周边与附近构件墙体相连接的孔洞进行电钻打孔。

(2) 清除砖表面粉化层, 用钢丝刷和压力水将原墙面刷洗干净, 并在砌体加固前刷界面剂一道。涂刷界面剂后应立即抹灰。

(3) 铺设钢筋并安设锚筋 (先挤入植筋胶) 。

(4) 浇水湿润墙面, 并清除浮渣杂物。

(5) 逐层抹水泥砂浆。

(6) 硬结后进行养护。

(2) 钢筋网穿墙及附近的连接是保证夹板墙有效工作的重要措施, 宜遵守下列各项要求:

(1) 墙面及周边的构件墙体钻孔时, 应按设计要求先划线标出穿墙筋 (或锚筋等) 位置, 以保证位置正确, 避免遗漏。

(2) 墙面的孔洞应用电钻打孔。

(3) 墙孔洞直径宜比“S”形筋直径大2mm。

(3) 铺设钢筋时应符合下列要求:

(1) 竖向钢筋应靠近原墙面。

(2) 钢筋网应用钢筋头预先垫出钢筋网与墙面间的间隔层。

(3) 钢筋网与周边构件墙体的连接, 如化学螺栓与钢筋网的焊接应检查核实。

(4) 水泥砂浆压抹的施工要求:

(1) 水泥砂浆应按设计强度等级进行选配并在施工时留试块进行强度等级检验。

(2) 压抹水泥砂浆前, 应沿墙面往返浇水湿润, 并待墙面稍干后再进行抹灰。

(3) 水泥砂浆必须分层抹至设计厚度, 每层厚度约为12mm, 各层砂浆的接槎部位必须错开, 最后一层砂浆初凝时, 再压光二三遍, 以增强密实度。

(4) 钢筋网与墙面间的间隔保护层应先留出, 砂浆面层分三层抹, 第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙抹实, 初凝后抹第二层要求砂浆将钢筋网全部罩住, 初凝后再抹第三层。

3.2.2. 施工条件及养护要求

(1) 水泥砂浆和钢筋网-水泥砂浆宜在环境温度为10℃以上时进行施工。

(2) 水泥砂浆终凝后7d内应充分养护, 墙体面层每天浇水2～3遍。

(3) 面层施工后, 应注意检查不得有空鼓、干缩裂缝及漏筋现象。植入的锚筋及化学螺栓应在模拟试验筋达到设计要求后方能普遍使用。

3.3 对评级为三级的墙体, 将墙体砖作置换处理。

本方案采用钢管支护, 千斤顶固定, 分段置换施工技术。置换砌体的关键是要建立一个临时的传力结构, 务必能够可靠地承受上部结构的荷载, 并可靠地传递到下层。

3.3.1 分段置换

根据建筑平面布置图, 将墙体分成连续的几段, 隔段施工, 以避免施工期间建筑整体刚度的破坏。

3.3.2 支顶

支顶可采取两种方案, 一种是采取落地加支柱, 层层支护, 直到置换层的上层;另一种是在本层沿内墙每隔1.5m (370墙体间隔1.0m) 上下凿洞, 在靠地面的洞内安装预制混凝土块底面坐浆, 上面的洞在楼盖圈梁下皮开凿, 在上下洞内挑出墙皮375mm, 在两个工字钢的悬臂端安装钢管 (钢管直径需计算确定) 支柱, 用铁楔将柱顶钢梁与圈梁顶实。

3.3.3 拆除重砌

当一个施工段支顶好了以后, 拆除原砌体, 然后按设计砌筑代换砌体, 当砌至圈梁下皮180mm高度的时候, 在纵向两支柱之间加设新旧砌体传力机构, 传力件间距1200mm, 即用两块槽钢肢尖相扣, 中间放置千斤顶顶牢, 使千斤顶的压力读数与上部墙段传来的荷重一致, 为了避免构件之间的传力损失, 可让千斤顶的压力值提高10%～20%, 而后用与槽钢肢等厚的钢板将两槽钢上下肢焊接。焊缝长度和焊脚尺寸由计算确定, 最后撤出千斤顶。

