煤矸石及其在矿区铁路建设中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:王喜富

出品人:

页数:116

译者:

出版时间:2003-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787502022983

丛书系列:

图书标签:

• 煤矸石
• 矿区铁路
• 土木工程
• 矿业工程
• 建筑材料
• 资源利用
• 环境保护
• 铁路工程
• 固体废弃物
• 可持续发展

《煤矸石及其在矿区铁路建设中的应用》 引言 煤矸石，作为煤炭开采过程中产生的大量副产品，长期以来被视为一种废弃物，堆积如山，不仅占用大量土地资源，更对周边环境造成潜在的污染。然而，随着科技的进步和可持续发展理念的深入人心，煤矸石的价值逐渐被挖掘，其潜在的应用领域也日益广泛。本书深入探讨了煤矸石的特性，并重点聚焦于其在矿区铁路建设中的应用，旨在为解决煤矸石资源化利用难题，促进矿区可持续发展，以及提升矿区铁路工程质量提供理论依据和实践指导。 第一章 煤矸石的成因与基本性质 煤矸石的形成与煤炭的形成过程密切相关。在煤炭的赋存地层中，与煤层伴生的岩石统称为煤矸石，其主要成分包括泥岩、砂岩、页岩、炭质泥岩、炭质页岩以及少量夹矸煤等。这些岩石的矿物组成和物理化学性质因煤矿的产地、煤层结构及地质条件的不同而存在显著差异。 矿物组成： 煤矸石的主要矿物成分包括石英、长石、云母、方解石、黏土矿物（如伊利石、高岭石、蒙脱石等）以及少量自生矿物，如黄铁矿、黄铁矿等。黏土矿物的含量对煤矸石的工程性质有着重要影响，特别是其吸水膨胀性和颗粒稳定性。 物理性质： 煤矸石的密度、孔隙度、吸水性、膨胀性、颗粒级配等物理性质直接影响其作为工程材料的适用性。例如，高膨胀性的煤矸石在水分作用下容易发生体积变化，可能对工程结构造成破坏。其颗粒级配也决定了其填充和压实性能。 化学性质： 煤矸石的化学性质，特别是其酸碱性、可溶性盐含量以及是否存在有害元素（如重金属、硫化物等），关系到其对环境的影响以及是否会引起工程病害。某些煤矸石可能含有易氧化或溶解的物质，需要进行预处理才能安全使用。 热学性质： 煤矸石的热导率、热容等热学性质，在某些特定工程应用中也需要考虑，例如在冻胀地带的铁路路基建设中。 对煤矸石进行全面、细致的性质分析是其有效利用的前提。本书将详细介绍各类煤矸石的典型物理化学性质，并分析这些性质如何影响其在工程中的表现。 第二章 煤矸石在矿区铁路建设中的潜在优势与挑战 矿区铁路建设往往面临诸多挑战，例如矿区地质复杂、运输距离长、施工环境艰苦等。煤矸石作为一种就地取材的资源，为解决这些难题提供了新的思路。 就地取材，降低成本： 矿区铁路建设需要大量的填方材料。如果能够利用矿区丰富的煤矸石作为填方，将大大减少长距离运输材料的成本，提高施工效率。 缓解环境压力，实现资源化利用： 将煤矸石用于铁路建设，可以有效减少煤矸石的堆积量，节约宝贵的土地资源，并降低其对环境造成的潜在污染风险，实现“变废为宝”。 改善路基工程性能： 经过适当的处理和改良，煤矸石可以作为一种性能优良的路基填料，其强度、稳定性、抗冻融性等都可以得到提升，从而提高矿区铁路的承载能力和使用寿命。 促进矿区经济发展： 煤矸石的资源化利用可以催生新的产业，创造就业机会，带动矿区经济的多元化发展。 然而，煤矸石在矿区铁路建设中的应用也并非一帆风顺，面临着诸多挑战： 性质不均，质量控制难： 不同煤矿、不同层位的煤矸石性质差异很大，其物理力学性能、膨胀性、稳定性等难以统一。如何对质量不均的煤矸石进行有效分类、处理和质量控制，是保证工程质量的关键。 潜在环境风险： 部分煤矸石可能含有重金属、硫化物等有害物质，未经处理直接用于工程，可能对土壤、地下水造成污染，甚至引发工程病害。 