CN113009082B - 一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矸石山蓄热判定技术领域，具体涉及一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，包括以下步骤：S1、将矸石山横向分为若干组取样组，每组取样组纵向分为若干级坡面，每级坡面包括边坡平台和边坡平台下方的斜坡；S2、将每级坡面的斜坡平均分为三个等份；S3、把每个边坡平台的边缘至平台内侧分成三个等份；S4、在各个取样段内选择至少3组取样点，并进行取样；S5、对每份样本的PH值进行检测，并综合汇总各取样组中的PH值数据；S6、查看各组等份的PH值数据，pH值在6‑8之间，则判定该处矸石处于正常状态，PH值在2‑6之间，则判定该处矸石已经开始蓄热升温。该方法解决了矸石山无法预测自燃的问题。可以广泛应用于矸石山防护措施中。
Description
技术领域
本发明属于矸石山蓄热判定技术领域，具体涉及一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法。
背景技术
煤矸石是煤矿开采和洗选过程中产生的固体废弃物,含有有机物和黄铁矿(FeS),可被空气中的氧气氧化并释放热量，随着热量的积聚，矸石会发生自燃甚至引起气爆、热喷、水煤气爆炸等现象，对大气等生态环境产生严重不利影响。
面对严峻的环保形势，预防矸石堆体自燃、加强矸石山日常机关成为一个重要的研究课题，国内外的研究往往根据煤砰石山的内部传热规律，以温度作为判断矸石山自燃与否的主要表征参数。现有技术方案判断矸石山内部燃烧趋势，往往通过地形测绘布点温度检测，这种方法虽然能准确反应矸石堆体内部温度变化及燃烧趋势。但是投入成本较高且通过温度反映燃烧趋势具有一定的滞后性，不能很好的起到预防自燃的作用。
因此，有必要对上述问题做出改进。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供，该方法可以解决现有的问题。
本发明采用的技术方案为：
一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，包括以下步骤：
S1、将平地连续堆放未覆土的矸石山横向分为若干组取样组，所述每组取样组纵向分为若干级坡面，所述每级坡面包括边坡平台和边坡平台下方的斜坡；
S2、将所述每级坡面的斜坡平均分为三个等份：第一等份为坡脚至坡面1/3，为坡面第一取样段；第二等份为坡面三分之一处至坡面三分之二，为坡面第二取样段；第三等份为坡面三分之二至边坡平台边缘，为坡面第三取样段；
S3、把所述每个边坡平台的边缘至平台内侧分成三个等份：第一等份为边坡平台边缘至边坡平台三分之一处，为边坡平台第一取样段；第二等份为边坡平台三分之一至边坡平台三分之二处，为边坡平台第二取样段；第三等份为边坡平台三分之二至边坡平台内侧，为边坡平台第三取样段；
S4、在每个坡面以及边坡平台的各个取样段内选择至少3组取样点，并进行取样；
S5、对取得的每份样本的PH值进行检测，并综合汇总各取样组中的各级坡面上斜坡和边坡平台的PH值数据；
S6、查看各组等份的PH值数据，pH值在6-8之间，则判定该处矸石处于正常状态，PH值在2-6之间，则判定该处矸石已经开始蓄热升温。
所述步骤S1中，所述取样组至少有三组，每组取样组至少有三级坡面。
所述步骤S3中，选取每个边坡平台的边缘至平台内侧6-10米处进行三等份等分。
所述步骤S4中，所述每个取样点采取的样本深度为0-20cm，每份样本重量至少5kg。
所述步骤S5中，对所述各级坡面上的斜坡各取样点PH值做从坡面第一取样段到坡面第三取样段的斜坡PH值变化曲线图，对所述边坡平台PH值做从边坡平台第一取样段到边坡平台第三取样段的边坡平台PH值变化曲线图。