3.3.4 浇注混凝土

当新旧墙体之间的传力机构起作用以后就可以拆除临时钢管支柱和上下工字钢梁了并在下段流水施工中周转使用。

对新旧砌体之间的空隙采用现浇钢筋混凝土圈梁连接, 分段浇捣, 圈梁断面为240×180mm, 纵筋4φ14, 箍筋为φ6@250。两边支模, 并用埋在新砌体中的8#铁丝紧固。要将其中任意侧模板倾斜, 以便浇注混凝土。用膨胀混凝土浇筑, 以避免普通水泥配置的混凝土收缩产生缝隙, 而传力机构则埋入其中, 待混凝土初凝以后, 拆除倾斜一侧模板, 剔除多余部分混凝土。

对外墙的置换, 其施工技术全与内墙置换相同。一般情况下采用从地面支护到顶, 如有安全技术保障, 可采用悬挑扣件钢管脚手架。

三脚架支架沿外墙间距1.5m设一个, 三角支架的斜杆通过强度验算确定, 水平杆采用控制措施保证斜杆不产生侧移。

首先在楼板里埋设φ12的半圆钢筋环两个, 间距与三脚架相同, 当然, 与支顶结构也是相同的。待锚固混凝土强度达到70%以后, 把φ48mm钢管套过钢筋环伸出墙外1000mm, 在穿墙部位套上φ57mm硬塑管作为预留孔及保护钢管套子, 钢管应贴接面垫平, 在后一个钢筋环处绑一根长扫地杆, 以防钢筋抽动, 在水平悬管上铺上跳板, 三脚架支完后就开始绑上部双排架子, 斜杆上端用扣件与水平管连接下部支承于下层外墙窗台处预先凿好的洞内最后在外立杆外侧挂安全网。

4 结语

该工程已加固处理快两年了, 加固后使用效果良好, 未出现新的问题。该检测鉴定与加固处理方法, 不仅为施工单位减少了经济损失, 也让人们认识到, 新型材料虽然有新的问题, 但通过技术解决问题, 还是可以大量推广的。同时对于出现问题的砖砌体, 应结合工程的具体情况及砌体所处的位置采取相应的处理对策, 才能确保结构的安全、适用与耐久。

参考文献

[1]GB/T2542-2003, 砌墙砖试验方法[S].

[2]温孟武等.煤矸石烧结普通砖砌体质量事故分析及处理[J].山东化工, 2008年第37卷.

