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1 葡萄病害的预防
葡萄病害的治理以“预防为主”。发病前可以采取喷洒农药的治理方式,使发病率降低,并得到有效的控制。根据不同病害的发病时间等信息以及天气的阴晴状况,合理、适时的喷洒农药,秉承“趁早不趁晚”的原则。
2 葡萄病害的防治
2.1 植物检疫、栽培管理技术预防、化学防治等都是防治葡萄病害的有效方法 充分、合理及恰当的运用能够获得良好的治理效果。各种方法能够扬长避短、互相协调,取得更大的防治效果及效益。栽培管理技术的预防,指的是在管理葡萄的过程中,尽量选取对植株抗病性有增强作用,能够有效阻断病原菌繁殖、扩大、感染的有针对性的栽培技术。合理提高果穗的质量,及时摘除发病的叶子或果实等措施可以有效地预防葡萄病患的出现,同时有助于果实质量及品质的提高;针对葡萄病害进行化学治疗,有利于抑制病害的发生及扩散。
2.2 葡萄病害的前期防治 包括:黑痘病、穗轴褐枯病等;中后期的病害防治分为:霜霉病、炭疽病、褐斑病等;全生育期的病害防治含有:灰霉病、根癌病、蔓枯病等。葡萄病害的初始发病期,应针对性地进行及时、合理的喷药治理。高温阴雨天气不利于农药的喷洒,且容易引发感染病毒,因此,可以在天晴后重新喷药一次,每日对葡萄园实行全面观察与预测等措施。
3 综合治理技术
3.1 葡萄病害是严重影响葡萄产量及品质的极为严重的灾害之一 葡萄病害可以分为侵染性和非侵染性两种。不同的葡萄病害的危害情况也不同,总结其主要的发病规律我们可以发现:霜霉病是一种世界性的葡萄病害,病原开始于美洲,它主要对葡萄的叶片、新梢、卷须等有损害,霜霉病的发生及盛行与天气状况密切相关;葡萄黑痘病的发生具有全球性,世界上很多的葡萄产区都出现过此种病害,特别是一些培植单一葡萄的欧洲区域,病害尤为严重,该病害对葡萄的果实、叶片等绿色幼嫩部位存在危害,其发生与流行的原因很大程度上与雨水、空气湿度有关;葡萄白腐病有被称为腐烂病、烂穗等,其主要发生于我国北方的一些葡萄产区,其病原菌可以对葡萄的幼茎、花序及果穗等进行侵染,导致果实、叶片的大量脱落等。针对不同的病害,进行不同的治疗。
3.2 阴沉多雨的天气,容易造成肥料的严重流失 因此,合理提高施肥量可以增强葡萄的抵抗功能。果农可以根据葡萄的生长情况及土壤质量等判断是否需要增加施肥量,并合理、适当的添加钙、镁、磷等,以增强葡萄植株的抗病性;适时、合理地对土壤进行松土,以提高土壤的透气性,尤其是大雨或暴雨之后,葡萄园的土壤过度阴湿,表层板结,通透性不好,所以导致葡萄的根系严重缺少氧气,生长趋势被减弱,抗病性降低等。因此及时在进入雨季前或雨季间隙的晴天对葡萄园的土壤进行深度的活土;另一方面,阴雨季节,葡萄更容易出现徒长趋势,而且葡萄树干副梢的发病率极高,所以要进行及时、合理的剪枝及摘心等。对葡萄园进行全面、完整的清园工作,严密控制病害的感染及传播,尽量避免出现交叉感染等情况。
3.3 对葡萄园土壤进行地膜覆盖,可以有效阻止侵染病菌通过雨水或其他扩散 能够显着减少霜霉病、黑痘病等情况的发生;合理改良土壤,及时施肥灌溉,有利于葡萄根部的发育以及显着提高葡萄树的抗病功能;对高于地面40厘米区域的新梢、多余枝叶等进行修剪,以提高通透度,接受阳光直射,使葡萄园内土壤的湿度得到有效的降低。
3.4 对葡萄病害的防治要坚持三个原则 尽力做好葡萄果园的清洁工作,有效的防止侵染及病原;提高培植管理的相关技术,促进空气湿度的降低,提高葡萄树的自身抗病性;合理、及时的进行农药喷洒,使幼嫩部分得到良好的保护。
参考文献
[1] 王永升. 葡萄病害综合防治技术. 河北果树,2007(1):50-51.
关键词:山体滑坡 滑坡防治 滑坡治理
0 引言
滑坡作用因素可分为自然因素和人为因素,也可分为长期作用因素、短期作用因素和周期性作用因素,但就其对形成滑坡的作用来说,一是改变坡体的应力状态,增大坡脚应力和滑带土的剪应力(即下滑力)的因素,如河流冲刷、开挖坡脚、坡上加载等改变坡形的因素;二是改变滑带土的性状减小抗滑阻力的因素,如地表水下渗、地下水位变化、水库水位升降、灌溉水和生产生活用水下渗、潜蚀和溶蚀作用等降低滑带土强度的因素;三是既增加下滑力又减小抗滑力甚至造成滑带土结构破坏(如液化)的因素,如地震和爆破震动等。总之,其作用既有力学作用,还有物理化学作用,还有作用的时间过程,进行综合动态分析是必要的。
1 滑坡防治理念
滑坡失稳致灾是一个能量缓慢积聚突然释放的动力学过程,通过监测及早预测滑坡所处阶段.防患与未然,可以在滑坡发育初期(滑动面尚未完全贯通)施以相对经济可行的方法实现滑坡的有效治理。例如:牵引式滑坡前一级滑动后,后级会失去前部滑坡体的支撑而随之滑动,滑坡范围不断扩大,及时稳定前一级滑坡,治理工程量相对较小。对滑坡采取防治措施时,应当根据滑坡失稳后的破坏结果,将滑坡防治工程的设计安全等级划分为三级。一级为危及县和县级以上城市、大型工矿企业、交通枢纽及重要公共设施,破坏后果严重。二级为危及一般城镇、居民集中区、重要交通干线、一般工矿企业等,破坏后果严重。三级为除一级、二级以外的地区。
通过工程实践表明,目前滑坡防治技术体系可从绕避、排水、力学平衡和滑带良等方面进行滑坡防治技术分类。
1.1 绕避滑坡的防治方案。通过贯彻“地质选线”的原则和指导思想,在可行性研究、初测和定测阶段都应加强地质工作,详细查明所遇到的滑坡的规模、性质、稳定状态.发展趋势和危害情况,应当尽可能地避开大型滑坡连续分布地段、大型厚层堆积层分布地段和大型断裂破碎带。绕避方案可以通过采用桥梁跨河绕避,也可以通过采用隧道绕避。通过结合工程实践,根据滑坡防治措施分类:对滑坡避让措施具体可采取如下:人居区、工程设施搬离滑坡危险区;拟建工程避开滑坡危险区。条件是搬迁、避让费用小于滑坡工程治理费用,并且有适宜的搬迁场地。
1.2 对滑坡采取监测预警。工程实践表明,通过进行滑坡监测预报,可有效地避免人员伤亡,减轻财产损失。条件是对于形成条件复杂、无法确定治理方案的滑坡;滑坡规模大,搬迁避让难度大、治理困难。
1.3 这对工程建设中随时可能产生危害的滑坡应当首先争取能立即生效的应急措施,争取时间,保障安全,然后再进行全面规划和采取永久性措施。
1.4 对滑坡已经存在危险性的,应对其采取一次根治、不留后患,以有效地达到防治滑坡发生。同时针对滑坡存在的危险问题,应针对引起滑坡的主导因素进行整治。
1.5 工程实践表明,滑坡整治宜放在旱季为好,所采用的施工方法和程序应能避免产生新的滑动,并做好临时性排水措施。
2 滑坡治理理念及其技术
滑坡是具有滑动条件的斜坡在多种因素综合作用下的结果,但对某一特定滑坡总有一或两个因素对滑坡的发生起控制作用,我们称它为主控因子,在滑坡防治中应着力找出主控因子及其作用的机制和变化幅度,并采取主要工程措施消除或控制其作用以稳定滑坡,对其他因素则采取一般性措施达到综合性治理的目的,其治理工程应根据保护对象及滑坡体特征,从排水、削方卸载、抗滑支挡等方面综合考虑,提出优化治理方案,实现滑坡综合治理。如地下水作用引起者以地下截排水工程为主,因削弱坡体支撑力引起者则以恢复和加强支挡工程为主。
2.1 根治与分期治理相结合。根据保护对象的重要性及保护时限,区别对待滑坡治理工程使用寿命,设计使用年限应为50年,属于根治范畴。如对于滑坡体规模巨大(超过1000万m3)、而且滑坡稳定性较好、治理经费有限时,可进行分期治理;而对于稳定性差且存在危险性大的滑坡区域予以优先治理,尚不能实施有效治理的滑坡区域必须进行地表位移,深部位移及应力监测。分期治理的滑坡应根据监测结果时刻掌握滑坡的稳定性态,据此调整滑坡后期治理思路及方案。
2.2 治理工程与土地资源开发利用相结合。针对我国国土资源十分匮乏,尤其在交通干线部位、江河港口码头及水库岸坡城镇集中区域,滑坡治理应充分考虑土地资源的有效保护和合理开发利用。
