河钢矿山全固废充填胶结材料研究

简述了矿山充填胶凝材料发展与现状,研究河钢矿业研发的矿尾粉充填胶结材料的强度与工作特性,最后介绍了河钢矿山全固废充填胶结材料的研究与进展情况。结果表明,与水泥相比,矿尾粉充填胶结材料在力学性能和流动性能方面具有显著优势;利用钢渣、脱硫灰渣等低品质固废开发了全固废充填胶凝材料,可用于超细全尾砂似膏体充填。研发全固废充填胶结材料是充填采矿发展的必然趋势,不仅可以提高铁矿充填采矿的经济效益,而且还能探索出一条低品质固废资源综合利用的有效途径。     

基于均匀试验与智能算法的全固废充填胶凝材料制备

为了制备满足矿山要求的超细尾砂全固废充填胶凝材料, 基于均匀设计方案, 开展了全固废充填胶凝材料激发剂配比的胶结体强度试验, 结果表明, 矿渣粉配比量为全尾砂胶结充填体7 d及28 d抗压强度的主要影响因素, 脱硫石膏配比量对充填体7 d抗压强度影响较大, 而钢渣配比量影响28 d抗压强度。建立了胶凝材料配比优化模型, 利用智能算法的全局寻优, 获得低成本全固废充填胶凝材料最优配比为: 脱硫石膏20%、钢渣微粉33%、粉煤灰25%、矿渣微粉22%, 材料成本为34.92元/m³;根据该配比进行了室内制备试验, 结果显示, 充填体7 d和28 d抗压强度分别达到1.38 MPa和3.56 MPa, 并且随着反应龄期增加, 该材料体系中C-S-H凝胶和钙矾石的质量损失从3.64%增加到8.7%, 充填体强度呈增加趋势。采用该方法制备的胶凝材料能满足矿山要求。     

钒钛矿渣制备全固废胶凝材料的初步研究

为大宗利用钒钛冶金渣，减少废弃物堆存及资源浪费。现利用承德钒钛矿渣、钢渣和脱硫石膏制备全固废胶凝材料，研究不同钒钛矿渣掺量、不同养护温度对胶砂试块抗压强度的影响，阐述钒钛矿渣-钢渣基胶凝材料的水化机理。结果表明：当水胶比为0.38，钒钛矿渣、钢渣、脱硫石膏分别占胶凝材料的58%、30%、12%时，制备的胶砂试块抗压强度最高。养护温度对胶砂试块早期抗压强度有明显影响，养护温度30 ℃时胶砂试块3 d抗压强度为养护温度45 ℃时3 d抗压强度的1.85倍。XRD、SEM、IR等分析表明：水化产物主要为钙矾石（AFt）和C-S-H凝胶；随着水化反应的进行，水化产物不断增多，C-S-H凝胶与AFt交错生长，结构致密，从而保证了胶砂试块抗压强度的增长。     

利用钒钛渣开发矿山充填胶凝材料试验研究

针对承德钢铁公司的钒钛水淬渣,开展了开发矿山充填胶凝材料的试验研究,根据现场取样的化学成分、质量和特性评定,开展了酸性和碱性2类激发剂的配比试验研究。结果表明:酸性激发剂的28 d抗压强度均未超过1.0MPa,碱性激发剂的效果更差;进一步的优化激发试验后,28d抗压强度达到了3 MPa左右,能够满足充填体强度要求,但增加了充填成本。     

矿山充填技术与胶凝材料的选用

结合胶结充填技术发展,论证了充填技术与胶凝材料的紧密关系,介绍了国内矿山充填应用的主要胶凝材料,适应的充填技术和各自的优缺点。最后结合实际,提出了充填技术与胶凝材料选择应注意的一些问题,为用户论证和选择充填技术提供参考。     