煤矸石结构 篇2

出租方：（以下简称“甲方”）

承租方：（以下简称“乙方”）

为了保护双方利益，经双方协商同意签订本合同。

一、承租范围：甲方将位于翁源县镇村组东至西至南至北至的亩土地租给乙方使用（山岭），年租金为人民币元整。甲方只是租给乙方场地作为环保砖厂使用。

二、本协议固定租赁期，自年月日开始，至年月日，租期年。协议签订之日，乙方应每季度向甲方交纳租金人民币元整。逾期未交，乙方按银行同期利率向甲方提交滞纳金。

三、甲方权责：

1、合同签订后，五天内要将乙方租用地的界址范围处理清楚，以利于乙方使用。

2、若国家要在该地搞建设或开发，本合同同时终止,土地赔偿属甲方所有。

3、甲方因建设需要终止合同时，甲方对乙方不负赔偿损失的责任。

4、甲方所收租金产生的税费由甲方负责。

5、乙方在租赁过程当中，与周围有纠分时，甲方应无条件协助乙方解决。

6、乙方在所租范围内取土、煤、煤矸石等原料，甲方应无偿提供，保证乙方正常生产。由于甲方原因造成乙方停产，停产损失由甲方负责。

四、乙方权责：

乙方在租用期间，拥有该地的使用权。若国家征收，本合同同时终止，在承包地建设的厂房及附属建筑物等设施赔偿属乙方所有。

五、乙方在承包期间，如国家对该租用土地以及厂房出售的货物、产品收取各种税款，一切由乙方负担。

六、乙方在承包期间，在不损害甲方利益及保证该合同条款切实履行的情况下，可以转让他人承包经营，所租范围内的基础设备、建筑、设备、厂房等属乙方所有。

七、该地租用期满后，由乙方自行处理租地范围内的一切设施，把地交给甲方。如承包期满乙方有意续包，在同等条件下乙方有优先权。

八、本合同有不足之处，可协商解决。合同一式五份，自双方签字日起生效。

甲方：乙方：

甲方代表签字(盖章)：乙方代表签字(盖章)：

煤矸石结构 篇3

1.1 煤矸石微观结构研究存在的问题

应工业化的发展要求, 我国各个地方的专家在研究煤矸石的微观结构上都取得了不同程度的成绩, 不同专家也都在各自的研究领域做出了贡献。但是由于多种因素影响, 我国煤矸石微观结构研究现状仍然面临很多问题。主要体现在三个方面:一是现存的研究大多是对煤矸石宏观结构的研究, 而很少有关于细微观结构的深入研究。在微观形貌特征、孔结构等方面的研究几乎是空白的。二是煤矸石活性对水泥混凝土的影响研究存在很大的缺陷。三是对非自燃煤矸石作为混凝土集料的研究不足。关于自燃煤矸石的研究在这一领域并不少见, 因为自燃煤矸石是长期以来煤矿生产中常见的基础物资。但是随着工业的不断发展, 非自燃煤矸石会越来越广泛地使用到煤矿生产中去。而目前对于非自燃煤矸石的微观结构与物理力学性能之间联系的研究成果寥寥无几[1]。

1.2 煤矸石集料的界面微观研究

稳定的界面结构是煤矸石集料优异性能的重要保障。煤矸石作为混凝土集料使用时, 有一些其他集料所没有的特点。这些特点进一步对水泥石基体的界面结构产生影响, 形成界面结构的独特面貌。这些基本特征表现为:与普通集料不同的是, 煤矸石集料有多达40多种化学元素, 也因此增加了煤矸石集料的复杂性。给研究煤矸石集料的化学结构变化增添了很多不便和困难。自燃煤矸石本身的特性使得活性反应对界面结构造成影响。由于煤矸石集料的孔结构比一般集料更特殊, 煤矸石集料拥有更多可吸水的孔结构, 能够吸收大量水泥浆中的水分, 导致其界面结构与普通集料界面的过渡区有明显的差异。煤矸石界面结构是微观研究的一个重要课题, 应当给予足够的重视。在实验中, 可以借助显微硬度仪、金相显微镜对煤矸石的界面结构进行观察分析, 开展更深入的研究。

另一方面, 煤矸石界面微观形貌研究也是集料微观结构研究的重要组成部分。利用扫描仪器, 可以在实验中得到结论:与自燃煤矸石相比, 非自燃煤矸石具有更加良好的界面结构。因为非自燃煤矸石的多孔结构和内部几乎没有细碎裂缝的表现, 使得其界面结构十分平滑, 集料与水泥的粘合度非常高。相反, 自燃煤矸石则结构疏松, 不能与水泥石基体进行紧密的结合。在实际使用中, 可能会出现因强度太低、抗压性能弱而导致集料折损的情况。煤矸石的界面微观形貌会受到不同因素的影响, 其中比较常见的是水灰比、集料预湿处理两大因素。水灰比取决于水泥中水的含量, 对集料的强度、性能都有至关重要的影响。实验证明, 水灰比高的条件下, 煤矸石集料的水化反应更为强烈, 水化物能够充分地填充界面结构之间的空隙, 形成更高的水泥强度。预湿处理能够在实验中改善集料的吸水状况, 从而通过预湿处理方式强化水泥混凝土的硬度[2]。

