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青东煤业利用塌陷地超前复垦方式处理煤矸石堆放占地污染难题可行性研究摘要 ：煤矿开采过程中，会引起两大环境问题：煤矸石的堆积占地污染和采空区地表塌陷问题，这是煤炭企业可持续发展中亟待解决的问题，由于新建矿井前期采空区塌陷地短期内很难形成规模，造成煤矸石处理问题更为突出。本文通过在塌陷区内进行超前复垦技术，将煤矸石的处理和塌陷地复垦有机的结合在一起，赢得良好的经济效益和生态效益。关键字：煤矸石处理；采空区塌陷；超前复垦；效益；可行性研究abstract: coal mining in the process, can cause two big environment problem: coal gangue piles up the subsidence and covers an area of pollution problem, it is the coal enterprise in the sustainable development of the problem to be solved, because the new mine taxiande mined-out area in the short term to form scale, to deal with problems caused by coal gangue is more prominent. this article through the water reclamation technology advanced, the processing of coal gangue and taxiande reclamation organic unifies in together, and win good economic and ecological : coal gangue processing; irregular shape etc; advanced reclamation; benefit; feasibility study青东煤矿矿井井田及矸石存量、塌陷影响范围概况青东煤矿简介青东矿井位于安徽省濉溪县与涡阳县的交界处，行政区划属于濉溪县(见图1-1)。该矿资源条件比较好、储量丰富、建设条件优越，是淮北矿区总体规划的10对矿井的一对大型矿井，属国家鼓励建设的大型现代化矿井。青东矿井采用三个水平开采，一水平标高为-620m，二水平标高为-920m，三水平标高-1200m，矿井设计服务年限为年。图1-1青东煤矿矿井地理位置青东矿井及选煤厂由淮北矿业集团有限公司投资建设，青东矿井属新建的煤矿资源开发项目，设计原煤生产能力为;配套的坑口选煤厂属新建的原煤洗选加工项目，设计原煤入选能力为矸石山存量及年产矸石概况自2004年青东煤矿开始筹备到现在，矿井开采产出的矸石一直未得到有效的处理，目前青东煤矿矸石总量大、矸石山高度偏高、矸石山占地面积逐年增加（见表1-1及图1-1），这些不利因素可能引发矸石山自燃、崩塌等次生灾害。此外，根据集团公司下达的近年巷道掘进进尺数和2012年—2016年预产出矸石量的统计（见表2），我矿煤巷、岩巷掘进年均产出矸石量约为万吨,另外按年产煤量的20%计提矸石，青东矿综采产出矸石18万吨/年。这进一步加剧了我矿矸石处理的严峻性和迫切性。塌陷影响范围概况青东矿井全井田开采结束后，将形成沉陷区面积为，其中积水区（下沉2m以上）面积 km2，其中最大下沉深度。根据地表变形的最大预测值结果表明，青东矿井煤矿开采引起的水平拉伸变形值较小，一般不会产生裂缝等非连续变形。首采区和全井田开采后地表最大下沉值、地表最大倾斜值、地表最大曲率值、地表最大水平移动值和地表最大水平变形值见表、超前复垦理方法分析【1】超前复垦又称作预排矸充填复垦技术，就是在建井过程和生产初期，在采空区上方地表预计要发生下沉的地区，将表土取出堆放在四周，按预计的下沉等值线图，将矸石预先排放，矸石充填到预定水平，待稳沉与地表标高一致，再将堆放四周的表土推到矸石层上覆土形成可耕种农田，实现煤矸石无害化处理处置的目标。82采区超前复垦具体施工工艺流程和效果分析首采区情况介绍青东矿82首采区北至-585m等高线，东至f11断层，西至f6及fs96断层，南至fs11-1及fs98断层，面积约。