矿山充填胶凝材料的研究现状及发展趋势

本文简要介绍了矿山充填材料的作用及要求 ,分析了矿山充填胶凝材料的研究现状及存在的问题 ,预测了矿山充填胶凝材料的发展趋势。     

全尾砂新型充填胶凝材料在月山铜矿的应用研究

根据月山铜矿的充填胶凝材料选择和充填料配比参数设计,开展了全尾砂新型胶凝材料胶结充填体和水泥胶结充填体的强度对比试验。通过研究全尾砂的基本物理力学特性,并在此基础上采用全面试验法测试了不同灰砂比、不同料浆浓度全尾砂充填体试块单轴抗压强度。结果表明:该铜矿全尾砂的中值粒径为d50=0.0426mm,大于0.074mm的尾砂占36.8%,全尾砂颗粒细;灰砂比1∶6、浓度70%、28d养护龄期的水泥胶结试块抗压强度为1.32MPa,而相同条件下新型胶凝材料胶结试块抗压强度是水泥胶结试块的3.53倍即4.66 MPa。因此,提出了适合矿山的胶结充填参数:推荐充填料浆浓度68%~70%,新型胶凝材料与全尾砂之比为1∶6~1∶8进行工业充填试验。工业试验结果表明,1#和2#钻孔充填体试样强度均能够满足月山铜矿对充填技术和充填质量的要求,且强度仍有富余,建议矿山进一步优化充填料配比,减少胶凝材料用量,从而节约充填成本。     

矿山充填胶凝材料评述

本文对矿山充填胶凝材料即硅酸盐水泥，高铝水泥及天然或人工火山灰物料的使用进行了评述，指出针对矿山充填的工程特点，为了降低充填成本，提高充填质量，用火山灰质材料代替水泥是今后重要的发展方向。     

新型矿山充填胶凝材料的研究与应用综述

伴随着采空区胶结充填技术的发展,充填胶凝材料的研究与应用技术取得了长足的发展。介绍了高水速凝充填胶凝材料、粉煤灰充填胶凝材料、矿渣基充填胶凝材料等新型充填胶凝材料在矿山行业的研究及应用概况,分析了不同充填胶凝材料的特点和局限性,提出了开发具有潜在胶凝活性的工业固体废料、降低充填胶凝材料成本和改善胶凝材料性能将是充填材料今后发展的方向。     

煅烧含伊利石尾矿制备充填胶凝材料试验研究

尾砂的大量堆存不但占用土地,而且对周围环境造成严重影响。受可塑性差、活性低等因素制约,我国尾砂利用面临着着产品附加值低、利用率低等共性难题。基于此,本文利用高温煅烧(600-1000℃)提高含伊利石尾矿的活性,将其应用于充填胶凝材料的制备。通过试验得知,含伊利石尾矿的活性随着煅烧温度的升高而增强。将1000℃条件下活化的含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料用于井下充填,当胶凝材料和尾砂质量比为1:6,料浆浓度为70%时,充填体3d和28d抗压强度分别为0.43 MPa和2.27 MPa。另一方面,与水泥基充填材料相比,利用含伊利石尾矿制备的充填胶凝材料可节省约11.87%的充填成本。据此,利用含伊利石尾矿制备充填胶凝材料,一方面开辟了尾矿大宗资源化利用的新途径,同时也有利于降低充填成本,切实推进我国绿色矿山建设。     

固体充填胶凝材料试验研究与应用

针对目前“三下”采煤充填成本较高和充填效率低下等问题,以矿粉这种低成本水硬性胶材为主,辅以少量石膏和水泥熟料,得到了适用于矿山高效固体充填的早凝、低成本的胶凝材料。通过对矸石粒径级配和胶凝材料固化机理进行了分析,设计正交试验确定出胶凝材料最优配比,即：当石膏5%、水泥熟料25%、矿粉70%时,可实现短时间脱模,表明在该掺量下胶凝材料的水化反应程度最好,其中矿粉中的活性成分能够在早期反应生成水硬性钙矾石(AFt),促进充填体强度的形成。养护后充填体的7d、28d强度可达到3.48MPa、5.11MPa,略低于425#硫铝酸盐双快水泥的7d和28d成型强度,但在成本上具备明显优势。结合工业应用,对实际充填效果、液压支架工作阻力和地表沉陷观测数据进行分析,表明该胶凝材料在提高充填效率、加强顶板管理等方面发挥着积极作用。     