2 煤矸石的物理力学性能

2.1 影响煤矸石力学性能的因素

煤矸石的力学性能主要是从宏观层面和微观层面两个不同角度进行研究的。其力学性能会因为不同的内、外部条件, 而产生不同的性能效果。这些条件大致有以下几种: (1) 煤矸石的不同种类会使物理力学性能产生不同的结果。通过微观观察, 可以得知非自燃煤矸石的结构更为细密, 而自燃煤矸石因为在燃烧过程会发生膨胀, 并伴随着一些成分的挥发, 因此结构显得更为疏松。因为两种煤矸石的结构各异, 在保证其他条件都相同的情况, 两者的活性反应程度也不相同。 (2) 养护条件。水泥混凝土十分容易受到外界环境的影响。因此, 保持适宜的养护温度, 做好水泥混凝土的养护工作对于保证水泥的质量和作用十分关键。最理想的情况是将水泥放置在最合适的标准条件下进行养护, 以使水化物充分地、均匀地分散到水泥颗粒的间隙之中, 从而形成水泥混凝土所需的致密结构。这样的水泥强度高、抗压性好, 十分适合作为建筑材料。如果养护温度过高, 则会导致水化物在早期形成阶段过度挥发, 而造成水泥结构蓬松。集料有可能会出现细微裂缝, 从而降低了水泥的抗压强度, 增加了水泥发生液体渗透的可能性。 (3) 颗粒配级。混凝土良好的力学性能也取决于合理的颗粒配级。在固定的水灰比下, 大粒径与中间级颗粒及小粒径之间的比例会直接影响水泥混凝土的强度。颗粒分配不均匀使得混凝土密度不均, 无法在使用中承受重压。 (4) 煤矸石预处理方式。是否对煤矸石集料进行预湿处理也对混凝土的力学性能有一定影响。自燃煤矸石本身孔结构比较发达, 有更高的吸水率。未经预湿的自燃煤矸石会吸收大量水泥基体内部的水分, 降低混凝土的抗压性能。而经过一定时间预湿的自燃煤矸石, 因为外部环境一直保持着一定的水分和湿度, 则不会吸收内部水分。集料内部结构紧凑, 保证了混凝土的强度[3]。

2.2 煤矸石集料的选用标准

煤矸石作为一种混凝土用的集料, 其力学性能的优良程度取决于多重因素。为了尽量保证煤矸石作为集料使用时的正常功能, 在进行煤矸石选择时有一些通用的标准。 (1) 岩石特性。通过上文对自燃煤矸石和非自燃煤矸石不同性能的分析, 可以得出结论:影响煤矸石宏观性能和微观结构的关键因素还是煤矸石自身的特性。而岩石特性是煤矸石最重要的性能基础。按照岩石特性进行的分类, 一般有以下几种:砂岩矸石、土岩煤矸石、粉砂岩矸石、铝质矸石和钙质矸石。这些类型的矸石各有其特点, 适合不同的用途。当然, 作为混凝土集料, 应当采用强度大、硬度高的矸石。 (2) 严格控制煤矸石集料中的针片状含量。针片状颗粒广泛存在于集料形成和破碎的过程中。这种颗粒会使集料表面出现不同程度的尖角, 而尖角又很容易发生碎裂, 影响到集料的强度和使用效果。 (3) 保持煤矸石集料与水泥基体之间的强度一致。煤矸石集料的强度与水泥基体的强度越接近, 则混凝土性能越好。同时还要注意其他几个原则。进行集料预湿处理时, 要把控好时间。时间太短则达不到预湿的效果;但如果时间过长, 则会出现预湿过于饱和的现象, 不利于优化集料的性能。要选择适当的集料级配, 并采用适宜的养护条件, 以增加集料强度。

3 结语

综上所述, 煤矸石作为混凝土用集料有十分广泛的用途。考虑到影响煤矸石物理力学性能的几大因素, 要根据实际需求选择合适的煤矸石, 满足混凝土用集料的强度要求。深入对煤矸石微观结构的研究还有很大的提升空间, 也具有很大的科学价值。

参考文献

[1]段晓牧.煤矸石集料混凝土的微观结构与物理力学性能研究[D].中国矿业大学, 2014.

[2]陈炜林.煤矸石作为水泥混凝土骨料可行性的基础研究[D].北京工业大学, 2010.

[3]张金喜, 陈炜林, 金珊珊, 等.煤矸石集料混凝土耐久性研究[J].北京工业大学学报, 2011 (1) :116-125.

[4]钱鸣高, 许家林.科学采矿的理念与技术框架[J].中国矿业大学学报:社会科学版, 2011 (3) :1-7, 23.