82采区地表为第四系及第三系地层覆盖，地层平均厚约260米，地面地势平坦，没有大的河流经过，但人工沟渠纵横。地面村庄有罗庄、陈油坊、刘菜园、辛庄及李小庙等，回采时，地面可能形成塌陷区（见表2-1）。由井下井上对照图可知，在82采区内726、728、828及二、三水平的综采面的可采煤总厚度约为 —，通过开采沉陷技术预计沉陷量，82采空区平均下沉深度为，预计出复垦标高约为5—6m。具体施工工艺流程具体实施阶段：1、根据生产技术部的测量和设计单位提供数据资料，选定超前复垦区域（优先选取塌陷区域内老村址区域）；2、先对表土进行剥离约1m，表土、底土等适于植物生长的地层物质，均应进行保护性堆存和利用，可优先用作塌陷地复垦时的土壤重构用土；3、做好矸石山回填区域内防渗、集排水措施（【2】采用土工布料作业，土工布料是一种多功能产品，具有排水、过滤、隔离、加筋、防渗、防护六大功能），防止淋溶水污染地表水和地下水；4、将矸石运抵回填区域进行均匀填埋、分层压实操作待堆积高度达到设定高度，【3】并对矸石废弃物中引入微生物，促进植物和根瘤菌的生成，从而促进植物迅速生长、加快固体废弃物风化成土。待充分采动稳定之后，对超前回填区域进行覆土（考虑到土壤耕层、作物种类以及水土流失因素，最佳复垦土壤上部覆盖层厚度为600mm以上），将其改造成为可耕种补充用地。努力形成耕地——煤矿采煤沉陷——综合治理——形成新的耕地——综合利用的“占补平衡”局面。超前复垦工程结束后有关遗留问题解决办法由于采空塌陷区的沉降速率相对比较缓慢，不免会造成两三年之内预排矸石高出地面一定高度的局面，如遇雨水天气大量矸石淋漓水可能对周边农田造成污染；堆积矸石如没有采取有效加固，也可能造成次生地质灾害。为解决这些问题，可采取在周边及时修整疏水沟渠以解决矸石污水排放问题，减少对农业生产活动的影响。回填过程中除对堆积矸石进行加固外，坝面、坝坡也应采取种植植物和覆盖等措施，防止扬尘、滑坡和水土流失。待地表沉陷稳定后，对此区域进行大规模的平整和修复，将其变成永久性可用耕地。3超前土地复垦效益分析经济效益矿井产出煤矿石及时运往预塌陷区域既解决了煤矸石堆放占地问题，又为后续土地复垦完成了大部分的工程。另一方面征地费用一般是要超出复垦所需费用的几倍，所以进行这样方式的土地复垦不仅有利于当地农业可持续，而且优先解决了全局处理煤矸石的重大难题，同时为企业节省了数量可观的征地费用，大大降低了原煤生产成本；并且完成土地复垦后，国家相关职能部门依据复垦规模和质量给予企业相关政策的补贴和奖励，由此可见超前复垦不但解决了矸石处理难题，而且给企业带来了良好的经济效益。环境生态效益超前复垦的环境效益是显而易见的，如不进行超前复垦，一方面矸石山对土地的压占和污染，另一方面沉陷区的地面因裂缝、滑坡而支离破碎，水土流失更加严重，矿区生态环境将遭受严重的破坏，所以煤矿沉陷区和矸石山压占土地在统一规划下进行复垦，实质上也是矿区环境综合治理工程最重要的组成部分。【4】将煤矸石用于沉陷区的充填治理，不仅使被采矿破坏的土地资源重新得到利用，而且还处置了煤矸石，既美化了环境，又恢复了矿区的自然生态，收到了资源开发与保护环境双重效益。社会效益分析（1）明显改善矿区的生态环境，减少了矸石堆积引起的土壤侵蚀和大气飘尘，为矿区从事生产、管理、生活人员提供一个良好的生态环境和生活空间。（2）采煤沉陷区经过覆土造地治理改良后，转变为苗圃种植地、经济林地、水产养殖塘，土地利用等级提高，经济效益比原来的耕地和草地高。4、结论无论在理论依据还是在具体实施过程中，超前复垦方案的可行性是值得肯定的，对于新建矿井的煤矸石的处理问题的解决是有积极意义的。同时实现了复垦后的经济效益、社会效益和生态效益的统一。参考文献[1] 曹建军王福龙郭广礼刘永娟煤炭塌陷区的开发与应用(a). 矿业安全与环保 .2003(4)[2] 王萍 胡振琪. 煤矿区土地复垦中土工布技术应用浅谈（b）.2008（12）[3] 范英宏,陆兆华,程建龙,周忠轩,吴钢;中国煤矿区主要生态环境问题及生态重建技术[j];生态学报;2003年10期[4] 夏成斌土地复垦技术在淮南矿区的推广和应用（b）山东煤炭科技 2009年第3期注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。希望有你能借鉴的地方