2.3 工程治理与景观相结合。这是一个比较创新的滑坡治理理念,尤其是对于公路、城市边坡及风景名胜区内的滑坡治理,防治工程方案拟定及结构工程设计应充分考虑景观效应,治理工程在色彩、饰面、外露部分的结构造型等方面与环境相协调。
现针对常用的几种滑坡治理技术进行探讨。
2.3.1 抗滑挡土墙技术。抗滑挡土墙与一般挡土墙的区别有以下几点:①不是承受一般土压力,而是滑坡推力,后者比前者大得多。②胸坡缓、重心低,胸坡1∶0.4~1∶1。③基础埋深大,基岩中0.5~1.0m,土层中1.5~2.0m或更大,必须置于滑面以下稳定地层。④尽量利用墙背填土重量。⑤墙后纵向盲沟要求高。⑥墙体稳定性检算中除抗滑、抗倾覆和截面强度检算外,还应检算从墙底滑动和从墙顶滑出的可能以决定墙的埋深和墙高。⑦推力作用点位置一般不在三分之一墙高,而在二分之一或五分之二墙高处。⑧施工必须分段跳槽开挖,从两侧向中部推进,避免因挖基造成滑坡滑动。
2.3.2 排水工程,治化先治水。采用截水沟截断从滑坡体周围进入滑坡体的地表水,通过地下排水方式排泄滑坡体周围进入滑坡体的地下水及滑坡体区域内的大气降水入渗滑坡体的地下水。
2.3.3 削方减载。在条件适宜时应当尽可能采用削方减载。通过结合工程实践,对于滑坡削坡减载的采用应当具备一定的条件,笔者结合工程实践,把条件总结如下:①滑坡属于推移式;②滑坡体中后部地表无道路、市政管网、居民聚集区等;③滑坡体附近有足够的弃渣堆积场。
2.3.4 坡脚回填反压。运用岩土体反压滑坡中前部,增大滑坡抗滑力。载滑坡中前部无房屋、道路及市政管网等基础设施。地势平坦,岩土填料易于获取等条件下,优先选用用坡脚回填反压治理滑坡。条件适宜时回填反压应与滑坡削坡减载方案同时使用。治理工程设计时.应确保回填反压土体的自重稳定。
2.3.5 悬臂抗滑桩。对于中小型滑坡,滑坡推力较小,设计治理工程方案可采用悬臂桩。悬臂段承受滑坡推力,并通过嵌固段传递到稳定地基内。嵌固段长度为1/3~1/2桩长。为嵌入中风化岩层内的长度。
2.3.6 锚索抗滑桩。而对于大型、特大型尤其是岩体滑坡,滑坡推力较大,拟定治理工程方案时可采用锚索抗滑桩。锚索抗滑桩有钢筋混凝土抗滑桩和锚索组成,锚索布设在桩顶以下1.0~1.5m,滑坡推力较大时可布设多排锚索。对于锚索倾角应当不大于30°。
2.3.7 锚索框架。对于大型及特大型滑坡,可采用锚索框架予以防治。锚索框架又称为“锚索格架”,由锚索和钢筋混凝土格构组成。格构由C25及其以上标号的钢筋混凝土现场浇注,从而形成不大于3.3m×3.5m的框架,格构梁采用矩形断面,长边垂直于坡面。
3 结语
文章通过总结滑坡的防治原则出发,提出有效的滑坡预防措施,以及治理滑坡方案,为从事滑坡灾害防治工作的工程技术人员介绍一些国内外的研究成果和实践经验,从而对今后的工作有所借鉴;同时希望能引起各位同仁的关注与探讨,共同促进我国防灾减灾事业的发展。
参考文献:
[1]吴综泽.滑坡的因素与预防对策[J].黑龙江科技信息,2002,(03):35~39.
1国内现状
人类活动(包括农业活动、大规模基本建设)、地形地貌、水文气象条件、土壤土质特性决定了流域产沙的复杂过程。一是人类活动使流域土壤的植被受到破坏,流域的覆盖率大大降低,土壤抗蚀能力降低,从而在流域内产生大量的泥沙。二是人类活动导致土壤于大气中,较松散、易受到水流、风流的侵蚀。据不完全统计,长江、黄河的年输沙量高达2 113亿t,我国江河多年平均输沙量约27亿t。泥沙在塑造美丽富饶的平原陆地的同时也给人民的生活带来了灾害,由于泥沙灾害导致的直接或间接经济损失数以亿计。泥沙灾害主要包括土地沙化、山地崩塌与泥石流、岸滩崩塌、泥沙冲刷、泥沙淤积等。泥沙灾害发生的时间、地点、规模、过程等方面具有类似的规律性。渐变性或突发性、群发性、时间分布不均匀性、危害严重性、灾害类型的转化性、地域分布不均匀性是泥沙灾害的主要特点。随着认识的不断提高,人们已经接受流域泥沙的资源化与水沙优化配置,并已开始在国民经济建设中发挥一定的作用(如建筑材料、淤临淤背、造地)。
2泥沙治理技术措施
2.1流域水沙治理方法
以黄河流域治理为例,黄土高原地区近几十年开展的大规模水土保持治理工程,显著地改变了流域的下垫面条件,也改变了流域系统的水沙过程。水利水保措施具有明显的减沙作用。通过采取淤地坝拦沙、滩地拦沙、梯田与果园减沙、水保林及封山育林减沙、种植草地减沙等有效途径,减少了泥沙淤积、引洪淤滩是处理黄河泥沙的有效途径。
2.2河口泥沙治理技术
每年世界范围内由河流带入海洋的泥沙约200亿t。充分认识河口泥沙扩散自然过程的必要手段是定量研究,地貌学、沉积学等是其重要研究内容。定量研究方法包括2类:一是间接得到泥沙扩散的方向和数量,可通过测量研究区沉积物的沉积速率获得,通过这类方法可以得到长时间尺度泥沙扩散的定量估计。二是结合水力条件,直接测量水体中与泥沙密切相关的物质或泥沙含量,计算水体中泥沙的搬运数量。但该方法只能给出短期泥沙扩散的定量估计或泥沙扩散的距离、方向等属于定性的估计。
2.3水库防淤减淤技术措施
一是加强流域的综合治理。由于人类农业活动和风化作用的加剧,降雨的冲刷作用较强烈,西北地区土壤的表层颗粒十分松散,抗冲刷能力弱,细、中颗粒土强度低,降雨可形成较大的高含沙水流运动。防治水土流失可以与绿色产业相结合,做好流域的植树造林、生态养护工程十分必要,即可以加强上游拦沙阻沙效果,或通过修建淤地坝等小型拦水建筑物[6-8]。二是枢纽底洞排沙。水库必须具有配套的排沙底洞,以便为保持水库留有一定的永久使用库容,利用坝前底洞将入库泥沙全部或部分排出。一般可以一洞多用,灌溉放水洞兼顾排沙洞。例如延安王瑶水库增建排沙洞运行后13年来累计排沙5 570万t,而无排沙洞时运行5年后的淤积损失率达31.2%。设置灌溉兼排沙的底洞,可使淤满的死库重新启用。三是充分利用异重流排沙。异重流排比较高,也属于壅水排沙的一种类型。多次异重流平均排也可以达到60%以上,一次洪水异重流排可高达90%以上。
2.4河道淤积缓解技术
建立在熟悉高含沙水流性质的基础上,可利用高含沙水流极高的挟沙能力进行长距离输泥可缓解河道淤积。
3流域泥沙治理存在的问题
流域泥沙治理是综合性课题,其存在的问题包括以下方面,一是水沙变化趋势预测影响水土保持措施,人类活动显著影响了降雨产沙过程,预测的难度和不确定性增加。因此,可不断探索用高新技术(GIS、遥感等),从基础理论、基本资料入手,根据实测资料分析水沙规律,研究水土保持措施减水减沙效益及趋势预测。从而较准确地分析水土保持措施的减水减沙效益,以便预测未来的水沙变化趋势。二是应加强对河道本身冲淤对水沙变化的影响、农田及耕作措施拦蓄水沙作用的研究。三是缺乏较成熟的水文统计模型分析水土保持措施的减水减沙效益,而产沙输沙的水文概念性物理模型起步较晚,还不能像降雨径流模型那样方便地应用于实践,因为影响水沙变化的因子较多,资料的代表性尤为重要。四是水土保持重点治理区的水沙观测资料缺乏,分析研究工作的困难增加。五是难以准确地将降雨侵蚀产沙试验资料和小流域情况分析推广运用到大尺度的流域上去。
4发展展望
通过上述提到的治沙办法可以看出泥沙治理技术日后会偏向于生态治理方向,从单纯的治沙转向治沙的同时利用淤沙,并且将先进科学技术应用于流沙治理方面。应把水土流失治理与水土资源的开发、利用相结合,作为一个系统,其目的是建立稳定、持续、高效的流域自然―社会―经济复合生态经济系统[9-10];从实际出发,综合分析流域内的自然资源和社会经济的可开发因素、制约因素、有利因素,合理确定治理技术发展方向和治理目标。
5参考文献
[1] 金德生,师长兴.流域系统的泥沙灾害类型及其划分原则[J].地理学报,2002,57(2):238-248.