煤矸石的综合利用现状 篇4

煤矸石的综合利用现状

煤矸石是我国排放量最大的`工业废渣之一,不仅占用大量农田和土地,而且严重污染环境.为了加强对煤矸石利用以使其资源化,对我国的煤矸石资源状况、我国煤矸石的综合利用技术研究的现状进行了综述,并对煤矸石资源化提出了一些设想.

作 者：曹建军 刘永娟 郭广礼  作者单位：中国矿业大学环境与测绘学院,徐州,221008 刊 名：环境污染治理技术与设备  ISTIC PKU英文刊名：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)： 5(1) 分类号：X7 关键词：煤矸石   综合利用  

煤矸石资源 篇5

随着经济体制改革的不断深化和中国工农业健康快速发展, 在能源日趋紧缺的情况下, 矿山机械设备企业越来越注重对高效、节能环保设备的研发和生产, 在矿山机械制造采用长寿命、低能耗及减轻重量的设计原则的同时, 矿山机械设备企业也越来越开始重视二次开发利用矿山废弃物等资源。煤炭作为中国的主要能源, 它在社会经济发展中发挥着极其重要的作用。煤矸石和煤层气就是煤炭开发过程中产生的主要废弃物, 长期以来被煤炭工业视为有害物质和灾害性气体。煤矸石是在煤的掘进、开采和洗选过程中排出的固体废物。中国积存煤矸石达10×108t以上, 每年还将排出煤矸石1×108t。近几年来, 煤矸石不再仅仅被视为一种数量最大的工业固体废弃物, 而作为一种资源, 在化工、建材、冶金、轻工等领域得到了广泛研究和应用, 煤矸石资源化已成为煤矸石综合利用研究的重点。

煤矸石 篇6

煤矸石是煤伴生废石, 在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物, 是碳质、泥质和砂质页岩的混合物, 是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。煤矸石是碳质、泥质和砂质页岩的混合物, 具有低发热值, 含碳量约20%~30%, 有些含腐殖酸。中国历年已积存煤矸石约1 000 Mt, 并且每年仍继续排放约100 Mt, 不仅堆积占地, 而且能自燃污染空气或引起火灾。目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料, 此外还可用于回收煤炭, 煤与矸石混烧发电, 可制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品及提取贵重稀有金属, 也可作肥料。

煤矸石综合利用 篇7

煤矸石综合利用是指根据煤矸石的物理化学性质, 对其进行综合加工合理利用。包括发电, 制砖瓦、水泥、筑路等, 还可从煤矸石中回收硫铁矿、高岭土等有用矿物。

煤矸石的利用现状:a) 充填塌陷区。矸石充填是一种重要的复恳方式。利用煤矸石作为塌陷区充填材料, 可大量地消耗煤矸石, 这样可减少煤矸石对矿山环境的污染 (污染水源、污染大气、影响环境卫生等) , 在充分利用矿区固体废物的同时, 解决塌陷地的复垦问题, 因而具有一举多得的效果;b) 发电;采煤过程中排出的废弃物大多含有一定量有机质, 可以利用煤矸石在沸腾炉中燃烧供暖或发电, 燃烧后的灰渣可用来生产水泥等建筑材料;c) 制砖。未经自燃的矸石可用以配料制砖, 并且可以利用其中所含有机物的自燃, 从而节约原料煤, 这种方法投资不大, 方法简单, 已广泛使用。煤歼石制砖技术和装备取得重大突破, 制造技术达到国际先进水平。

煤矸石结构 篇8

1 矸石山灾害预防

煤矸石的岩石种类是与煤层相联系的, 因此矸石中出现的岩石主要有泥岩、粉砂岩、页岩和砂岩、及部分碎煤和低热值碳质页岩。其成分是由无机物和有机物两部分组成, 无机物以氧化态出现, 其中二氧化硅 (Si O2) 和铝土 (Al2O3) 大约占其组分50%~80%, 赤铁 (Fe2O3) 约占1%~10%, 氧化钛 (Ti O2) 0.9%~4.0%, 此外还有无机硫和其它一些微量元素有机物以碳氢链化合物存在有腐植酸等。煤矸石化学成分不同造成的危害也不一样, 矸石山的主要危害及预防措施:

1.1 矸石山爆炸、崩塌

1.1.1 主要原因

矸石山的爆炸、崩塌主要是由于煤矸石的自燃导致矸石山内部温度极高, 外面雨水浸入、冷热相遇, 再加上矸石堆积角过大, 山体不稳, 就会发生类似爆炸的崩塌。矸石山自燃有三个主要条件, 一是矸石平均含碳量大于10%, 含硫量大于1%, 以确保火源的产生及足够的燃烧物质。二是排矸石借重力作用将粒度不等的矸石块自动分级, 蓬架出大量孔隙, 以确保供氧畅通。三是未经压实的矸石山极易受到侵蚀和风化, 有较高的透水性, 确保了水分的存储。

1.2.1预防措施

自燃是矸石山爆炸、崩塌的主要原因, 要从根本上避免矸石山自燃, 必须从以上所述的三个条件入手。

1) 尽量减少可燃物上山, 严禁向矸石山倾倒温度大于70℃的物料和易燃物如坑木、锯末、生活垃圾等, 可采取拣选的方式解决。我们主要采取三级拣选法。一是井下生产过程拣选, 二是洗选拣选, 三是上山前再次拣选。2) 采用分层压实法减弱内部氧气的流通。3) 在局部自燃地段采用泥浆灌浆等方法进行防治。对于黄铁矿含量高和反应活性高的煤矸石, 排放前喷洒适量石灰乳液或者添加适量黄土、石灰混合物, 中和氧化产酸;防止黄铁矿在酸性条件下加速氧化反应产热, 引起自燃。

1.2 矸石山滑坡

1.2.1 成因及条件

矸石山滑坡是由于矸石山的煤矸石堆积角过大, 斜坡上某一部分煤矸在重力作用下, 沿着一定的软弱结构面 (带) 产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动造成的, 在暴雨季节, 有些山体长时间被雨水浸泡, 表面山石和泥土松动后容易产生山体滑坡。

1.2.2 预防措施

1) 尽可能减小矸石山堆积斜面的坡度, 堆积坡度一般不得大于40°。2) 防止雨水浸泡, 雨前用塑料薄膜覆盖。3) 用草苫子将坡度大的地段进行加固。4) 严禁私挖乱采破坏堆积坡度。5) 设立隔离带及隔离沟, 防止滑坡时扩大事故范围。

1.3 矸石山对矿区大气的污染

1.3.1 主要原因

随着煤炭开发和利用, 矿区空气污染日趋严重, 矸石山就是严重的空气污染源。因矸石在运输、堆放过程中, 会形成大量粉尘颗粒, 在风速达4.0m/s以上时颗粒就会起飞并悬浮于大气中, 粉尘中含有很多对人体有害的元素, 如汞、铬、镉、铜、砷等, 颗粒小的会被人体吸入肺部, 导致如气管炎、肺气肿、尘肺等疾病, 另外颗粒悬浮于大气中破坏了大气的温室效应, 使气候出现异常。其次煤矸石自燃会释放出大量的SO2、CO2、CO和H2S气体以及一定量的氮氢化合物和苯并芘等有毒有害物质而严重污染大气环境。

1.3.2 预防措施

要进行大气污染的防治思路有二条, 一是减弱扬尘, 因矸石易风化为细粒, 可在矸石山上直接进行绿化工作。选择在矸石山上栽种成活率高的树种如臭椿、火炬树和刺槐等;部分地段可利用黄土覆盖、再在上面进行绿化。这样一方面减弱了扬尘、另一方面亦能取得经济效益。二是避免自燃, 如前面所述。

2 矸石山综合利用

综合利用煤矸石是最积极的防灾措施。煤矿企业应该从科学发展观的高度, 化害为利, 变废为宝, 加大对煤矸石综合利用工作的力度, 逐步减少矸石山存量。因此要消除矸石山灾害, 最好的办法是消灭矸石山。煤矸石利用途径很多, 大致可以分为四类。

2.1 矸石的井下回填工艺

矸石不升井, 直接回填井下废弃的旧巷道和采空区, 既可以减少矸石排量和运输环节, 又能够治理井下隐患和防止地面塌陷。如原华源公司每年利用煤矸石2万吨回填了井下旧巷道, 可得50万元以上的经济效益。

