以建筑垃圾为骨料充填膏体的可行性探究

针对建筑垃圾大量堆积破坏生态环境和煤矿充填材料不足的问题,分析了建筑垃圾的来源、类别和组成,研究了不同类别建筑垃圾再生骨料的表观密度、堆积密度、吸水率及压碎指标,指出了以建筑垃圾再生骨料制备煤矿充填膏体是可行的,并提出了亟待解决的问题。     

城市建筑垃圾膏体充填性能研究

基于目前膏体充填材料来源单一和城市建筑垃圾日益增多的现象,提出将两者复合为一项系统工程的构想。在煤矸石破碎系统基础之上,优化设计了建筑垃圾专用煤矿破碎系统,进而通过研究3种来源不同的建筑垃圾再生骨料性质,并与煤矸石骨料作对比,最后配制成膏体进行测试。结果表明:建筑垃圾再生骨料各项基本物理性质的离散性很大,不同来源的建筑垃圾膏体基本符合煤矿膏体充填的性能要求,其塌落度为18~23cm,8h和28d最大抗压强度分别达到0.17MPa和3.82MPa,但是,混凝土类的框架结构建筑垃圾膏体各项性能优于砖混类的建筑垃圾膏体。     

建筑垃圾再生骨料膏体充填采空区技术分析

针对目前存在的建筑垃圾处理和煤矿采空区充填等难题,本文从理论上详细分析了以建筑垃圾再生骨料膏体充填采空区的可行性,并提出了一种基于建筑垃圾再生骨料的膏体充填系统,总结了建筑垃圾再生骨料膏体充填采空区技术在实际应用过程中需要解决的两个问题,对相似条件下建筑垃圾处理和采空区充填有一定的参考价值。     

建筑垃圾膏体充填材料配比优化试验研究

为优化建筑垃圾膏体充填材料技术参数,以建筑垃圾为骨料,粗粉煤灰基为胶结材料,采用正交试验方法分析料浆质量浓度、灰料比及细骨料所占比例对充填体的塌落度、分层度、泌水率及单轴抗压强度的影响。结果表明:灰料比对膏体塌落度和泌水率有重要影响,膏体质量浓度和灰料比是分层度、充填体抗压强度的主要影响因素;灰料比越大,膏体塌落度越大,泌水率越大;膏体质量浓度越大,分层度越小;细骨料所占比例对膏体塌落度、分层度和泌水率的影响不明显。综合考虑多种因素,最终选择灰料比为1∶2、质量浓度为76%、细骨料所占比例为45%为最佳配比方式。     

煤矸石用作混凝土骨料的可行性分析

为了实现煤矸石的综合利用,降低企业生产成本,针对煤矿煤矸石产量大、利用低等问题,对煤矸石作为混凝土骨料的可行性进行了探究。通过荧光光谱分析试验、粉末衍射试验,揭示了煤矸石的化学组成和矿物组成;将大粒径的煤矸石破碎后,分为普通煤矸石与原状煤矸石,通过物理性能试验,研究了两类煤矸石的颗粒级配、表观密度、吸水率、含泥量以及两类煤矸石的压碎指标。结果表明:神南矿区柠条塔煤矿所产煤矸石可以作为混凝土粗骨料使用,但若全部采用煤矸石作为混凝土粗骨料,难以制备强度等级较高的混凝土。     

煤矸石大粒径粗骨料比例对充填膏体性能影响的试验研究

为了研究充填体中煤矸石大粒径粗骨料所占比例对充填体性能的影响,利用破碎煤矸石、粉煤灰和水泥制成充填膏体,其粗骨料中大粒径粗骨料占质量比例为0,5%,10%,15%,20%。分别测试了其坍落度,初、终凝时间以及养护1d,3d,7d,28d后的单轴抗压强度。试验结果表明:大粒径粗骨料比例对充填膏体的流动性能具有较大影响,在质量浓度一定的情况下,随着大粒径粗骨料比例的增加,充填膏体流动性能变差,采用试验条件的骨料配比时,充填膏体坍落度由226mm减小到176mm,而充填膏体初、终凝时间基本不变;充填膏体试件早期强度受其影响不大,而后期强度随着大粒径的比例增加而呈准线性增加的趋势,最大达到4.018MPa。综合分析可知15~25mm粗骨料粒径颗粒比例为15%时,充填膏体性能最好。     

基于环管试验确定粗骨料膏体充填料浆管道输送参数

以粗骨料膏体充填料浆管道输送为研究背景,基于环管试验测试了不同质量浓度、不同灰砂比、不同充填流量、不同管径条件下的粗骨料膏体管道输送阻力;分析了影响粗骨料膏体充填料浆管道输送阻力的影响因素;最终依据矿山实际生产现状,结合环管试验结果,确定最佳的粗骨料膏体充填参数为:输送能力90m3/h、膏体充填料浆质量浓度80%、灰砂比1∶10~1∶6、输送管径Φ165×12、输送流速1.6m/s。从而为矿山粗骨料膏体充填系统设计及管道输送系统设计提供可靠的数据支撑。     

煤矸石作充填骨料的似膏体料浆流动性能试验研究

以山东新汶矿业集团孙村煤矿的实际情况作为研究背景,为保证地表及矿山主要井巷的安全,最大限度地回收留设的保安煤柱的技术问题,解决煤矸石排放问题和建成清洁绿色矿山,进行了煤矸石作为充填骨料的似膏体料浆流变特性试验研究.试验结果表明,制备出的煤矸石似膏体合乎设计要求,并能实现膏体完全自流充填.采用煤矸石充似膏体自流充填工艺既然经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持.     

煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试方法研究与应用

近年来,采用煤矸石为骨料的似膏体或膏体充填采煤技术开采"三下"压煤已成为煤矿绿色开采的一个重要方向。分析充填料浆流变参数是充填管输系统设计的基础工作。针对常规流变仪无法测试煤矸石高浓度充填料浆流变参数的实际问题,根据充填料浆粗骨料、粘度高的物料特征和流变参数测试原理,研制了煤矸石高浓度充填料浆流变参数测试仪和相应的测试方法。采用自制流变仪对公格营子矿似膏体充填料浆的流变参数进行了测试分析,确定了充填料浆管道输送的摩阻系数,为该矿充填管道系统优化设计提供了科学依据。     

基于响应面法的废石-细尾砂充填性能优化试验

为获得满足矿山采矿强度要求的废石-细尾砂充填最佳配比,首先根据混合骨料的堆积密实度和料浆浓度初探试验,初步获得配比范围;在此基础上利用响应面法建立了以废石-细尾砂充填体的3、7、28 d抗压强度为响应值的回归模型,揭示了骨料配比、浓度和灰砂比三因素对充填体强度的影响规律,并通过回归模型优选出充填最佳配比,进行半工业试验验证。结果表明,当充填体养护至3、7 d时,浓度和灰砂比两因素的交互作用影响显著;当充填体养护至28 d时,骨料配比与浓度的交互作用影响显著。当骨料配比1∶3、浓度82%、灰砂比1∶4时,废石-细尾砂充填性能完全满足矿山的充填需求,为废石-细尾砂混合骨料膏体充填性能优化提供了理论基础。     

以建筑垃圾为骨料的骨架式巷旁充填实验研究

针对目前在沿空留巷巷旁充填中所采用的高水材料成本高、性能不稳定等问题,在现有的膏体充填技术基础上,提出了以建筑垃圾为骨料的骨架式膏体巷旁充填的设想,并对此进行实验研究。实验结果表明,以建筑垃圾为骨料的骨架式膏体巷旁充填是可行的,可为巷旁充填研究提供参考。     

粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

废弃混凝土细骨料对矿山充填膏体性能的影响

为解决矿山充填开采原材料不足的问题,以废弃混凝土细骨料替代细矸石制备充填膏体,分别测定了其坍落度与扩展度、流变性能、泌水率及立方体抗压强度。试验表明:随着废弃混凝土细骨料替代率的增加,充填膏体的坍落度变化不大,扩展度、屈服应力及塑性粘度大体上呈上升趋势,而其泌水率逐渐减小,当细骨料替代率为50%时,充填膏体的抗压强度达到该龄期的最大值。     

煤矸石似膏体充填材料配比优化研究

为了解决煤矸石大量堆积引起的生态环境污染及膏体充填材料泵送性差、投资大等问题,以煤矸石、河砂为骨料,水泥和粉煤灰为胶结料,运用正交试验对煤矸石、粉煤灰、质量浓度等因素对似膏体充填材料性能的影响及矿用似膏体充填材料的最优配比进行了研究。结果表明:胶结料中水泥的比例越大,似膏体材料的强度越大;适当的增加煤矸石用量有利于提高材料的长期强度;提高粉煤灰比例、减小材料质量浓度及合理的粗细骨料比例可提高材料的泵送性能。获得的最优配比为:水泥、粉煤灰、煤矸石和河砂的质量比为1∶3∶5∶5,质量浓度为74%,早强剂含量为1%。     

废弃混凝土粗骨料对充填膏体性能的影响

为解决废弃混凝土长期堆放占用土地资源,破坏周围生态环境的问题,利用废弃混凝土粗骨料替代煤矸石制备充填膏体,分别测定了其初始坍落度与扩展度、流变性能,以及静置2 h后的坍落度与扩展度、泌水率及单轴立方体抗压强度。结果表明：废弃混凝土粗骨料对初始流动性能的影响显著,随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,初始坍落度由25 cm逐渐减小到22 cm,而对充填膏体的静置流动性能影响较小;随着废弃混凝土粗骨料替代率的增加,屈服应力及塑性黏度均呈上升趋势;废弃混凝土粗骨料对充填膏体的泌水有很好的抑制作用,随废弃混凝土粗骨料替代率的增加,泌水率由5.56% 逐渐减小到4.61%;随着废弃混凝土粗骨料替代膏体矸石量的增加,废弃混凝土充填膏体试件的抗压强度先增大后减小,综合分析选取了废弃混凝土粗骨料替代矸石量的合理范围。     