[2] 王峰,石辉.红壤丘陵区生物措施治理水土流失的技术体系[J].水土保持研究,2005,12(5):248-251.
[3] 谭卫青.高扬程灌区泥沙治理工作初探[J].内蒙古水利,2011(4):96-97.
[4] 蒋东,曹文杰,卜祥旭.黄河泥沙利用与防洪河道整治结合研究[J].大科技:科技天地,2011(19):366.
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[8] 孙连成.淤泥质海岸天津港工程泥沙治理与功效[J].水运工程,2009(4):10-18.
【关键词】煤矿瓦斯治理;关键技术;探讨
一、引言
在采矿活动的整个过程中一直存在瓦斯,其作用更是不可替代。矿工、煤以及瓦斯共同存在于一个狭小的空间内,令矿工的处境危险万分。从这几年治理瓦斯的情况来看,情况有所好转,安全生产的意识也深入人心,但是,最近发生的贵州水矿集团所属的格目底公司马场煤矿的一起煤与瓦斯突出事故,造成25人死亡,让人痛心疾首,安全事故时刻告诫我们瓦斯猛于虎,瓦斯治理千万不能松懈。要想把瓦斯事故防范于未然,必须采取合适的治理瓦斯灾害的手段和方案。在瓦斯治理的过程中一定要督促矿工养成勤通风的习惯,提高灭火意识,预防煤尘和瓦斯,在已经取得的瓦斯治理的成果的基础上继续努力。
二、煤矿瓦斯治理存在的问题及建议
1.伴随着不断增加的开采深度和强度,越来越大煤层瓦斯含量和压力也随之产生,同时涌出更多的瓦斯,防范也因此变得更加困难。所以,要继续增加科技投入,加紧科技研究,增加防灾技术的可靠性,努力攻克由开采条件变化以及技术发展所引起的各种难题,使煤炭的成本降低,将生产与安全之间的矛盾减少到最小,当下,面对煤与瓦斯越来越严重的危害,解决的手段比较少,怎样夺取防突主动权是目前防治瓦斯的热门研究课题。
2.相当一部分矿井通风系统不合格。①在有一些矿井新建成的采区内,排水以及通风系统还没有建成或是健全,就开始了破坏式的开采,极大地增加了瓦斯事故发生的可能,时刻威胁着矿工的生命安全。②当矿井的开采深度逐渐增大时,没有响应的改变通风手段,以及选择风井回风亦或并联式,这样极易造成风速过大而导致超出极限值,通风系统的抗灾能力大大的削弱了瓦斯治理核心技术的基石是治理通风系统,可靠且稳定的通风系统,可以在很大程度上防止发生瓦斯事故。所以,还需要进一步完善系统,保证通风断面等大,减小通风阻力。
3.在各个煤矿中,瓦斯抽放管理系统实施不健全。一些管理者对瓦斯危害的严重性和瓦斯抽放的重要性认识不足,妨碍了推广应用新的瓦斯治理技术;一些矿井的煤层松软、透气性差导致在抽放钻孔时容易坍塌,影响了抽放效果;相当一部分矿井的设备简陋,各项专业设备存在不合格、不配套的现象,这样设备使得抽放效果不好,矿井的安全生产更是无从谈起。解决方法:增加资金投入,创设抽放系统;配备专业的钻机设备;抽放技术现场运用和管理工作要到位。
4.单一的瓦斯抽放方法。我国选择抽放的方法大多是井下抽放,没有大范围应用地面钻孔瓦斯抽放设备。瓦斯抽放设备落后,很少有人研究瓦斯利用,导致利用率极低。
5.不够完善实时监控系统。尽管矿井联网目标达到,但是信息化运用与应急处理能力差。没有技术维护和现场管理人员,不能有效地维护系统。很多矿井缺乏安全监控系统的传感器,与“煤炭安全规程”标准相差甚远。
三、采用瓦斯治理关键技术的措施
1.提高瓦斯治理意识
要有不排除瓦斯的安全威胁,矿井就极易发生事故的认识,对于一家煤矿企业来说,只有把瓦斯治理好了,才有资格谈论效益问题,矿工的安全问题解决了,人身安全得到了保障,对于矿工来讲是最大的福利。在瓦斯治理过程中,一定要做到矿井瓦斯全方位实时监控,丝毫不允许懈怠;坚持瓦斯先抽后采原则,什么时候都不能违背;采掘工作面坚持选择以风定产的方式,把瓦斯的综合治理放在首位。要清楚基础是通风,重点是抽采,管理是关键,保障时是实时监控;同时要及时更新前沿的技术,配备先进的装备,合理布局,狠抓管理,严格执行,切实提高人员素质。要坚持治理与利用并重。
2.建立完善的通风系统
通风是矿井安全生产的关键,要想实现高产高效,必须建立完善的通风系统。可靠、独立、稳定的通风系统才能保证采掘工作面有大量的新鲜气流,瓦斯才不会聚积和超限,才会把瓦斯事故扼杀在萌芽状态。
①合理设计通风系统的布局和资源配置,保证其稳定可靠和高效合理。完善矿井风量供给和分配制度,使各类通风参数符合标准;增加有效通风率,保证可靠的通风系统;根据生产变化及时调整供风量;通过网络解算优化通风系统。
②实施系统可靠性评估,使通风能力有效提高。矿井正常生产的前提条件是合理、可靠、稳定的通风系统。矿负责人每月组织一次审查矿井通风系统活动,每年优化一次通风系统、进行一次可靠性评估,以便及时检查出通风系统中存在的安全隐患,并抓紧时间优化和调节系统;定期核定通风能力,实时改进,切实保证通风顺畅;完善和健全事故预警和预报、事故处理应急措施,提高抗灾能力。
3.抽采矿井瓦斯
①根据实际情况选择抽采方法。根据实际情况,正确科学的处理好抽采的关系,把安全生产放在首位,从根本上排除瓦斯事故。结合采前抽采与边抽边采两种方法,选择安全的瓦斯抽放手段。就我们国家的地质构造而言,煤层气田构造变化各异,煤层埋藏较深,超过一半的煤田采用地面大规模煤层气开发的方法不合适,最好根据实际采矿工程步骤,结合地面抽放和井下抽放两种方法。
②瓦斯抽放价值。瓦斯抽放不但可以攻克瓦斯灾害难题,而且实现瓦斯利用价值。瓦斯抽放的重要作用:可以使煤层中瓦斯量减少,帮助减低空气中瓦斯的排放量。
4.创设完善的实时监控系统
运用发达的技术方法,以便捷的网络为媒介,建成集语音、数据、视频于一体的综合网络信息平台,推行实时监督检查,增强操作培训,严格规范管理,实施责任制,全局联网监督,并安排各级管理人员二十四小时实时动态监控,监控原则是“分级管理、分级响应”,实时明确了解井下瓦斯体积分数和含量,一旦发生类似瓦斯超限等不正常情况时,随即消除和检查和重大瓦斯危险源,立刻采取措施,解决危机,避免事故,根据具体情况制定相应的瓦斯事故应急预案。
5.完善的管理系统
①严抓企业管理,做到责任明确。制定完善的煤矿的瓦斯治理工作责任制制度,并一直坚持下去,不能半途而废。设立部门专门负责瓦斯治理工作,切实做到责任到人;实时监控并掌握瓦斯治理计划、措施制定以及实施具体情况,将安全责任细化,把对领导和员工的培训日常化,保证切实理解和掌握规章制度,从而提高执行力。
②转变观念,实施走出去政策。通过对先进的煤矿参观、学习、培训,加强文化沟通,组织相关人员经常参加各种交流会,学习前沿的瓦斯治理的方法、技术,与本矿的实际相结合,大胆运用并创新,将瓦斯抽采工作从被动抽采转化成主动抽采,。
四、结语
瓦斯的治理是一项涉及到安全和资源的综合的复杂的工程,瓦斯治理的最终目标是从源头上消除瓦斯事故的发生,维护国家财产安全和矿工人身安全。所以,要坚持不懈地对瓦斯的突出治理和防治问题进行深入的研究和探讨,探索新途径新手段,运用瓦斯治理的关键技术综合整治。
参考文献
[1]朱红汉,刘祖飞.煤矿瓦斯治理关键技术探讨[J].科技资讯,2011(02).