所述步骤S6中，结合所述斜坡PH值变化曲线图进行分析，当斜坡曲线为下降趋势时，判定该部位已经开始蓄热升温；结合所述边坡平台PH值变化曲线图进行分析，当边坡平台曲线为正态分布时，判定该部位已经开始蓄热升温。
所述步骤S6中，所述测量的PH值越小，蓄热升温现象更明显。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：
本发明利用PH值判定矸石山蓄热趋势，利用矸石自身水解放热，以及硫铁杆菌菌群分解、氮化物反应、有机物分解等作用下生成的各类物质导致的PH值变化原理，将平地上连续堆放成型未经覆土的矸石山分为若干组取样组，每个取样组分为若干级坡面，对每级坡面上的斜坡以及边坡平台进行再划分取样，进行PH值测定，通过PH值的变化对矸石山的蓄热升温做提前预知，操作简单，效果显著，提前预知可以预防着火，大大较少了成本以及环境污染，可以在实践中得到普遍采用，为矸石堆体日常管理及灭火防自燃提供参考依据。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，新产生矸石的pH值为6-8，是中性或弱碱性，是正常未燃烧的矸石；矸石在堆放一段时间后，由于矸石自身水解放热，以及硫铁杆菌菌群分解、氮化物反应、有机物分解等作用下生成的各类物质，均呈酸性，pH值范围为2-6。
该类矸石山的斜坡处，在每级坡面的下1/3处为进风口，pH值为6-8，坡面2/3处至坡顶为热量散发处，pH值为6-8；坡面1/3处至坡面2/3处，为极易蓄热处，若pH值为6-8，则该坡面无异常；若所测量的某处pH值为2-6时，该处可判定处于蓄热升温阶段。
该类矸石山的边坡平台，平台边缘处蓄热和散热基本保持平衡，pH值为6-8，平台内侧空气到达不了，基本无蓄热状态，pH值为6-8；若平台边缘至内侧部位，pH值为6-8，该处平台无异常，若平台边缘至内侧部位，pH值为2-6，蓄热大于散热，该平台可判定处于蓄热升温阶段。
一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，包括以下步骤：
S1、将平地连续堆放未覆土的矸石山横向分为若干组取样组，所述每组取样组纵向分为若干级坡面，所述每级坡面包括边坡平台和边坡平台下方的斜坡；
S2、将所述每级坡面的斜坡平均分为三个等份：第一等份为坡脚至坡面1/3，为坡面第一取样段；第二等份为坡面三分之一处至坡面三分之二，为坡面第二取样段；第三等份为坡面三分之二至边坡平台边缘，为坡面第三取样段；
S3、把所述每个边坡平台的边缘至平台内侧分成三个等份：第一等份为边坡平台边缘至边坡平台三分之一处，为边坡平台第一取样段；第二等份为边坡平台三分之一至边坡平台三分之二处，为边坡平台第二取样段；第三等份为边坡平台三分之二至边坡平台内侧，为边坡平台第三取样段；
S4、在每个坡面以及边坡平台的各个取样段内选择至少3组取样点，并进行取样；
S5、对取得的每份样本的PH值进行检测，并综合汇总各取样组中的各级坡面上斜坡和边坡平台的PH值数据；
S6、查看各组等份的PH值数据，pH值在6-8之间，则判定该处矸石处于正常状态，PH值在2-6之间，则判定该处矸石已经开始蓄热升温。
所述步骤S1中，所述取样组至少有三组，每组取样组至少有三级坡面。
所述步骤S3中，选取每个边坡平台的边缘至平台内侧6-10米处进行三等份等分。
所述步骤S4中，所述每个取样点采取的样本深度为0-20cm，每份样本重量至少5kg。
所述步骤S5中，对所述各级坡面上的斜坡各取样点PH值做从坡面第一取样段到坡面第三取样段的斜坡PH值变化曲线图，对所述边坡平台PH值做从边坡平台第一取样段到边坡平台第三取样段的边坡平台PH值变化曲线图。