技术要求高： 煤矸石的有效利用需要先进的处理技术和工艺，例如粉碎、筛分、陈化、掺配、稳定化处理等。这些技术的研发和应用需要投入大量的研发力量和资金。 标准规范不完善： 目前，针对煤矸石作为铁路工程材料的应用，相关的国家或行业标准仍不够完善，缺乏明确的设计、施工和验收规范，给工程实践带来一定的不确定性。 工程实践经验不足： 相较于传统的工程材料，煤矸石在铁路建设中的应用经验相对较少，推广应用存在一定的技术风险和市场接受度问题。 第三章 煤矸石的处理与改良技术 为了克服煤矸石自身存在的问题，使其能够安全有效地应用于矿区铁路建设，必须对其进行必要的处理和改良。本书将详细阐述各种常用的处理与改良技术。 预处理技术： 粉碎与筛分： 根据工程设计要求，对煤矸石进行不同粒径的粉碎和筛分，以获得满足要求的颗粒级配。 风选与水选： 去除煤矸石中夹带的煤块、杂质以及细小的粉尘，提高材料的纯度。 陈化与淋洗： 对于含有较高可溶性盐或易氧化物质的煤矸石，可以通过长时间的露天堆放（陈化）或进行淋洗处理，以降低其潜在的有害成分。 烘干： 对于水分含量过高的煤矸石，通过烘干可以调节其含水率，改善其流动性和压实性能。 改良技术： 掺配技术： 将煤矸石与其他性质优良的材料（如砂、石、粉煤灰、水泥、石灰等）按照一定比例进行掺配，以改善其整体的物理力学性能。例如，与水泥或石灰掺配可以起到固化、稳定作用，提高其强度和稳定性。 稳定化/固化（S/S）技术： 采用固化剂（如水泥、石灰、粉煤灰、矿渣等）对煤矸石进行化学反应，将其中的有害物质包裹或转化为稳定形态，降低其浸出毒性，提高其工程性能。 改性技术： 通过加入特定的改性剂，如聚合物、纤维等，来改善煤矸石的粘聚性、抗剪强度、抗冻融性等。 烧结技术： 将煤矸石在高温下烧结成砖、块等建筑材料，用于铁路路基的挡土墙或结构层。 水热处理： 利用高温高压的水热环境，使煤矸石中的矿物发生转化，生成具有良好工程性质的新型材料。 本书将结合实际案例，详细介绍各种处理与改良技术的原理、工艺流程、设备要求以及效果评价方法，为读者提供可操作性的技术指导。 第四章 煤矸石在矿区铁路路基中的应用 矿区铁路路基是铁路建设的重要组成部分，其稳定性和承载能力直接关系到铁路的运行安全。煤矸石作为路基填料，具有巨大的应用潜力。 填料应用： 普通填料： 经过适当处理的煤矸石可以直接作为路基填料，用于填筑路基的各个层次。重点在于控制煤矸石的粒径、含水量以及压实度，以确保路基的整体稳定性和均匀性。 改良填料： 利用掺配、稳定化等技术，将煤矸石改良成高性能的填料，用于对工程性能要求更高的路基部位，例如路堤顶面、边坡等。 路基结构设计： 分层填筑与压实： 详细介绍煤矸石路基的分层填筑厚度、压实遍数、压实机械的选择等，以达到设计要求的密实度。 边坡防护： 针对煤矸石路基边坡的特点，介绍合理的边坡坡度设计以及采用绿化、砌石、挡土墙等防护措施，防止水土流失和滑坡。 排水系统设计： 考虑煤矸石的吸水性，合理设计路基的排水系统，包括坡面排水、纵向排水和横向排水，以确保路基的干燥，避免因水分过多导致路基失稳。 冻胀防治： 在寒冷地区，需要对煤矸石路基进行冻胀防治设计。结合煤矸石的特性，选择合适的防冻层材料和排水措施。 工程质量控制与监测： 材料检测： 对进场煤矸石进行严格的物理力学性能、化学成分和环境有害物质的检测。 施工过程监测： 实时监测路基填筑过程中的含水量、压实度、沉降等参数，及时发现和处理问题。 长期监测： 对已建成的煤矸石路基进行长期监测，评估其使用性能和稳定性，为后续工程提供经验。 第五章 煤矸石在矿区铁路其他构件中的应用 除了路基，煤矸石在矿区铁路的其他构件中也存在广泛的应用前景。 桥梁与涵洞： 预制构件： 利用煤矸石制成的砖、块或混凝土，加工成桥梁台帽、涵洞进出口等预制构件。 填筑材料： 桥梁台背回填、涵洞涵身填筑等部位，也可以考虑使用经过处理的煤矸石作为填料，以减轻结构自重，降低工程造价。 