【关键词】工作面瓦斯;治理技术;措施;方法
瓦斯对于矿井安全开采建设可谓一大致命威胁,瓦斯的不断积累聚集,瓦斯动力现象等产生的瓦斯事故严重威胁着工作人员的生命安全和煤矿的正常开采。通过对瓦斯自身成分及特点的认识,再参考一些综采工作面瓦斯治理技术的例子,总结出瓦斯治理技术的常规方法,对现实煤矿开采建设工作起到指导作用。
1矿井瓦斯的认识
煤矿瓦斯是指的天然气。主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,也有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外,一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。
煤矿瓦斯一般从煤或岩层中涌出,根据我国《煤矿安全规程》的规定,按照CH4(瓦斯)相对涌出量和涌出形式将矿井分为三类:相对涌出量等于或小于十立方米每吨的为低瓦斯矿井;大于十立方米每吨的为高瓦斯矿井;煤与瓦斯突出矿井。
影响瓦斯含量的因素有很多,即使同一层煤,其不同标高的瓦斯含量也有不同,这个要根据瓦斯实际等级鉴定而得知。
2瓦斯治理措施
2.1及时抽放采空区的瓦斯
根据煤矿瓦斯涌出的特点,我们可以知道,瓦斯涌出量在同一矿井内随开采深度的增加、开采规模的扩大和机械化程度的提高而增大。所以采空区的空间相对较大,因此瓦斯含量也多。如果两个开采区的进风流有一定的影响,就会导致某个区域的瓦斯超限,在采空区容易聚积高浓度的瓦斯,从而产生威胁,容易发生事故。利用旋风机对采空区的瓦斯进行抽放可以降低瓦斯浓度,在很大程度上确保矿井安全作业。但采用旋风机进行瓦斯抽采时要考虑到实际情况,包括旋风机的构造、额定风量、对应的风压、允许风筒中最大的瓦斯浓度等问题,做到旋风机能根据矿井的特点进行安全运转。
此外,对采空区的聚积瓦斯抽取除使用旋风机外还有钻孔抽采技术、采空区埋管抽采和本煤层抽采。根据实际情况,可以采取倾向钻孔的方法来抽采,尤其是在工作面回采期间,根据实际勘探,建立钻场,开凿有倾斜度的钻孔,并确定钻孔的直径大小,然后对钻孔进行严密的封孔,计算抽采量。也可以使用埋管抽采的方式来进行补充,随着开采长度的增加,开采时产生的动力会影响煤层的垮落,开采空间也慢慢增大,容易涌出大量瓦斯,因此使用这种方式可以进行处理。
从开采工作面的上瓦斯的来源看,工作面开采的煤层是瓦斯的主要涌出源,一般有丢煤瓦斯、落煤瓦斯、下分层瓦斯和煤壁瓦斯这几类,因此在特殊情况下可以采取本煤层瓦斯抽采,在某一煤层中,工作面瓦斯涌出较多,为整个工作面瓦斯涌出的主要层,这时就可以有针对性地对本煤层进行瓦斯抽采,这样可以减少旋风机的瓦斯排放量,减小通风系统的工作压力。本煤层瓦斯抽放也可以采用超前预抽与边采边抽相结合的方法,根据煤层和矿井实际情况灵活应用。
2.2强化矿井初采期的瓦斯治理
一般来讲,综采工作面的瓦斯主要来源于割煤和采空区的顶板动力作用。在割煤时产生的动力,会干扰煤层中瓦斯的平衡,失去平衡后这些瓦斯就变为游离的状态释放到工作面上;而在压力的作用下,采空区的顶板运动会将自身区域的瓦斯压入工作面,造成瓦斯大量聚积,形成威胁。
在矿井初采阶段,工作面基本属于开始推进,在推进过程中会出现老顶跌落的现象,这时候工作面初次来压,而初次来压与以往回采时的压力是有所不同的。因为在初采推进时会有一些新的施工巷道产生,这些巷道的波动较大,巷道要根据煤层和地势的特点建设,具有不稳定性,而开采出来的都是新揭开的煤层,其瓦斯涌出量比较大且集中,加之处于初采阶段,开采的煤很可能堆积在工作面上,煤层的透气性较差,这样一来从各处涌出的瓦斯会对工作面造成很大的安全威胁。
针对以上在初采期容易出现的情况,企业必须强化这个时期的瓦斯治理。一般可以采取对特定区域进行放顶或堵漏等措施,总之在工作面初采前做好处理工作,考虑全面,制定解决及备用方案,预测突况和制定相应措施,以确保安全生产。
3矿井瓦斯突出的防治措施
3.1矿井要有自己健全的瓦斯防突预测报告系统
瓦斯防突预测预报系统对矿井安全作业至关重要,企业要重视此环节,拥有自己的防突细则,这个细则应该针对自身矿井的特点和对矿井长期情况的了解来制定,企业管理和矿工都应该领会细则的内容。比如出现工作面出现喷孔、顶钻等现象时即视为危险。还可以制定相关的预测指标判断,在哪个指标是瓦斯突出多少,危险系数为多少。
3.2矿井要有明确的防突措施
根据工作面所处环境、进行分析对比来决定防突措施的选择,这样可以明确有效地直击问题根源。也可以进行行业信息整合交流,积累突发问题解决经验,比如针对透气性差且瓦斯含量较多,加之煤层埋藏深的情况,要防止突发问题的出现,必须针对工作面压力大的问题采取煤层卸压和采排瓦斯的措施。
3.3防突措施也要确定技术参数
在防突措施中明确标出技术参数,方法细则及作业位置,有便于工作人员顺利作业,如遇错误能及时找出问题并解决。
3.4防突措施实行要有具体步骤及人员配置
矿井瓦斯防突措施不同于其他防治,它具有一定的专业要求,要能对可能出现的状况有一个全面性的了解,并能够提出多种建设性的方案。有了具体的步骤,在每次防治完成后就能对之前的行动进行完善、改进,可以做到进一步优化方案。在措施实施时,各环节的配合很关键,所以防突防治人员对矿井的开采运作及周围环境,包括地势、地形、人文要有所了解,这样才能确保防突防治万无一失。
综上所述,综采工作面瓦斯处理技术常见的有通风和抽采,再根据矿井的实际情况,具体问题具体分析,采取合适有效的处理措施。想要有一个长效实用的工作面瓦斯处理措施,就需要企业技术人员多总结经验,收集同行处理矿井问题的例子,还要对自身矿井做长期的勘探和研究,从而得出有力的处理依据。企业作业的统一规范对工作面瓦斯处理工作也至关重要。做好综采工作面瓦斯防治工作任重而道远,它要求工作人员对瓦斯及矿井工作的知识学习到位,还要灵活应用各种技能,能够变通,遇到突发事件迅速作出反应。在科技不断进步的今天,我国的勘探科技也在不断发展,一些预防和勘探的先进设备也相继产生,企业想要做到安全生产,就必须应用科学成果,服务于安全开采,从而降低瓦斯威胁。
参考文献:
[1]阳平,纪洪伟.高瓦斯综采工作面瓦斯综合治理技术[J].矿业安全与环保,2007(S1).
[2]谢新军,万军,焦振营.高瓦斯综采工作面瓦斯治理技术应用[J].中州煤炭,2007(04).
[3]纪洪伟.高瓦斯综采工作面瓦斯治理成功经验[J].煤炭技术,2008(03).
Abstract: In synthesis leather production process waste gas main origin for organic solvent volatility, but expands gradually along with the synthesis leather product scale of production, the synthesis leather industry exhaust gas discharge and the environment question day by day are also prominent.This article to synthesizes the leather waste gas the government technology to carry on the multianalysis and the discussion, provides the model take the time as the project.