对于煤的工业分析而言，它可以确定出煤的整体组成部分，下面是由我整理的煤的工业分析技术论文，谢谢你的阅读。

浅谈煤的工业分析

摘要 ：文章浅谈了煤的工业分析方法的要点、原理及测定过程中的注意事项，并对测试结果在实际工作中的应用作了简单的介绍。

关键字 ：水分 灰分 挥发分 固定碳

Abstract: the article briefly discusses the coal industrial analysis method, principle and the main points of the matters needing attention in the process of measurement, and its application in the practical work of the result of the test made a simple introduction.

The keyword volatile moisture ash fixed carbon

中图分类号：TQ52文献标识码：A

正文：

煤的工业分析也称煤的技术分析或实用分析，在国家标准中，煤的工业分析是指包括煤的水分(M )、灰分(A )、挥发分(V )和固定碳(Fc )四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定， 又叫煤的全工业分析。工业分析是一种规范性很强的定量分析方法，是在特定条件下所测得的各项数值。

1、煤的水分

煤的水分，是煤炭计价中的一个最基本指标。煤是多孔性固体，含有一定的水分。水分是煤中的无机组分，其含量和存在状态与煤的内部结构及外界有关。一般而言，水分的存在不利于煤的加工利用。

煤的水分按照它的存在状态及物理化学性质，可分为外在水分、内外水分及化合水三种类型。

煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车周转，加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。

煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。

煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。煤的全水分，是指煤质全部的游离水分，既煤中外在水分和内在水分之和，简记符号Mt。

煤的全水分测定可采用四种方法，即通氮干燥法、空气干燥法、微波干燥法及空气干燥的一步法和两步法。在我们实际的工作中用的是空气干燥法，即称取一定量粒度小于6mm的煤样，在空气流中，于105-110℃干燥至质量恒定，然后根据煤样的质量损失计算全水分的含量。

2、煤的灰分

煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物，灰分简记符号为A，也表示灰分的质量分数。即煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的的，是煤质矿物质的衍生物。灰分全部来自矿物质，组成和质量又不同于矿物质，煤的灰分和煤中的矿物质关系密切，对煤炭利用都有直接影响，工业上常用灰分产率估算煤中矿物质的含量。

煤的灰分可用来表示煤中矿物质的含量，通过测定煤中灰分产率，可以研究煤的其他性质，如含碳量、发热量、结渣性等，用以确定煤的质量和使用价值。

中国标准GB/T212-2001规定，灰分测定方法包括缓慢灰化法和快速灰化法两种。其中缓慢灰化法为仲裁法。

缓慢灰化法测定时，称取粒度小于的空气干燥煤样(1±)g(称准至)，均匀地摊平于灰皿中，放入马弗炉中，以每分钟不大于2cm的速度把灰皿推入炉内的炽热部位，即恒温区(若煤样着火发生爆燃，则实验作废)，关上炉门，在(815±10)℃温度下灼烧40min。从炉中取出灰皿，冷却5min左右，移入干燥器中冷却至室温后称量并进行检查性灼烧。如遇检查性灼烧时结果不稳定，应改用缓慢灰化法重新测定。灰分低于时，不必进行检查性灼烧。

3、煤的挥发分和固定碳

(1)煤的挥发分

挥发分的概念 煤样在规定的条件下，隔绝空气加热，并进行水分校正后的挥发物质产率称为挥发分，简记符号为V。煤的挥发分主要是由水分、碳、氢的氧化物和碳水化合物(以CH4为主)组成，但不包括物理吸附水和矿物质中的二氧化碳。可以看出，挥发分不是煤中固有的挥发性物质，而是煤在特定条件下的热分解产物，所以煤的挥发分称为挥发分产率更确切。挥发分测定结果随加热温度、加热时间、加热速度以及实验设备的形式、试样容器的材质、大小不同而有所差异。因此说挥发分的测定是一个规范性很强的实验项目，只有采用合乎一定规范的条件进行分析测定，所得挥发分的数据才有可比性。

挥发分的测定 按国家标准GB/T212-2001的规定，挥发分的测定方法要点为：称取一定量的空气干燥煤样，放在带盖的瓷坩埚中，在(900±10)℃下，隔绝空气加热7min，以减少的质量占煤样质量百分数减去该煤样的水分的质量分数(Mad)作为煤样的挥发分

(2)煤的固定碳

煤的固定碳的概念 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定碳，简记符号为FC。固定碳和挥发分一样不是煤中固有的成分，而是热分解产物。在组成上，固定碳除含有碳元素外，还包含氢、氧、氮和硫等元素。因此，固定碳与煤中有机质的碳元素含量是两个不同的概念，绝不可混淆。一般而言，煤中固定碳含量小于碳元素含量，只有在高煤化程度的煤中两者才比较接近。

固定碳的计算 煤的工业分析中，固定碳一般不直接测定，而是通过计算获得。在空气干燥煤样测定水分、灰分和挥发分后，由下式计算没的固定碳的质量分数

Wad(FC)=100-(Mad+Aad+Vad)

式中 Wad(FC) ——空气干燥煤样的固定碳的质量分数，%

Mad ——空气干燥煤样的水分的质量分数，%

Aad ——空气干燥煤样的灰分的质量分数，%

Vad ——空气干燥煤样的挥发分的质量分数，%

结论： 随着煤的煤化程度的增加，煤中水分开始下降很快，以后变化则不大;固定碳含量逐渐增加;挥发分产率则先增加后降低。若以干燥无灰基计算，挥发分产率随煤化程度增加呈线性关系下降。

参考文献

【1】 朱银惠《 煤化学 》 化学工业出版社 2004年8月

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