所述步骤S6中，结合所述斜坡PH值变化曲线图进行分析，判定该部位已经开始蓄热升温；结合所述边坡平台PH值变化曲线图进行分析，当边坡平台曲线为正态分布时，判定该部位已经开始蓄热升温。
所述步骤S6中，所述测量的PH值越小，蓄热升温现象更明显。
本发明的一个实施例：
对一400万吨的大型现代化矿井，年矸石排放量约40多万吨，包括洗选厂的洗矸和掘进矸的山矿通过对排矸场及周边现状进行实地调查、搜集资料，根据矸石场堆放时间、排放位置、矸石特征、自燃程度和酸碱分布等特点将新排矸场划分为三种类型，分别是裸露矸石区、夯实区和平台区。
裸露矸石区位于矸石山东南面，呈东西分布。随着排放矸石裸露时间的增加，矸石坡面温度开始发生变化，当新矸石刚排出时，矸石中水分含量较大，堆放时间较短时，水分蒸发带走的热量与矸石产生的热量基本均衡，温度接近常温20°，当裸露时间延长，堆放时间达到2-5个月左右时，裸露矸石坡面温度开始发生变化。通过采样测温，该区域温度分布有一定的规律性；各位置酸碱度也具有一定的规律性。
先将矸石山横向分为至少三组取样组，所述每组取样组纵向分为至少三级坡面，所述每级坡面包括边坡平台和边坡平台下方的斜坡；
将所述每级坡面的斜坡平均分为三个等份：第一等份为坡脚至斜坡1/3，为斜坡第一取样段；第二等份为斜坡三分之一处至斜坡三分之二，为斜坡第二取样段；第三等份为斜坡三分之二至边坡平台边缘，为斜坡第三取样段；
此处边坡平台长度6米，则把每个边坡平台的边缘至平台内侧分成三个等份：第一等份为边坡平台边缘至边坡平台三分之一处，为边坡平台第一取样段；第二等份为边坡平台三分之一至边坡平台三分之二处，为边坡平台第二取样段；第三等份为边坡平台三分之二至边坡平台内侧，为边坡平台第三取样段；
在每个坡面以及边坡平台的各个取样段内选择至少3组取样点，每个取样点采取的样本深度为0-20cm，每份样本重量至少5kg，进行取样；
对取得的每份样本的PH值进行检测，并综合汇总各取样组中的各级坡面上斜坡和边坡平台的PH值数据；
其中一级坡面，所述坡面垂直高度12米，边坡平台长度6米，通过对每个取样段上的取样点进行打孔(本实施例中打孔深度分别为2米、3米、4米)测温，该级坡面温度及酸碱度分布规律主要为：矸石坡面蓄热首先由中上部开始，坡面温度分布由斜坡坡脚到坡顶逐渐升高，距坡顶边坡平台1.5m—2.0m时达到最高，在63-75℃；边坡平台向里超过5m后，温度开始降低；相对应的，斜坡第一取样段平均PH值为7.1，斜坡第二取样段平均PH值为6.8，斜坡第三取样段平均PH值为6.5；边坡平台第一取样段平均PH值为6.5，边坡平台第二取样段平均PH值为6.7，边坡平台第一取样段平均PH值为6.8，对本级斜坡上的斜坡各取样点PH值做从斜坡第一取样段到斜坡第三取样段的斜坡PH值变化曲线图，对边坡平台PH值做从边坡平台第一取样段到边坡平台第三取样段的边坡平台PH值变化曲线图。
另外一级坡面，所述坡面垂直高度10.2米，边坡平台长度7.5米，通过对每个取样段上的取样点进行2米打孔测温，该级坡面温度及酸碱度分布规律主要为：矸石坡面蓄热首先由中上部开始，坡面温度分布由斜坡坡脚到坡顶逐渐升高，距坡顶边坡平台1.5m—2.0m时达到最高，为46℃；边坡平台向里超过5m后，温度开始降低；相对应的，斜坡第一取样段平均PH值为6.9，斜坡第二取样段平均PH值为6.6，斜坡第三取样段平均PH值为5.5；边坡平台第一取样段平均PH值为6.5，边坡平台第二取样段平均PH值为4.8，边坡平台第三取样段平均PH值为6.7，对本级斜坡上的斜坡各取样点PH值做从斜坡第一取样段到斜坡第三取样段的斜坡PH值变化曲线图，对边坡平台PH值做从边坡平台第一取样段到边坡平台第三取样段的边坡平台PH值变化曲线图。