1.引言
合成革是以高密织布(非织造)作为基布进行聚氨酰浸渍和涂层加工后的产品。由于合成革产品应用领域的迅速扩大、产品的高附加值,其生产规模逐步扩大,但由此引发的废气排放和环境问题也逐渐凸显。因此,采取经济实用的治理技术,开发合适的工艺流程,使众多合成革厂的废气排放指标达到国家标准,具有重要的现实意义。
2.合成革生产的环境问题
合成革生产过程中废气的主要来源为有机溶剂的挥发、其来源包括树脂及溶剂在配料、运输、存放时的挥发;涂覆或含浸等加工过程中有机物的挥发;在烘箱加热时有机物的挥发;后处理过程中有机物的挥发。废气污染物同具体工艺及配方组成有关。对于一定工艺配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。干法工艺生产过程中一般的有机溶剂污染物有:DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等;湿法工艺生产过程中一般的有机污染物有DMF。
二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂近年来使用量剧增,它的用途很广,主要用作高分子合成的溶剂或中间原料,特别是用作聚丙烯晴纤维的纺丝溶剂,也用于制造人造革或皮革(或称PVC面料、镭射革、防水布)表面材料时作为聚氨基甲酸酯树脂的处理溶剂,还被用作石油制品如:乙烯、丁烯的分离提取溶剂、乙炔的回收和防虫防锈涂料的溶剂等。二甲基甲酰胺属中等偏低的有毒物质,可经呼吸道、皮肤和消化道侵入机体,引起中毒反应。
3.合成革废气的治理技术
3.1合成革主要生产工艺及产污简介
合成革生产工艺(工序、流程)种类较多。根据要求,一种产品往往需要多种生产工艺进行组合生产。通常以一种材料为基材,在上面涂覆一层或多层合成树脂(包括各种添加剂)制成的一种外观似皮革的产品。所用的基材有各类织布、合成纤维无纺布、皮革等,也有无基材的产品。涂覆的合成树脂主要为聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC),据资料介绍还有聚酰胺(PA)和聚烯烃(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)等,在此重点介绍干法和湿法的生产工艺。
3.1.1干法生产工艺
干法生产工艺用于聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)及聚烯烃(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)等合成革的生产,包括直接涂覆法和间接涂覆法(离型纸法、钢带法等)。其主要工艺流程是将涂层物质涂覆(直接涂覆或间接涂覆再贴合)并烘干的过程,其中最常见的为离型纸法。
离型纸干法典型生产工艺流程图1。
3.1.2湿法生产工艺
湿法生产工艺主要是聚氨酯(PU)合成革生产工艺,生产的结果一般还是半成品(称为“贝斯”),一般再经干法工艺或其它后处理后才成为成品。湿法工艺包括浸渍(含浸)、涂覆工艺或两种工艺组合。
3.1.3合成革的废气污染物
废气污染物同具体工艺、配方组成有关。对于一定工艺,配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。生产过程中一般的污染物有:
(1)聚氨酯干法工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等)
(2)聚氨酯湿法工艺:有机溶剂(DMF)
(3)聚氯乙烯等相关工艺:增塑剂烟雾(邻苯二甲酸二辛酯等)、氯乙烯、氯化氢、有机溶剂、铅
(4)后处理工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸丁脂等)、颗粒物
(5)超纤工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯等)
3.2合成革废气的治理技术
制革生产工艺中加入甲苯、丁酮和DMF作为溶剂,由于较易挥发、回收困难,这些溶剂大部分随着废气排入环境中。目前,对于高浓度的有机废气的净化处理,人们早就有研究,而且已经开发出一些卓有成效的控制技术。在这些控制技术中研究较多并且广泛采用的有吸附法、热破坏法、冷凝法、吸收法等。近年来形成的新控制技术有生物膜法、电晕法、臭氧分解法、催化燃烧法和等离子体分解法等。但对于低浓度有机废气,净化处理难度大且费用高。因而这类工业废气的净化处理在国内外都是环境保护的难题之一。
废气处理方法一般有:焚烧法、吸收法、吸附法、催化燃烧法、冷凝法、静电法和玻纤过虑器法等。对较稀有机溶剂废气采用催化燃烧法的很多。我国加入WTO后,国家对环境的治理越来越严格。而现在的制革废气中有机物含量达不到新的排放标准,已有方法少且不理想。合成革废气治理技术的发展是随着合成革工艺的改变而不断变化的。合成革生产中DMF使用规模与其它工业相比并不算大,但回收技术并不简单。与主体设备相比,回收设备费用的投资相当高。废弃物回收利用是合成革行业最有潜力的清洁生产途径,经济效益明显。我国DMF大部分需进口,且价格昂贵,回收DMF可大幅度节约成本,具有重要的现实意义。
干法生产线的有机废气主要在烘箱和涂台等处产生。废气排放特征为:废气温度低,一般低于75℃;废气量大,一条典型的干法生产线排放含DMF工艺废气的量约为大于2000~25000m3/h;废气中有机物污染物浓度高,其中DMF的浓度约为1500ppm;污染物DMF可与水混溶。根据以上废气特征,可以将干法生产线DMF废气进行回收利用。现有制革废气治理技术一般采用水喷淋塔吸收并回收废气中DMF,或者活性炭吸附废气中有机溶剂,再经直接燃烧处理。喷淋水吸收法虽然能较好地除去废气中的DMF,但对甲苯和丁酮的去除率很低,甲苯和丁酮依然随着废气排入大气中。活性炭吸附在制革废气治理中,由于气量较大,活性炭再生困难。现多采用吸附饱和后直接送去燃烧的方式,因此运行费用很高,一般企业难以承受。我国有些合成革厂采用分段浓缩提取法,即将初始溶剂蒸发最浓缩的区域中,采取有形隔绝稀薄区域的措施,将此段浓废气单独吸出处理。有些厂采用串联多级吸收塔,循环吸收,直到允许排放浓度才放空。要串联多少塔那就取决于废气的排放浓度。
4.基于绿色设计概念的吸收法治理工艺
绿色设计和绿色产品的概念最早出现在70年代。经过几十年的发展,对绿色设计已有了较为科学的定义。绿色设计是以环境资源为核心概念的设计过程,即在产品的整个生命周期内,优先考虑产品的环境属性,如可拆卸性、可回收性等,并将其作为产品更新换代的设计目标,在满足环境目标的同时保证产品的理化目标。绿色设计综合了面向对象设计,并进行工程、寿命周期设计等,包含了产品从概念形成到生产制造,乃至废物的回收、再用及处理的各个阶段,即涉及到产品的整个生命周期。
本文在此从绿色设计的概念出发,遵循绿色设计的目标和原则,最大限度地提高产品的资源和能源利用率,降低产品生命周期成本,使产品的环境污染最小化。在合成革废气治理工艺设计的过程中,通过应用溶剂绿色化技术,在不引入新的有机溶剂的前提下,高效率地吸收回用废气中的甲苯、丁酮和DMF,从而能够产生明显的环境效益、社会效益和经济效益,下面以某合成革厂的废气治理为例进行说明。
4.1废气排放工艺参数
由表1中的各项工艺参数可以发现,现有废气特点是废气排放量大,废气中所含的有机溶剂-DMF、甲苯和丁酮的溶解特性存在差异。针对该厂的废气排放特点,选用现有的废气治理工艺中较为经济成熟的吸收法,结合该合成革厂的实际情况和治理需要,进行工艺设计,选用DMF作为吸收剂。利用厂方已经有喷淋塔水吸收DMF设备、水-DMF蒸发回收系统、排气筒和风机等设施,重点考虑去除废气中的甲苯和丁酮。
4.2工艺原理
本工艺设计的关键是以两级吸收塔设备来分别吸收废气中的甲苯、丁酮和DMF。填料塔或板式塔作为第一级吸收设备,DMF作为吸收溶剂来吸收废气中的甲苯和丁酮,并配以包括系列换热器、蒸发器、回收溶剂接受槽、输送泵、真空泵等设备的有机溶剂蒸发回收系统,从废气中吸收分离出甲苯和丁酮。DMF则随废气进入第二级吸收设备。第二级吸收设备为喷淋塔或板式塔,水作为吸收溶剂来吸收废气中的DMF,经吸收净化后的废气排放。回收的DMF一部分用作第一级吸收设备的吸收溶剂,其余的DMF和回收的甲苯、丁酮用于生产或者出售。该工艺设计的有益效果是,可以在不引入新的有机溶剂情况下,高效率地吸收回用废气中的甲苯、丁酮和DMF,具备明显的社会效益和经济效益,并使得废气中的上述三种有机溶剂成分能达标排放。