煤矸石粗集料理化性质和形状特征对混凝土强度的影响

随着天然集料的日益缺乏以及国家对固体废弃物再利用的高度重视,煤矸石集料的应用已引起广泛关注,但不同地区煤矸石粗集料理化性质和形状特征差异较大,会显著影响混凝土性能。本文选取陕西省不同矿区的煤矸石,采用宏观指标(压碎指标、吸水率、坚固性、表观密度、含泥量)和细观指标(矿物组成、化学成分、微观形貌和内部孔结构)评价煤矸石粗集料的理化性质,并分析了两者之间的关联性。针对煤矸石与天然碎石的形状差异,提出了球度、角数和纹理指数等煤矸石粗集料形状统计指标,并结合煤矸石粗集料宏观指标分析了对混凝土工作性与强度的影响规律。研究结果表明,石英、高岭石和伊利石含量高、微观形貌密实、孔隙率小的煤矸石粗集料,吸水率和压碎指标较低;与天然碎石相比,煤矸石粗集料球度较低,多呈不规则形状,角数和纹理指数高,表现为棱角较多且尖锐、表面更粗糙;压碎指标和吸水率低的煤矸石集料配制的混凝土,和易性好、强度高;当煤矸石粗集料压碎指标差异小时,其形状统计指标决定了混凝土强度,球度越高、角数和纹理指数越小,混凝土强度越低。     

建筑垃圾膏体充填材料对地下水水质影响研究

利用静态浸出法对以建筑垃圾再生骨料和粗粉煤灰为主要材料的充填膏体进行浸泡,对浸出液中的pH、氟离子、总硬度、电导率和重金属(锰、铜、锌、铬、镉、铅)含量进行检测,并且根据国家地下水质量标准进行评价。试验结果表明:监测溶液的pH值在10左右,超过地下水V类标准;浸出液的氟离子、总硬度、金属离子含量均低于地下水Ⅱ类标准,不会对地下水构成污染,因此这类充填材料可以用于矿山充填,但回用地下水时需要考虑其酸碱度对地下水的影响。     

建筑垃圾再生骨料膏体充填环管试验

在煤矿膏体泵送充填开采理论技术基础上,为分析以建筑垃圾为骨料、粉煤灰和添加剂为细集料的膏体充填材料的基本性能变化和流变特性,利用室内膏体充填模拟系统进行了膏体充填材料的配比试验和管道输送试验。膏体充填材料配比为添加剂∶粉煤灰∶建筑垃圾=1∶4∶6,试验采用质量浓度自高到低加水调制方案,操作包括3个步骤：试验准备、膏体充填材料制备、泵送试验和数据采集。试验结果表明：该种膏体充填材料的塌落度和分层度随泵送时间的增长而减小,质量浓度则稍有增加,经4 h管道输送后,质量浓度为76%的膏体充填材料塌落度、分层度分别达到18.5 cm、0.9 cm;膏体质量浓度、流速和充填管径是充填管道阻力损失的主要影响因素,质量浓度为76%,流速在0.8~1.1 m/s之间较为理想。     

奥尔托喀讷什锰矿粗骨料胶结充填体试验研究及配比优化

充填体材料的强度及充填体料浆的浓度、流动性和阻力坡降等是矿山充填体系统设计的关键指标,事关矿山的充填质量及矿山生产安全。为了保证矿山安全生产和降低矿山充填成本,针对奥尔托喀讷什锰矿矿山现状,选取了风化较少的青黑色废石和风化较多的土黄色废石,分别开展了材料基本物化性质试验、充填料胶结强度配比优化试验研究、充填料浆流变参数及输送性能研究等一系列试验。研究了不同粗骨料、水灰比、养护时间及料浆浓度对粗骨料胶结充填体单轴抗压强度、塌落度及充填体料浆流动性的影响,并进一步对粗骨料胶结充填体物料配比进行了优化。实验结果表明:当粗料为全粒径≤10 mm混合废石、灰砂比为1∶4时,充填体试块强度最大,料浆不易堵管或大量堆积于管道中;料浆浓度保持在82%～80%时,充填料浆的和易性和流动性较好;充填体料浆流速随浓度的下降快速上升,静料柱高也显著下降。     

煤矸石理化性质对混凝土抗压强度的影响

为研究不同地层的煤矸石物理化学性能及其骨料取代率对煤矸石混凝土力学性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、骨料压碎指标、混凝土强度等试验研究了不同地层的煤矸石化学成分、压碎指标及骨料取代率(0、30%、60%与100%)等因素对煤矸石混凝土抗压强度的影响。结果表明:随着煤矸石粗骨料取代率的增加,混凝土的压强度明显降低,细骨料取代则无明显规律;不同地层的煤矸石压碎指标和化学成分相差较大,骨料的压碎指标越小,相应混凝土的抗压强度越高;SiO_2、Al_2O_3、Ca O含量相对较高,Fe_2O_3含量相对低的煤矸石更适合做混凝土的骨料。研究结果可为分类利用煤矸石,提高其资源化利用率提供参考。