查看PH值数据以及曲线图分析，pH值均在6-8之间，且符合正常情况下矸石山的斜坡以及边坡平台曲线图，斜坡处为上升趋势，边坡平台为正态分布趋势，判定该处参照点矸石处于正常状态，如有别处坡面PH值在2-6之间，则可以判定该矸石已经开始蓄热升温，测量的PH值越小，蓄热升温现象更明显。
在检测结果下，对山矿相应区域采取有效的治理措施，如土矸混合和挖机夯实处理等，对重点有蓄热升温的区域进行再次测量，所测区域内温度较低，分布不具有规律性，PH值为弱酸，当前无明显着火迹象。
裸露矸石的酸碱变化与温度分布相吻合，坡体高温部位PH值开始由偏碱性转为弱酸性，随着温度升高，酸性越来越显著。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将平地连续堆放未覆土的矸石山横向分为若干组取样组，所述每组取样组纵向分为若干级坡面，所述每级坡面包括边坡平台和边坡平台下方的斜坡；
S2、将所述每级坡面的斜坡平均分为三个等份：第一等份为坡脚至坡面1/3，为坡面第一取样段；第二等份为坡面三分之一处至坡面三分之二，为坡面第二取样段；第三等份为坡面三分之二至边坡平台边缘，为坡面第三取样段；
S3、把所述每个边坡平台的边缘至平台内侧分成三个等份：第一等份为边坡平台边缘至边坡平台三分之一处，为边坡平台第一取样段；第二等份为边坡平台三分之一至边坡平台三分之二处，为边坡平台第二取样段；第三等份为边坡平台三分之二至边坡平台内侧，为边坡平台第三取样段；
S4、在每个坡面以及边坡平台的各个取样段内选择至少3组取样点，并进行取样；
S5、对取得的每份样本的PH值进行检测，并综合汇总各取样组中的各级坡面上斜坡和边坡平台的PH值数据；
S6、查看各组等份的PH值数据，pH值在6-8之间，则判定该处矸石处于正常状态，PH值在2-6之间，则判定该处矸石已经开始蓄热升温。
2.根据权利要求1所述的一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述取样组至少有三组，每组取样组至少有三级坡面。
3.根据权利要求1所述的一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：所述步骤S3中，选取每个边坡平台的边缘至平台内侧6-10米处进行三等份等分。
4.根据权利要求1所述的一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述每个取样点采取的样本深度为0-20cm，每份样本重量至少5kg。
5.根据权利要求1所述的一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：所述步骤S5中，对所述各级坡面上的斜坡各取样点PH值做从坡面第一取样段到坡面第三取样段的斜坡PH值变化曲线图，对所述边坡平台PH值做从边坡平台第一取样段到边坡平台第三取样段的边坡平台PH值变化曲线图。
6.根据权利要求1或5所述的一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：所述步骤S6中，结合所述斜坡PH值变化曲线图进行分析，当斜坡曲线为下降趋势时，判定该部位已经开始蓄热升温；结合所述边坡平台PH值变化曲线图进行分析，当边坡平台曲线为正态分布时，判定该部位已经开始蓄热升温。
7.根据权利要求1所述的一种通过pH值判定平地连续堆放未覆土矸石山蓄热的方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述测量的PH值越小，蓄热升温现象更明显。
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