2.2 煤矸石的热能利用

煤矸石的热能利用就是利用煤矸石中含有一定数量煤炭的性质进行回收, 方法途径有三种。第一, 经过简单水洗或机械筛选, 也可直接人工手选, 既能回收煤炭又能安排部分劳动力;第二, 用煤矸石 (或掺烧其他劣质煤) 作为沸腾炉燃料, 使煤矸石不经筛选便可作为燃料使用;第三, 用煤矸石进行发电、造气, 使煤矸石在工业生产中得到利用。华源公司矸石热电厂每年可消耗掉煤矸石20万吨, 既减少矸石排量和占用耕地, 又能预防矸石山灾害, 已取得了可观的经济效益。

2.3 煤矸石的化工利用

煤矸石中含有硅、铝、铁、钛、镓、镍、钒、锗、钼等多种元素, 大多数难以单独提取。但由于近年来化工方面的进步, 也有许多矿山成功的提取出结晶氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铝、铵明矾、氢氧化铝、金红石钛白、五氧化二钒、硅钾肥、氟化钠、水玻璃、硅铝炭黑及白黑炭等工艺过程。对于新汶矿区来说, 面对大量的矸石山资源, 进行全面的矸石成分分析, 选出合理的工艺流程进行化工生产, 不但可以安置富裕劳动力, 亦能为国家回收能源创造经济效益。

3 煤矸石的建材利用

大部分煤矸石可以用为制砖的原料, 这样不但可以减少矸石占地, 又可化废为宝, 节约原料。我们充分利用废弃矸石山为制砖的原料, 建成了矸石砖厂, 年利润可达40万元。

总之, 积极预防矸石山的灾害, 对煤矸石进行综合利用, 有利于矿区的稳定发展, 也为企业带来经济效益, 将会更加被矿山企业所重视。

摘要：近年来全国矸石山灾害事故频发, 引起了国家有关部门和广大人民群众的广泛关注, 本文从矸石山灾害处理和预防实践中提出了相应的灾害预防策略, 并探讨了综合利用煤矸石的方法和途径。

浅析煤矸石综合利用 篇9

煤矸石是指在成煤过程中与煤共生的含碳量低的碳质、泥质、砂质等岩石。煤矸石通常夹在煤层中或是煤层顶、底板, 在开采时混入煤中采出, 以及在原煤洗选过程中排出的洗矸石, 是数量较大的矿山固体废物。

煤矸石的主要矿物成分是高岭石、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝等。煤矸石的主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝, 另外还有微量稀有元素镓、钒、钛、钴等[1]。

煤矸石的堆存对环境影响十分严重。首先, 煤矸石堆存占用大量的土地, 改变土地利用类型, 影响周围景观。其次, 在堆存过程中扬尘和释放的二氧化硫对大气环境造成影响。再次, 由于降雨的淋滤影响, 煤矸石中的重金属释放出来, 进入地表及地下水体, 对水环境产生影响。

2 煤矸石的综合利用

2.1 煤矸石发电

我国煤矸石的发热量一般在3347~8336KJ/Kg, 煤矸石的能量转化主要是利用煤矸石发电, 将热值大于6270 KJ/Kg的煤矸石直接利用发电[2]。当煤矸石的含碳量大于20%时, 可以直接用作流化床锅炉的燃料, 用煤矸石发电。

2.2 煤矸石土壤改良

煤矸石中含有丰富的有机质和微量元素, 如植物生长所必需的B、Zn、Cu、Co、Mo、Mn等微量元素。但煤矸石中的营养成分由于变质程度深, 固化度高, 水溶性差, 作物吸收的有效性差。可通过对煤矸石进行活化处理, 使得煤矸石中营养成分活性增加[3]。

具体实施时, 要查明煤矸石的化学成分及特性, 并在其中掺入一些有机肥料, 可有效改良土壤结构, 增加土壤疏松度和透气性, 提高土壤含水率, 促进土壤中各类细菌新陈代谢, 丰富土壤腐殖质, 使土地得到肥化, 促进植物生长。但是, 利用煤矸石进行土壤改良时应注意有毒有害重金属的影响, 避免使用含Cd、As、Pb等含量超标的煤矸石覆土。