4.3工艺流程
为了不增加新的污染成分,同时有效利用厂方现有的水吸收DMF设备,降低投资和运行成本,在此采用DMF-水联合吸收工艺。工艺流程简图如图1所示。
第一级吸收系统:由换热器(DMF-Air)、填料塔、风机1、甲苯/丁酮真空蒸发设备合相应的辅助设备组成,主要吸收和回收废气中所含的甲苯、丁酮。吸收设备采用填料塔,塔内装规整填料,吸收溶剂选用DMF溶液。第二级吸收系统:由喷淋塔、风机2、DMF常压蒸发回收设备和相应的辅助设备设施组成。根据DMF的溶解特性,选用水作为吸收溶剂。DMF常压蒸发回收设施选用厂方现有设备。在厂方已有水吸收DMF系统的情况下,只需在收集好的废气出口至水吸收DMF设备之间添加第一级吸收系统,形成完整的废气中有机溶剂治理回用装置,从而大幅度降低系统的投资费用。
整个装置工作时,收集好的有机废气先进入DMF-Air换热器进行预降温,从填料塔底出来的吸收了甲苯、丁酮的DMF溶液在此进行预升温。从DMF-Air换热器中出来的废气进入填料塔,填料塔内装有SM350型板波填料,采用DMF溶液作为溶剂来吸收废气中的甲苯和丁酮。在此过程中,甲苯和丁酮绝大部分被溶剂吸收而进入DMF溶液,DMF溶液对甲苯和丁酮的吸收效率高达95%,从而保证尾气中甲苯和丁酮成分的达标排放。进入吸收溶剂的甲苯和丁酮从塔底经过DMF-Air换热器进入“甲苯/丁酮真空蒸发系统”。在此吸收过程中,废气中因带出而新增加的DMF及原有的DMF气体从塔顶出来后经过引风机切向进入喷淋塔。气体在喷淋塔内旋转上升,与自上而下的吸收溶剂水雾接触发生吸收作用,由于水对DMF的吸收作用非常强,因此在该塔中基本能完全除去废气中的DMF成分。从喷淋塔底出来的吸收了DMF的水溶液经过泵进入厂方原有的DMF常压蒸发系统进行DMF和水的蒸发分离。为了减少废气中的含水率,应在喷淋塔顶部加装特殊设计的旋转除雾板,防止风机带水,影响系统的正常运行。从喷淋塔顶部出来的废气经过引风机后通过排气筒排入大气。从填料塔底出来的吸收了甲苯、丁酮的DMF溶液在泵送作用下先进入。
DMF-Air换热器与废气热交换进行预升温。之后,含溶质的DMF溶液进入DMF换热器,蒸汽作为加热源,在这里DMF溶液被加热到100℃。DMF经加热后进入真空蒸发器,在真空蒸发器中,由于甲苯和丁酮的沸点比DMF低,丁酮和甲苯先从溶液中蒸馏出来进入甲苯丁酮冷凝器,在甲苯丁酮冷凝器中冷凝后,甲苯和丁酮进入溶剂接受槽,甲苯、丁酮液体从溶剂接受槽底部进入回收有机溶剂罐进行回收,然后再次应用生产。从真空蒸发器中出来的DMF溶液由DMF泵送至DMF冷却器,在DMF冷却器中和冷却水进行热交换从而降温至300℃,再循环回填料塔作为溶剂使用。整个管路的真空度由后续的真空泵提供真空度。在整个循环过程中,由于雾沫夹带等原因,DMF溶液会有少量的损耗,因此,应当定期补充适量DMF溶液。
5结论
关键字:硫化氢 生物法 化学法 物理法
前言
硫化氢是一种具有重大危害的有毒有害气体,尤其是对人体和环境的危害和影响是最为明显的。硫化氢的存在不仅仅是对人类的身体健康产生严重的威胁,更是会对管路和相关的设备产生腐蚀作用。因此,无论是国内,还是国外的研究学者毒霸研究热点放在研究硫化氢的治理技术上。目前,在工业上有成效的治理方法倒是有许多,大体上可以划分为生物法、化学法、物理法等三大类。
一、生物法
在20世纪80年代初的时候,研究者研究的方法是运用生物净化法处理废气。在我国,最早进行了生物法处理H2S废气研究的有同济大学、昆明理工大学等两所学校的学者。孙佩石和黄若华等[22]研究学者运用生物膜填料塔作为反应器,并采用活性污泥法进行填料挂膜,以此来研究除去H2S废气。而邵立明等[23]则采用城市污水处理厂的二沉池污泥,经过液相曝气驯化之后,制作固定化的小球进行试验,经研究结果发现固定化微生物除去污泥率超过95%。殷俊等[24]则是采用了研究泥炭生物虑塔处理含量H2S恶臭气体的技术。
二、化学法
1.化学吸收法。利用H2S(弱酸)、化学溶剂(弱碱)之间互相发生的可逆反应,来脱除H2S的就是化学吸收法,这种方法比较适合较低的操作压力,或者原料气中的烬含量较高的场合中。常用的化学吸收法一般来说就包括碳酸盐法、氨法等。最早使用从其他中除去Co2、H2S等酸性气体的方法的是碳酸盐法,它可以完全除去COS,但是不含Co2或者Co2含量较低的场合中。碳酸盐溶液在化学性质上还是比较稳定,不会与COS、O2等物质发生降解反应,而目前的科学研究更是主要集中在新型活化剂的研究开发方面[21]。
2.液相催化氧化法。在国内外,使用液相催化氧化来处理H2S的方法是比较多的,一般来说是由碱液吸收H2S,直接生成氢硫化物,而且硫化物在相对应的催化剂作用下,进一步氧化成硫磺,并且催化剂再生之后还可以再继续使用。
3.氨法。运用氨水作为吸收剂,对一些设备具有较重的腐蚀性,并且还会污染环境。但是,在处理焦炉煤气时,利用焦化厂可以生产出自产的碱源,因此,运用此法,会在经济上占到足够的优势。
4.铁、锌化合物脱硫法。采用氢氧化铁,并添加石灰石、木屑、水等物质进行混合作为脱硫剂来实现的就是氧化铁法,这种方法比较适用于处理焦炉煤气、其他含有H2S的气体,使得脱硫的效率达到99%。但是,该方法耗能比较大,占地面积广,脱硫剂需要定期再生,总体上来说不是很经济。采用氧化锌作为脱硫剂来实现的就是氧化锌法,该方法比较适合用于处理H2S含量比较低的气体,脱硫率高达99%,其主要的劣势就是脱硫剂再生困难。
三、物理法
1.活性炭法。通常所说的活性炭是一种常用的固体脱硫剂[4.5],一般来说,许多学者都会认为是在氧气的存在下,才会出现活性炭脱硫,而活性炭表层面积上的醌酚基会将H2S催化氧化作为单质硫,进而打破呼吸的平衡。使得活性炭脱硫的能力提高到10倍以上。假如,将活性炭侵泽后,过度到金属(如:CuO、CoO、Fe2O3等),可以很明显看到,在这个过程中增强了活性炭的催化活性,不仅降低了脱硫温度,而且还大大的提高了脱硫容量。黄岳元、赵天成等[6],将活性炭侵泽过碳酸钠之后,通过研究发现,该性后的活性炭的吸附能力比一般的、普通的活性炭提高了许多。
2.物理吸收法。利用物理吸收溶剂来对H2S的选择吸收溶剂来实现的就是物理吸收法,通常情况下,是以吸收溶剂的有机溶剂为主,按照所用的不同量的溶剂来划分为[1--3]:碳酸丙烯酯法、冷甲醇法、磷酸三丁酯法等。
3.分子筛法。作为性能优良的吸附剂是分子筛,它一般具有骨架结构的碱金属,或者说碱土金属的硅铝酸盐晶体[18]。分子筛不仅具有较大的表面积,而且还具有高度局部集中地极性电荷。这些局部集中地电荷分子可以使得分子筛进行强烈的吸附有极性,或者说可极化的化合物,例如H2S等。并且分子筛脱硫的工艺流程是由酸气通过过滤器,除去杂质、游离水等物质,然后进入到脱硫塔继续除去H2S,再进入脱硫塔内,H2S就会被分子筛筛细孔进行吸附,吸附到H2S达到饱和状态之后的分子筛,利用精华气再生。所以,分子筛的基本特点就是可再生吸附剂,但是分子筛脱硫的装置一次性投资较大,尾气处理的费用较高
4.微波法。微波法通过利用微博的特性,从分子内部激发出H2S分子,以及提高了分子能级,进而在比较短的时间内,把H2S去除。马文等[10]研究了,在微波作用下,把硫化亚铁当做催化剂,将硫化氢分解成为氢气和硫磺的反应,经过研究表明:硫化亚铁在微波的作用下,在较短的时间内可以转化的转化率达到95%以上。而且微波技术还可以运用到天然气中,以此来分解H2S,变成H2和硫磺,这样的产品可以用作燃料和油品炼制。
5.膜分离法。利用气体中的不同组分,通过特制薄膜的速率差异来实现的就是膜分离法。在国外(如:美国、加拿大、墨西哥等国家),膜分离法已经被广泛的运用到天然气脱硫[19]的制作过程中。这种方式的好处就在于操作简单、方便灵活、操作成本低、环境良好等,因此,,膜分离法具有很好、很广的发展前景。
结束语:
目前,在国内外的硫化氢治理技术已经十分的成熟,不过经过仔细研究发现,不管是生物法、化学法、还是物理法在一定程度上都存在一些不利的弊端。随着人类逐步的增强环境保护意识,运用科技研究,进行开发高效并无二次污染的硫化氢已经成为当今时代研究的主流课题,研究新的治理方案加上多种治理方法的互相组合运用,是今后科技研究的重要方向。
参考文献:
[1]殷俊,方士,陈英旭.泥炭生物虑塔处理低浓度H2S气体的试验研究.环境科学学报,2003,23(1):41~44
