[发明专利]一种适用于煤矸石自燃的赤泥基灭火及防自燃材料

说明书

本发明公开一种适用于煤矸石自燃的赤泥基灭火及防自燃材料，属于灭火材料技术领域，该材料为粉体与水混合制成的浆体，其水灰比0.5‑0.7，所述粉体由以下重量百分比的原料组成：赤泥65‑75％、熟石灰粉10‑20％、废石膏5‑10％、复合激发剂7‑14%。本发明以工业废渣赤泥、废石膏以及熟石灰粉为主要原料，上述原料均为超细粉体，直接加水搅拌成浆体灌注，无需烘干粉磨等复杂工序，成本低廉、生产和使用简单方便。

技术领域

本发明属于灭火材料技术领域，具体涉及一种适用于煤矸石自燃的赤泥基灭火及防自燃材料。

背景技术

煤矸石是煤矿开采和选煤过程中产生的固体废弃物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石。随着国民经济发展，对于煤炭需求日益增长，煤炭产量逐年增加。据统计，2013年我国煤炭产量约37亿吨，煤矸石排放总量达到7.5亿吨，2015年煤矸石累计堆存量高达45亿吨，占地面积7500m²，构成大小不一的煤矸石山数千座。这些数量巨大的煤矸石山，约有1/4的矸石山长期自燃。这是因为，煤矸石中含有硫、碳、水成分，硫为可自燃物质，碳为可燃物质，二者构成矸石山的自燃基础，而氧气和水分则是矸石自燃的必要条件。其中，硫以硫铁矿、有机硫、硫酸盐化合态等存在，硫铁矿中的硫是在缺氧的条件下生成并存在于煤和煤系地层之中，呈晶体和结核状态，经采出堆放露天场地后，由于和空气中的氧接触，再加上微生物的作用便会发生氧化，氧化反应过程伴随大量的热量放出，生成H₂SO₄ ，进一步加速了硫化铁的分解，日积月累，矸石山内部的热量不断累积，温度不断升高，当温度达到煤的燃点（一般为360℃）时，便可将矸石中的煤点燃，从而使矸石山自燃，而煤矸石自燃时，每m²煤矸石24h放出SO₂6.5kg、CO10.8kg、H₂S和NO_X 0.6kg，同时还伴有大量烟尘，不仅污染大气环境、抑制周围农作物生长，还严重损害人体健康。

而且由于煤矸石山属人工再造，自然形成圆锥形状，内部空隙较大，容易形成烟囱效应，同时矸石山底部的野风流漩涡大幅增加了矸石山内部的供氧量，促进了煤矸石的快速燃烧，0提高了矸石山内部的氧化升温速度，释放出的热量逐渐在矸石山内部聚积，燃烧温度很高。在高温环境下，矸石自燃产生的可燃气体有可能在矸石山内部发生爆炸，导致矸石山发生坍塌、喷爆或爆炸等事故，同时产生大量有毒有害气体，将会造成人员伤亡及财产损失等重大问题。

因此，针对煤矸石自燃的现象，需要采取有效的自燃防治措施， 目前，主要包括火区温度红外成像探测技术、热管深部移热技术、喷洒阻化剂、深部注浆（注水）、挖除火源法以及表面覆盖法。根据煤矸石自燃的特征，在选择防治方法时，需要考虑这种方法是否能够根除矸石内部及表面的自燃点，首先通过勘探测温手段确定矸石燃烧的深度和范围，然后根据存在的燃烧去的范围确定采取的灭火方法。一般第一燃烧区出现在矸石堆积体有裂隙和斜坡的地带，温度在40-170℃之间；第二燃烧区在堆积体表面下2-3m区域内，温度在300-700℃之间；第三燃烧区位于堆积体延伸7-10m的范围内，温度在700-1200℃。对于仅存在第一燃烧区的小型的矸石堆积体，可以通过表面封闭法等处理；对于存在第二燃烧区的中型矸石堆积体，应该采用浅孔注浆为主的方法处理；对于3个燃烧区并存的大型矸石堆积体，必须采取以深孔加压注浆为主的方法治理。因此，注浆法是目前国内外在治理煤矸石山自燃时最广泛采用，也最为有效的灭火方法。煤矸石山自燃后一般采用打钻注浆法或石灰乳注浆法。