挡土墙与防护工程： 浆砌石挡土墙： 将煤矸石加工成块状，与水泥砂浆配合，砌筑成挡土墙，用于边坡支护或路基防护。 加筋挡土墙： 将煤矸石作为填料，与土工格栅等加筋材料结合，形成加筋挡土墙，提高挡土墙的整体稳定性和抗变形能力。 道砟应用： 制备轨道扣件： 经过特殊处理和加工的煤矸石，可以作为制造道砟的原料。虽然目前仍以天然碎石为主，但煤矸石道砟的研发和应用具有经济和环保意义。 研发方向： 探讨煤矸石在道砟中的物理力学性能要求，以及如何通过改性技术达到标准，实现其在轨道扣件中的应用。 其他附属设施： 排水沟、排水渠： 利用煤矸石制作或作为衬砌材料，用于修建铁路沿线的排水设施。 声屏障： 考虑煤矸石的隔音性能，研发利用煤矸石作为隔音材料，构建铁路声屏障。 第六章 煤矸石应用的标准、规范与环保要求 煤矸石在矿区铁路建设中的推广应用，离不开完善的标准、规范和严格的环保要求。 标准与规范的现状与发展： 国内外研究进展： 梳理国内外关于煤矸石作为工程材料应用的相关标准和规范，分析其优缺点。 我国相关标准的制定与完善： 探讨我国在煤矸石应用方面现有标准（如行业标准、地方标准）的覆盖范围，以及进一步完善和提升国家标准的必要性。 建议与展望： 提出在设计、施工、验收等环节，应遵循的具体技术要求和规范建议，推动形成系统、完善的标准体系。 环保要求与风险评估： 环境影响评价： 在项目可行性研究阶段，对煤矸石的来源、性质、处理工艺以及应用方案进行详细的环境影响评价。 重金属与有害物质控制： 重点关注煤矸石中重金属（如铅、镉、汞、砷等）和硫化物的含量，制定严格的控制指标，并采取有效的处理措施。 水土保持： 确保煤矸石在运输、堆放、填筑过程中的水土流失得到有效控制。 地下水与地表水保护： 评估煤矸石中的可溶性物质对地下水和地表水的潜在污染风险，并提出防护措施。 废弃煤矸石的最终处置： 对于处理后仍不符合工程应用要求的煤矸石，应制定科学合理的最终处置方案，防止二次污染。 第七章 案例分析与实践经验 本书将选取国内外在煤矸石应用于矿区铁路建设中的典型案例，进行深入的分析和讨论。 成功案例研究： 案例一： 某矿区铁路路基采用改良煤矸石作为填料，分析其材料特性、处理工艺、施工方法、工程效益及长期监测结果。 案例二： 某矿区铁路桥梁台背回填利用煤矸石，探讨其对结构沉降、稳定性等方面的影响。 案例三： 某矿区铁路边坡防护工程采用煤矸石砌体，分析其经济性和耐久性。 经验总结与教训吸取： 成功经验： 总结在材料选择、技术应用、质量控制、环保措施等方面的成功经验。 存在问题与不足： 分析在实际工程中遇到的问题，例如技术瓶颈、成本控制、管理协调等，并提出改进建议。 最佳实践指南： 基于案例分析，提炼出煤矸石在矿区铁路建设中应用的最佳实践指南，为今后的工程实践提供借鉴。 结论与展望 本书系统地阐述了煤矸石的特性、在矿区铁路建设中的应用潜力、处理改良技术、工程应用方法、标准规范以及环保要求。煤矸石作为一种资源，其在矿区铁路建设中的应用不仅能够带来显著的经济效益，更能促进环境的可持续发展。 展望未来，随着技术的不断进步和标准的日臻完善，煤矸石在矿区铁路建设中的应用将更加广泛和深入。未来的研究方向应着重于： 新材料的研发： 开发更高效、环保的煤矸石改性材料和复合材料，以满足更高性能的工程需求。 智能化处理与应用： 利用大数据、人工智能等技术，实现煤矸石的智能分类、处理和质量监测，提高应用效率和可靠性。 全生命周期评估： 对煤矸石在铁路建设中的全生命周期进行环境、经济和社会效益评估，为决策提供更全面的依据。 推广与普及： 加强技术培训和交流，推动煤矸石资源化利用技术的普及，鼓励更多企业和项目采用这一绿色环保的建设方式。 通过本书的深入探讨，我们坚信煤矸石必将成为矿区铁路建设中不可或缺的绿色建材，为构建可持续发展的交通运输体系贡献力量。