关键词:冲击地压 未来发展趋势 治理技术
所谓煤矿冲击地压是指在高地应力作用下,井巷或回采工作面周围的煤岩体出现了破坏的情况,并伴随着较大的声响,岩体抛起的现象。这不仅仅会对于采掘空间中支护设备造成危害,还将可能使得采掘空间出现变形,严重的情况下造成人员伤亡,井巷毁坏和局部地震。
1.我国国内煤矿冲击地压灾害以及理论研究情况
1. 1国内外煤矿冲击地压灾害评述
我国最早记录的冲击地压发生在1933年的煤抚顺胜利矿。在此后的60年间的时间内,矿井累计发生了四千多次的破坏性冲击地压,造成巨大人员伤害和财产伤害。
1. 2冲击地压理论研究现状的评述
我国对于冲击地压的研究工作始于上世纪60年代,主要是以结合实践冲击地压生产实践的方式来进行探索的。首先系统化的对于煤矿冲击地压进行研究的是重庆大学和煤科总院重庆分院,以天池煤矿为研究对象开展的;随后全国性的煤矿冲抵地压调研工作顺利开展。与1987 年颁布实施由煤科院北京开采所和阜新矿业学院联合起草的我国第一部《冲击地压煤层安全开采暂行规定》。通过广大科技工作者和研究人员的共同努力, 已使我国对冲击地压机理和防治措施的研究有了较大的进展, 其中煤体注水与深孔松动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面已达到国际先进水平[1]。对煤、岩体冲击地压和岩爆机理的研究。
2.冲击地压发生的机理
结合实际煤矿冲抵地压实践,其运行的机理可以归结为以下几个方面:其一冲击地压的分类及显现特性,一般情况下冲击打压可以归结为动型,构造应力性和动构造应力并有三种类型,依照不同矿体变形破坏范围大小可以实现合理的划分。而冲击地压的特点可以表述为煤壁抛射性塌落, 顶板下沉或底板撇裂, 板炮频繁, 煤体移动, 弹性振动, 设备震搬, 煤尘飞扬, 无明显预兆突然爆发,伴有巨大响声和地震, 冲击风波引起构筑物损坏, 易于出现较大损失和伤亡[2]。 其二,发生冲击地压的地质及开采条件,不同的冲击地压地质和开采条件也会表现出不同的冲击地压情况,对此我们应该高度重视对于冲击地压特点的界定。其三,冲击地压发生的地点及影响范围,在实践过程中需要界定冲击地压的发生区域,不同区域,其机理运行也是不同的,应该具体问题具体分析。其四,影响冲击地压产生的因素,如果采煤方法,采掘程序,顶板管理控制,煤柱大小尺寸和放炮有所不同,也会对于冲击地压产生影响。其五,选择防治冲击地压措施的原则,保证对于不同地点,不同影响范围,不同诱因展开具体问题具体分析,制定符合实际情况的方案。
3.冲击地压理论研究的未来发展趋势
一直以来,冲击地压理论研究都是岩石力学中的重点和难点,大量的学者都在此方面做了研究工作。我国学者是从上世纪六十年代开始对于冲击地压进行研究的,其主要集合冲击地压实际生产流程来畸形探析。不可否认,我国对于冲击地压机理和防治措施的研究有了很多的成绩,比如煤体注水与深孔松动爆破方法相结合的综合防治措施以及冲击地压的非线性有限元数值模拟、煤岩体地应力场的测试和有限元计算分析、声发射技术、微震监测系统在防治冲击地压的研究与应用方面取得了重大的突破[3]。从这个角度来探析冲击地压理论研究的未来发展趋势,我们可以将其归结为以下几方面内容;其一,以微裂纹扩展区的概念实现对于岩石类材料的损伤状态的描述;其二,从岩石断裂和损伤力学的角度去审视岩石的断裂和损伤情况;其三,以变量定义的方式去探析宏观微观理论的损伤变量方法和损伤模型;其四,以岩石准静态损伤过程理论去假定,实现对于损伤和外界的功成正比探析;其五,从现代数学、力学理论如断裂力学、突变、分形、分叉(岔)、混沌等理论出发,实现对于冲击地压问题的研究,健全交叉学科体系;其六,以预测预报为突破口的防治观念研究,以综合指数法、钻屑法、微震法、地音法即声发射法、电磁辐射去实现对于岩石动态监测;其七,将计算机技术和测试技术纳入到煤矿冲击地压知识体系中去,以不断提高预测效果。
4.国内煤矿冲击地压治理技术
从冲击地压发生的机理特点出发,治理的实质是充分利用各种有效的技术途径,不断改变煤炭岩石的应力状态和物理力学性质,从而实现对于恶性事件的遏制。对于我国来讲治理煤矿冲击地压主要采取以下措施:其一,煤层注水,这是我国采用最早的施工技术,操作简单,效果比较明显;其二,开槽卸压、诱导爆破和钻孔卸压等防治措施。其三,现阶段国内使用比较多的冲击地压治理措施有煤岩体注水、钻孔卸压、深孔松动爆破、卸载诱导爆破、煤岩体掏槽卸压、顶板预断裂、巷道切槽卸压、加固软煤层、加强采掘支护、开采保护层、合理选择开采方法和安排采掘设计及工艺进度等。
5.结束语
显然我国煤矿冲击地压理论体系还不够健全,在此我们应该做好以下两个方面的工作:其一,不断总结自身实践经验,实现查缺补漏,以健全煤矿冲击地压治理体系;其二,积极学习国外先进的治理经验和理论,保证不断创新,以实现自身理论知识的健全。在此基础上,才能够不断促进我国煤矿冲击打压理论体系的发展。
参考文献:
[1] 鞠文君,潘俊锋. 我国煤矿冲击地压监测预警技术的现状与展望[J]. 煤矿开采. 2012(06)
关键词:公路边坡坍塌;灾害机理;边坡坍塌治理;治理效果评价
中图分类号:U417文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)13-0133-03
边坡是自然或人工形成的斜坡,是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。同时,随着我国基础建设的大力发展,在大量铁路、公路、矿山、水利等部门都涉及大量的边坡问题,特别是在丘陵和山区建设中,人类工程活动中开挖和堆填的边坡数量会越来越多,高度将越来越大。以公路为例,北京-福州高速公路面建段200余公里内高度大于40m的边坡达180多处;云南省元江-磨黑高速公路147km内高度大于50m的边坡160余处;宝成铁路陕西省宝鸡至四川省绵阳段,通过的地段大部分为深山峡谷区,河道蜿蜒,山坡陡立,自然斜坡一般接近其临界坡度,稳定性较差,边坡灾害发生频繁。作为公路边坡常见地质灾害之一的坍塌灾害,已经严重危及公路及公路运输的安全和畅通。因此,对公路边坡各类灾害成灾机理及诱发因素进行分析研究,是采取科学合理的防治措施的依据,是减少灾害损失的有效途径。
一、边坡坍塌现象及特征
坍塌是土层、堆积层或风化破碎岩层斜坡,由于土壤中水和裂隙水的作用、河流冲刷或人工开挖坡陡于岩体自身强度所能保持的坡度而产生逐层塌落的变形现象。其具有“滑坡”和“崩塌”两种机制和“先滑后塌”的变形破坏过程。由于其突发性和频繁发生的特点,给公路造成严重危害。
坍塌主要产生于边坡表面松散的风化破碎层,边坡的设计坡率超过了岩土体所能保持的稳定角,在风化、干湿循环和降雨作用下,或因开挖改变了地下水的渗流条件而使坡面渗水,岩土软化,从而引起边坡上部失稳。坍塌形成必须具备以下两个条件:(1)松散的岩土边坡,坡度较大,一般大于潮湿状态下天然休止角,平均坡度为30°~40°以上;(2)有较丰富的降水或地表水与地下水水源。
坍塌的基本特征:(1)坍塌发生后,坍塌体堆于坡脚,整体性完全破坏;(2)坍塌裂缝逐次向边坡上方发展,最外一条裂缝受边坡坡度控制,一般自坡脚以上平均坡度在1U1.5范围内;(3)每次坍塌均不按固定的面移动,而是按新的不规则的面移动,一直坍塌至潮湿土层稳定为止;(4)坍塌体下缘均在临空面以上;(5)雨水、坡面水和地下水是诱发坍塌的重要原因,其中90%以上直接由降雨引起;(6)坍塌体厚度不大,通常小于6m。
坍塌按照物质组成可以分为岩石类坍塌、坡残积层坍塌和土质坍塌三类。
二、公路边坡坍塌灾害发生机理及影响因素
(一)公路边坡坍塌灾害发生机理
公路边坡是有人工开挖或填筑而成的斜坡,由于公路断面形式的不同而分为路堑边坡和路基边坡。公路边坡坍塌是指发生在路域边坡范围内的坍塌,将直接造成公路边坡的破坏,严重的将造成公路及其附属设施的破坏,进而将带来经济损失。
坍塌是高边坡常见的变形现象,其变形是从表层开始,逐渐向内部发展,受坡体整个松弛带内结合强度的控制,无贯通的软弱带,非坡内某一软弱带或面的破坏。破坏的主要原因是坡度大于其稳定坡率,在降雨等因素诱发下发生局部破坏,破坏面为岩土体最危险剪切面,即同生面。
(二)公路边坡坍塌灾害的影响因素
影响公路边坡坍塌灾害的因素很多,按不同因素的作用特点及作用形式,主要可以归纳为内因和外因或诱发因素两部分:
