[发明专利]一种倾斜式重力热管分期治理矸石山深部积温的方法

说明书

本发明属于煤矸石山治理技术领域，具体是一种倾斜式重力热管分期治理矸石山深部积温的方法。包括以下步骤，S100～初期，采用总长度为12‑20米的长强制对流散热重力热管,插入矸石山10‑17米，进行循环散热，矸石山内部高位的热量会先从深部传递至浅部；S200～中期，将部分长强制对流散热重力热管更换为总长度5‑8米的短强制对流散热重力热管，插入矸石山4‑6米，进行循环散热，矸石山内部的热量会从浅部传递至外部；S300～随着矸石山深部区域温度的下降，逐渐拔出长强制对流散热重力热管，增加强制对流散热重力热管，实时监测短强制对流散热重力热管的状态，当回收温度低于工质相变的短重力热管时，开始进行地表植被的恢复。

技术领域

本发明属于煤矸石山治理技术领域，具体是一种倾斜式重力热管分期治理矸石山深部积温的方法。

背景技术

煤矸石是指煤矿在开拓掘进、采煤和煤炭洗选等生产过程中排出的含碳岩石，是煤矿生产过程中的废弃物。煤矸石在空气中极易自燃，自燃煤矸石山是一种比较特殊的燃烧系统，具有蓄热大、易复燃的特点。露天堆放的矸石山时常发生自燃，造成资源浪费、环境污染，严重的还会引发事故。统计数据表明，自建国以来长期积存的煤矸石总量达50亿吨以上，占地1.33万多公顷，规模较大的矸石山约1500多座，其中具有自燃危险的大型矸石山约有300余座，且仍以2亿吨/年的速度增长。这些煤矸石经常年风蚀雨蚀等环境作用，分解产生大量粉尘、酸性水和重金属离子，严重恶化当地生态环境，污染大气、水体、土壤和植被。特别是自燃矸石山，烧空后容易引起坍塌，遇降水极易引发喷爆和爆炸事故，威胁矿区群众生命健康。

自燃煤矸石山堆放区域地温比正常地温高30℃以上，在生态环境及植被构建过程中受到高温胁迫，自燃防治困难、生态恢复缓慢。当前常规治理煤堆或煤矸石山自燃的防灭火技术如注浆、黄土覆盖等，主要从“隔氧”的角度来控制煤矸石山自燃。但由于矸石山内部积聚的热量无法及时散除，随着时间推移多会发生复燃。要达到自燃煤矸石山生态治理的终极目标—彻底灭火不再复燃，打破热量聚集的物理条件是关键，自燃煤矸石山高温余热消除是矿区生境恢复亟需解决的关键课题。

关于煤矸石自燃的原因，主要有硫铁矿氧化学说和煤氧复合自燃学说。硫铁矿氧化学说是目前解释煤矸石自燃的主要理论。它认为，煤矸石中的硫铁矿在低温下发生氧化，产生热量并不断聚积，使煤矸石内温度聚集，引起煤矸石中的煤和可燃有机物燃烧起来，从而导致煤矸石自燃。而煤氧复合自燃学说则认为煤矸石中通常夹带着10 %～ 25 %的碳质可燃物，在常温下，煤矸石中的煤(尤其是镜煤和丝炭)会发生缓慢的氧化反应，同时放出热量，当热量聚积到一定温度时，便可引起可燃物自燃，从而导致矸石山自燃。

煤矸石山发生自燃须具备以下条件：

1、煤矸石具有自燃倾向性；

2、有连续的氧气供给；

3、有热量积聚的环境；

4、以上条件应维持足够时间已达到自燃点。

其中条件1为煤矸石发生自燃的内部特征，2、3为其自燃的外部条件。煤矸石中的可燃物主要是黄铁矿和煤，而氧气及热量积聚的环境，与其堆积结构有关。矸石山在自然堆放(平地或顺坡堆放)过程中，均会发生粒度偏析，在矸石山内产生“烟囱效应”。氧化产生的热量，一部分由“烟囱效应”随空气带出，另一部分则积聚在矸石山中。当某一局部温度达到自燃点时便引起自燃，且逐步向四周蔓延。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供一种倾斜式重力热管分期治理矸石山深部积温的方法。