2.3 矸石充填塌陷区及填充路基

我国目前进行采空区充填的材料主要是粉煤灰、山砂、高水材料等。利用废弃的煤矸石填充塌陷区也是目前较为环保和有效的塌陷区治理方法。利用煤矸石填充煤矿塌陷区, 不但可恢复采煤破坏的土地, 而且可以减少煤矸石占地及煤矸石对环境的污染。

作为道路基层的材料对煤矸石的种类和品质没有特殊的要求, 煤矸石经破碎后可用于路面或地基工程的混凝土骨料。

2.4 生产煤矸石砖

适宜制砖的煤矸石, 一般要求煤矸石中二氧化硅的含量控制在50%~70%, 三氧化二铝控制在15%~20%, 三氧化二铁含量在2%~8%, 硫含量控制在1%以下, 发热量一般为3800-5000 KJ/Kg。烧结温度一般范围为900~1100℃, 焙烧窑用轮窑、隧道窑比较适宜, 由于煤矸石中含有10%左右的碳, 焙烧过程中无需加燃料[4]。

煤矸石经过破碎、粉磨、搅拌、压制、成型、干燥、焙烧而成砖。煤矸石砖的规格和性能与普通黏土砖相同。抗冻、耐烧、耐碱等性能比较好, 可以代替粘土砖使用, 利用煤矸石代替黏土制砖可以变废为宝, 节省土地, 节约黏土资源。

2.5 煤矸石生产水泥

煤矸石中二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁含量较高, 总含量80%以上, 是一种天然黏土质原料, 可以替代黏土配料, 作为水泥硅、铝质组分的主要来源生产水泥。煤矸石含有一定的可燃物质, 能释放一定的热量, 可节省部分的燃料。

2.6 生产轻骨料

轻骨料是为了降低混凝土的相对密度而产生的一种多孔骨料。目前, 我国生产煤矸石轻骨料尚处于初级阶段, 主要有两种类型的轻骨料:一种是用烧结机烧制的烧结型煤矸石多孔烧结料;一种是用回转窑生产的膨胀型煤矸石陶粒。煤矸石轻骨料的生产工艺包括破碎、磨细、加水搅拌、选料成珠、干燥、用烧结机或回转窑焙烧、冷却等工序。用煤矸石烧制的轻骨料所配制的轻质混凝土具有容积密度小、强度高、吸水率低的特点, 而且具有一定的活性, 适于作各种建筑的预制件[5]。

3 煤矸石利用中存在的问题

3.1 地区间发展不平衡

我国煤矸石综合利用在地区间发展存在极大的不平衡。在能源相对短缺的华东地区发展态势极为良好, 相反在煤炭资源丰富的地区发展十分缓慢。

3.2 煤矸石利用水平低端化

目前, 我国煤矸石利用水平较低, 始终处于初级利用状态。一些技术含量较高的煤矸石利用技术尚未得到广泛应用。技术装备落后, 企业规模小, 科研投入过低。

3.3 无创新突破

目前, 煤矸石利用途径主要为发电、制砖、制作化肥, 而煤矸石生产高岭土项目仅能生产低档涂料, 在应用上长期无创新突破。

4 结论

煤矸石综合利用是解决我国固体废弃物堆存污染的主要有效途径, 应扶持有技术基础的企业尽早实现产业化。在中央和地方大力投资潜力产品, 扩大内需的形势下, 应关注这一拥有自主知识产权的项目, 以此带动一批煤矸石利用的环保型科技企业, 实现煤炭的可持续发展, 实现经济效益与环境效益的共赢。

参考文献

[1]张长森, 等.煤矸石资源化综合利用新技术[M].北京:化学工业出版社, 2008.

[2]崔智勇, 郭成豪.煤矸石综合利用专题研究[J].山西煤炭, 1999 (4) :59-61.

[3]孙刚, 刘焕胜.煤矸石资源化利用现状及其进展[J].煤炭加工与综合利用, 2012 (3) .

[4]赵金凯, 苑立清.关于煤矸石资源的利用问题[J].煤炭技术, 2009, 28 (7) .