1.灾害形成的内在条件有:岩土类型,坡形、坡度、坡高,节理裂隙发育程度,岩石风化强度等。在各类内因之中,坡度、坡体结构、坡型和岩性是主要因素。边坡类型按不同的分类指标可有多种分类。(1)按构成边坡的物质种类可以分为土质边坡(整个边坡均由土体构成,按土体种类又可分为:1)粘性土边坡、黄土边坡、膨胀土边坡、堆积土边坡、填土边坡等);2)岩质边坡(整个边坡均由岩体构成,按岩体的强度又可分为硬岩边坡、软岩边坡和风化岩边坡等,按岩体结构分为整体状(巨块状)边坡、块状边坡、层状边坡、碎裂状边坡、散体状边坡);3)岩土混合边坡(边坡下部为岩层,上部为土层,即所谓的二元结构的边坡)。(2)按边坡的高度分为:一般边坡(岩质边坡总高度在30m以下,土质边坡总高度在15~20m以下)和高边坡(岩质边坡总高度大于30m,土质边坡总高度大于15~20m)。(3)按公路断面形式分为路堑边坡和路基边坡。(4)按坡体结构特征可以分为类均质土边坡、近水平层状边坡、顺倾层状边坡、反倾层状边坡、块状岩体边坡、碎裂状岩体边坡和散体状边坡等。
实践证明,容易发生变形破坏的边坡多为高边坡、顺倾层状边坡及节理裂隙发育强烈的边坡,因此,这些边坡将是研究与防治的重点。
2.坍塌灾害的诱发因素很多,主要有地震、降雨、地表冲刷、融雪、浸泡、地下水活动、冲刷或开挖坡脚,冻融、昼夜温度变化等。其中,降雨和人类工程活动(边坡开挖)是诱发灾害的主要因素。大量的调查表明,边坡坍塌灾害的发生大都与降雨有关。在降雨量较多,雨季持续时间较长的滑坡地段,大量雨水渗入坡体内,使岩(土)层潮湿软化,从而降低了抗剪强度,也导致容重增大。同时,自然灾害的产生并不完全是自然因素决定的,在相当程度上受到人类活动的影响。譬如:乱砍滥伐森林导致水土流失;无全局计划的截流使河流下游土地沙漠化;工程开挖使边坡失稳,引起坍塌;过量开采地下水造成地面沉降等。据统计,现己发生的各类地质灾害约有50%与人类活动有关。随着近年来我国高等级公路的大规模修建,随之而来的是人类对自然地表物质的剥蚀、搬运、堆积以及对地形和地貌进行的局部改造,使地球表面原有的自然平衡遭到不同程度的破坏,加剧了各类地质灾害频繁发生。公路建设具有线路长、规模大、类型复杂等特点,特别是山区公路的建设,对环境的影响比较明显。山区的地质作用一般较为强烈,地质条件复杂,在这样的情况下,公路建设过程中的边坡开挖有可能会改变天然山体的稳定条件,岩层的软弱结构面被切断而形成各种不利组合,以及开挖面在大气与水的作用下,岩体强度的降低等,都会形成对开挖边坡稳定十分不利的因素。
三、公路边坡坍塌灾害的主要防治措施
1.预防坍塌灾害的首要措施是削坡,即减小边坡坡率,增加边坡稳定性。
2.对于存在软弱结构面而易引起坍塌的高边坡,可根据情况采用支挡墙或支护墙等措施,以支撑边坡并防止软弱结构面的张开或扩大。对边坡坡脚因受河水冲刷而易形成坍塌者,河岸要做防护工程。
3.在可能发生坍塌的地段,必须做好地面排水设施,其中坡顶截水沟能起到防止边坡上部坍塌的作用。
4.岩质坍塌宜采取下列措施:(1)刷坡:清除坡面危岩、严重风化破碎表层及不稳定部分,清除影响路基及边沟的坡脚坍塌堆积物、风化剥落碎屑物等;(2)设置截水沟:水是诱发各类地质灾害的主要因素之一,坍塌也不例外,拦截地表水入渗坍塌体裂缝是防治坍塌的有效措施之一;(3)支护加固:对局部坡面风化破碎层较厚的地段设置护坡、挡墙。
5.土质边坡宜采取下列措施:(1)分级开挖:根据边坡的物质组成、松散程度及天然坡度等工程地质特征设置适宜的边坡坡比将边坡设计成台阶状,并分级放坡开挖,以增大边坡的稳定性;(2)护面:加强坡面植被及水土保持措施,对于植被破坏严重或放坡开挖不得不破坏植被的地段应尽力恢复坡面植被;(3)排水:在容易产生坍塌地段设排水工程,以拦截疏导地表水。
6.SNS主动柔性网。公路边坡坍塌灾害的防治是一个系统工程,一个科学合理的防治体系是十分必要的。因此,在坍塌灾害防治时往往需要将上述防治措施中的几种措施进行组合、配套,以便达到很好的防治效果。
四、某公路边坡坍塌灾害的防治实例
(一)工程概况
灾害点位于某公路K1721+750~K1721+910 处,处于弯道超高段与竖曲线顶部,由岩土碎屑堆积而成,结构松散,长约160m。
1.地形地貌。该路段(K1721+700~K1828+700)为沿江线,山高坡陡,山谷相对高差一般为700m左右。公路地貌为山岭重丘,自然边坡较陡,坡度一般在20°~40°,由于植被发育自然边坡多数处于相对稳定状态。公路多数路段沿汉江河谷山坡展布,路基平均高出汉江河床20~30m,为半填半挖路基,路基上边坡,由于人工开挖,边坡较陡,一般边坡坡度为40°~70°个别路段为直立或倒悬,边坡高度一般为5~30m,该路段为湘渝线施工便道,由民工改建修筑,支挡防护不到位,许多边坡处于不稳定状态。路基下边坡坡度一般为30°~55°,高20~30m,由于汉江水位涨落和江水冲蚀,边坡总体稳定性较差,特别是沿江古滑体局部下边坡稳定性更差。
2.地质构造。该路段大地构造属华南板块,位于褶皱带上。具体为徽县-旬阳华力西-印支海盆,主要断裂构造有3条,均为北西向,其中公馆-白河高角度逆断层,破碎带宽数十米至百余米,对公路灾害形成有一定影响。地层节理发育,一般为3组,坚硬岩石多切割为块状结构,软弱岩石多切割为碎裂结构,在风化及人为活动的影响下对边坡的稳定性影响较大。
3.地层岩性。地层主要为第四系、泥盆系、志留系和寒武、奥陶系。除第四系地层外,其余为一套浅变质岩地层。地表以冲洪积砂砾石和含砾低液限粉土、、坡残积土、红色粘性土等,且具有中―弱膨胀性,工程性质较差,易造成路基沉陷变形、滑坡、滑塌等公路灾害。
4.气候条件。该地处亚热带,半温暖―温热湿润气候区,四季分明,雨量充沛。年平均气温15.7℃左右,年最高气温31℃左右,年最低气温高于-10℃,年降水量800~1000mm之间,年降水季节差异大,夏季降水量多,占全年的38%~45%,特别是暴雨季节易形成公路水毁,并造成各类公路灾害,如滑坡、崩塌、泥石流等;冬季最少,仅占全年的2.6%~4.4%。
5.水文及水文地质条件。该区地下水主要为松散岩类孔隙水和基岩孔隙裂隙水。松散岩类孔隙水分布广泛,地下水位与水量随季节变化较大,特别是坡残积土层中地下水对边坡的稳定影响很大,常常是造成路基上下边坡滑坡和滑塌的重要因素。
(二)坍塌成因分析
通过对该区域自然环境的研究分析,造成该段上边坡坍塌的主要原因有:
1.人工开挖边坡破坏岩土体结构,形成较高较陡的临空面,易使岩体沿地层层面滑动。
2.调查时发现坡体节理裂隙发育,岩体破碎,坡面与岩层层面同向,坡面植被稀少。
3.雨季特别是暴雨冲刷,雨水下渗,使土体中含水量增加,土体重量增大,土体抗剪强度降低,这是形成该处滑塌的重要原因。
(三)边坡坍塌治理设计方案
该段上边坡岩石坍塌主要为坡面覆盖层在水作用下失稳所致,经常造成公路交通中断。因此,采取以下治理措施:
1.由于坡脚不稳定,需进行支挡防护;人工开挖形成较大的临空面,采用清方削坡、修护面墙。施工时应先清方,再挖基砌筑抗滑挡墙。仰斜排水管为聚氯乙烯管,采用专用打孔设备铺设,在管的周围钻φ12mm的渗水孔,间距为50mm,整个管壁钻四排孔呈梅花状布置,排水管竖向间距为2m,横向间距为3m;PVC双壁波纹打孔管除埋于挡墙内的部分,其余均应打孔并用高强尼龙网包裹2层,搭接长度不小于10cm,并用14号锌铁丝绑扎结实,间距为52 mm,管头也包裹活用管帽封顶。
2.该处坡体节理裂隙发育,岩体破碎,采用SNS主动柔性网进行治理。治理区夏季易发生暴雨,施工最好安排在旱季进行,以保障施工进度和质量。无论清除突出危石,还是柔性网防护,均应先清除危石,清除治理坡面隐患,再进行下道工序;此外,施工前应与当地政府、居民和有关部门进行协商,确定沿线其它公用设施、居民、车辆、行人的安全。
(四)边坡坍塌治理效果评价
该治理工程竣工后,通过长期观测,边坡稳定,灾害整治效果明显。
五、结语
1.坍塌是土层、堆积层或风化破碎岩层斜坡,由于土壤中水和裂隙水的作用、河流冲刷或人工开挖坡陡于岩体自身强度所能保持的坡度而产生逐层塌落的变形现象。
2.公路边坡坍塌灾害的主要影响因素包括岩土类型、坡形、坡度、坡高、节理裂隙发育程度、岩石风化强度等内在条件和地震、降雨、地表冲刷、融雪、浸泡、地下水活动、冲刷或开挖坡脚,冻融、昼夜温度变化等诱发因素。且容易发生变形破坏的边坡多为高边坡、顺倾层状边坡及节理裂隙发育强烈的边坡,因此,这些边坡将是研究与防治的重点。
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