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这本书简直是工程技术领域的一股清流，它没有沉溺于那些晦涩难懂的理论公式，而是直击痛点，将一个看似不起眼却又至关重要的材料——煤矸石——放在了聚光灯下。我本来以为这会是一本枯燥的专业读物，没想到作者的叙述方式非常接地气。他没有直接堆砌数据，而是通过大量的工程实例，比如某条新建铁路路基如何利用煤矸石进行加固和稳定处理，详细剖析了材料的特性如何转化为实际的工程优势。特别是关于煤矸石在不同气候条件下稳定性的论述，简直是教科书级别的严谨。书中对传统材料与煤矸石进行对比分析的部分尤其精彩，那种“非用不可”的论证逻辑，让人读完后对这个工业副产品的价值有了全新的认识。这本书的价值不在于它告诉了我们煤矸石是什么，而在于它如何巧妙地将环保理念、成本控制与铁路建设这三大核心议题完美地编织在一起，形成了一套完整的解决方案。对于现场工程师来说，这本书无疑是一本实战手册，而不是束之高阁的理论指导。

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这本书的文字张力非常强，读起来有一种强烈的代入感，仿佛作者正站在你面前，用他丰富的经验给你上一堂生动的工程课。它在描述施工技术时，那种细节的描绘简直栩栩如生，比如在潮湿季节，如何调整拌合水的配比以确保煤矸石路基的早期强度。书中对设备选型和操作流程的规范性描述，体现了作者对现场实践的深度参与。更值得称道的是，它对“人”的因素也进行了考量，探讨了如何对操作人员进行针对性的技能培训，以确保新材料的应用能达到预期的技术指标。这种全方位的考量，让这本书的适用范围远远超出了单纯的技术手册范畴，它更像是一本关于如何成功实施复杂工程项目的管理学著作。对于那些负责项目执行和质量控制的管理者来说，这本书提供的指导价值，可能比纯理论书籍要高出不止一个数量级。

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说实话，我一开始是带着一种审视的态度来阅读这本书的，毕竟“环保材料”这个标签在工程界有时意味着性能的妥协。然而，这本书彻底颠覆了我的固有观念。它没有回避煤矸石在使用过程中可能存在的潜在风险，比如某些批次材料的膨胀系数问题，反而将其作为研究的重点，并提供了详尽的风险规避和动态调整方案。这种坦诚和科学精神，是很多同类书籍所不具备的。书中对“可持续性”的阐述也极为深刻，它不只是停留在口号层面，而是落实在了经济效益、环境效益和社会效益的量化分析上。作者似乎非常擅长将复杂的多目标优化问题，用清晰的数学模型和直观的图表展示出来，使得决策者可以一目了然地看到选择煤矸石方案的综合优势。这本书对材料循环利用理念的推广，达到了一个全新的高度，它让煤矸石从一个需要处理的“废弃物”，升华为一个具有战略价值的“资源”。

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我从事铁路设计工作多年，接触过的技术规范和标准手册何其多，但很少有哪本书能像这本一样，让我感受到作者对现场施工环境的深刻洞察力。它的语言风格非常凝练有力，少有冗余的形容词，每一个章节都像是在进行一次精密的解剖。我印象最深的是关于煤矸石细观结构对承载力影响的章节，作者不仅展示了微观层面的变化，更重要的是，他清晰地描绘了这些变化如何宏观地影响到轨道扣件的长期稳定性。书中插图的精美和专业程度也令人赞叹，那些复杂的力学模型和剖面图，清晰到连初入行的技术员也能迅速抓住要点。这本书的结构安排极其合理，从基础材料学到具体的施工工艺流程，再到后期的监测与维护，构建了一个完整的技术闭环。它不是简单地罗列技术要点，而是通过一种近乎叙事的方式，引导读者去理解和掌握这套技术体系的内在逻辑。读完后，我迫不及待地想在下一个项目的设计阶段，将书中学到的策略融入进去。

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这本书的学术深度和工程广度达到了一个令人惊叹的平衡点。它在论证煤矸石材料改性技术时，引用了最新的无机化学和土力学前沿研究成果，显示出作者扎实的学术背景。但紧接着，作者又迅速将这些高深的理论“翻译”成了现场工人可以理解和执行的标准操作。这种跨越理论与实践鸿沟的能力，是本书最大的亮点之一。我特别欣赏其中关于长期性能评估的部分，它不仅仅关注建成初期的指标，更着眼于铁路运营周期内的沉降、冻融循环等关键考验。通过引入时间序列分析和概率模型，作者为未来数十年的线路维护提供了一套基于科学的预警机制。阅读体验上，作者的行文风格极为流畅，即使在涉及复杂工程力学概念时，也能保持清晰的脉络，使得读者在学习专业知识的同时，享受到阅读的愉悦感。这本书无疑是矿区基础设施建设领域中，一本不可多得的里程碑式的参考著作。

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