[發明專利]一種傾斜式重力熱管分期治理矸石山深部積溫的方法

有效

• 申請號: 202110246023.0
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112985133B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張柏林;鄧存寶;藏宇;張露露;王雪峰;張興華
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;E21F5/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于煤矸石山治理技術領域，具體是一種傾斜式重力熱管分期治理矸石山深部積溫的方法。包括以下步驟，S100～初期，采用總長度為12?20米的長強制對流散熱重力熱管,插入矸石山10?17米，進行循環散熱，矸石山內部高位的熱量會先從深部傳遞至淺部；S200～中期，將部分長強制對流散熱重力熱管更換為總長度5?8米的短強制對流散熱重力熱管，插入矸石山4?6米，進行循環散熱，矸石山內部的熱量會從淺部傳遞至外部；S300～隨著矸石山深部區域溫度的下降，逐漸拔出長強制對流散熱重力熱管，增加強制對流散熱重力熱管，實時監測短強制對流散熱重力熱管的狀態，當回收溫度低于工質相變的短重力熱管時，開始進行地表植被的恢復。

技術領域

本發明屬于煤矸石山治理技術領域，具體是一種傾斜式重力熱管分期治理矸石山深部積溫的方法。

背景技術

煤矸石是指煤礦在開拓掘進、采煤和煤炭洗選等生產過程中排出的含碳巖石，是煤礦生產過程中的廢棄物。煤矸石在空氣中極易自燃，自燃煤矸石山是一種比較特殊的燃燒系統，具有蓄熱大、易復燃的特點。露天堆放的矸石山時常發生自燃，造成資源浪費、環境污染，嚴重的還會引發事故。統計數據表明，自建國以來長期積存的煤矸石總量達50億噸以上，占地1.33萬多公頃，規模較大的矸石山約1500多座，其中具有自燃危險的大型矸石山約有300余座，且仍以2億噸/年的速度增長。這些煤矸石經常年風蝕雨蝕等環境作用，分解產生大量粉塵、酸性水和重金屬離子，嚴重惡化當地生態環境，污染大氣、水體、土壤和植被。特別是自燃矸石山，燒空后容易引起坍塌，遇降水極易引發噴爆和爆炸事故，威脅礦區群眾生命健康。

自燃煤矸石山堆放區域地溫比正常地溫高30℃以上，在生態環境及植被構建過程中受到高溫脅迫，自燃防治困難、生態恢復緩慢。當前常規治理煤堆或煤矸石山自燃的防滅火技術如注漿、黃土覆蓋等，主要從“隔氧”的角度來控制煤矸石山自燃。但由于矸石山內部積聚的熱量無法及時散除，隨著時間推移多會發生復燃。要達到自燃煤矸石山生態治理的終極目標—徹底滅火不再復燃，打破熱量聚集的物理條件是關鍵，自燃煤矸石山高溫余熱消除是礦區生境恢復亟需解決的關鍵課題。

關于煤矸石自燃的原因，主要有硫鐵礦氧化學說和煤氧復合自燃學說。硫鐵礦氧化學說是目前解釋煤矸石自燃的主要理論。它認為，煤矸石中的硫鐵礦在低溫下發生氧化，產生熱量并不斷聚積，使煤矸石內溫度聚集，引起煤矸石中的煤和可燃有機物燃燒起來，從而導致煤矸石自燃。而煤氧復合自燃學說則認為煤矸石中通常夾帶著10 %～ 25 %的碳質可燃物，在常溫下，煤矸石中的煤(尤其是鏡煤和絲炭)會發生緩慢的氧化反應，同時放出熱量，當熱量聚積到一定溫度時，便可引起可燃物自燃，從而導致矸石山自燃。

煤矸石山發生自燃須具備以下條件：

1、煤矸石具有自燃傾向性；

2、有連續的氧氣供給；

3、有熱量積聚的環境；

4、以上條件應維持足夠時間已達到自燃點。

其中條件1為煤矸石發生自燃的內部特征，2、3為其自燃的外部條件。煤矸石中的可燃物主要是黃鐵礦和煤，而氧氣及熱量積聚的環境，與其堆積結構有關。矸石山在自然堆放(平地或順坡堆放)過程中，均會發生粒度偏析，在矸石山內產生“煙囪效應”。氧化產生的熱量，一部分由“煙囪效應”隨空氣帶出，另一部分則積聚在矸石山中。當某一局部溫度達到自燃點時便引起自燃，且逐步向四周蔓延。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提供一種傾斜式重力熱管分期治理矸石山深部積溫的方法。