钢渣——脱硫灰基全固废胶凝材料及其砂浆界面过渡区的研究

为提高冶金行业伴生固废的资源化利用率,将钢渣粉与烧结烟气脱硫灰复配组成全固废胶凝材料,添加粉煤灰调整其硅铝矿相组成,取三异丙醇胺（Triisopropanolamine,TIPA）作为激发剂,首先对净浆的力学性能、水化产物组成、水化产物微形貌和孔结构以及水化放热表征分析,探究矿相调整与化学激发对钢渣—脱硫灰基全固废胶凝材料水化硬化过程的影响规律。然后采用铁尾矿砂与上述胶凝材料制备全固废砂浆,考察砂浆力学性能发展规律,并探究全固废胶凝材料与固废骨料之间界面过渡区的特征。结果表明:单掺20%的粉煤灰明显促进水化硅酸钙（C—S—H）生成,使净浆14 d抗压强度提升1.86倍,但粉煤灰掺量增大至50%则对3、7 d的强度不利;单独使用TIPA激发则可帮助净浆3 d抗压强度从0.52 MPa提升至11.44 MPa,借助TIPA对铁离子的络合作用,可促进高掺量（50%）粉煤灰的全固废胶凝材料的水化,3 d抗压强度可达3.69 MPa;钢渣—脱硫灰全固废砂浆界面过渡区内Ca（OH）₂生长在C—S—H骨架中而不与骨料直接接触,矿相调整后界面过渡区出现了垂直生长在骨料表面的钙矾石...     

高寒高海拔地下矿山绿色开采技术研究进展

近年来,高寒高海拔矿山建设项目日渐增多,在助力当地经济快速发展的同时,也带来了诸如破坏当地生态环境等系列问题,亟需发展一套适合高寒高海拔矿山资源开发特点的绿色开采技术。笔者结合多年高原矿山开采技术研究经验,认为应从智能采矿方法、尾矿充填、强化通风、安全监控与信息化等方面建立高寒高海拔矿山的绿色开采框架,其中采矿方法应遵循机械化、自动化、智能化的发展方向,降低工人在高原缺氧环境下的作业强度,提高劳动效率。充填工艺需解决低温环境充填料浆输送困难及充填体强度发展缓慢等问题,应发展全尾砂膏体充填技术,提高尾砂利用率,降低地表大量堆存尾砂对自然环境的影响。鉴于高原矿山氧含量不足、通风网络复杂等特点,提出分区增压补氧及按需分时调控的通风思路,并重点对工作面进行除烟降尘强化通风,改善工人的作业环境。为动态监控地表沉降位移及井下作业安全风险,需开展区域及局域地压调控技术研究,并建立高反认知及安全培训体系,持续保障高原地下矿山大规模安全开采。以上形成的高寒高海拔地下矿山绿色开采新成果,探索了高寒高海拔地下矿山绿色开采新路径,具有可行性及适用性,可为其他矿山提供技术参考。     

固体废弃物矿山充填多层次封闭技术研究

针对矿山采空区充填固废的封闭问题,通过理论分析、现场调研等方法,对深井固废多层次封闭技术进行了研究,得到以下主要结论：固废深井封存包含固废隔离、长期封闭和固废稳定三方面,确保固废深地质处置达到稳定状态,封存年限为20年以上|建立了固废矿山充填多层次封闭技术体系,包括区域封存、表面封闭、充填体封闭和通道封闭4个层次的封闭结构。对试验矿进行了固废矿山充填多层次封闭技术体系的初步设计,为后期封闭工作的实施提供了理论基础。     

高水材料充填技术在过超高空巷的应用

为解决榆树坡公司2#煤层1201工作面过超高空巷的问题,对过超高空巷高水材料充填技术进行研究,选择充填工艺与系统,对实际应用效果进行分析评价。结果显示,工作面回采过空巷期间未出现矿压显现剧烈现象。     

矸石膏体充填材料力学特性试验

以淄博矿业集团岱庄煤矿膏体充填为研究背景,在对煤矸石、粉煤灰等充填材料物化性能研究的基础上,通过均匀试验得出了膏体充填材料最优配比,同时对养护28 d后的膏体材料力学性能进行了系统研究并与所置换的煤的力学性能做了对比分析。研究结果表明膏体充填材料在有围压作用下有较高的残余强度,表现出明显塑性强化特征,同时得出膏体材料的内摩擦角和黏结系数;与充填置换的煤的力学性能对比表明膏体材料塑性变形比煤更显著。     

矿用新型充填胶凝材料配比实验及其水化机理研究

以某充填矿山为背景,利用脱硫灰渣、水泥熟料、早强剂和矿渣进行矿用新型充填胶凝材料配比实验.采用正交实验确定胶凝材料最优配比,借助X射线衍射和扫描电镜研究新型充填胶凝材料的水化机理,最后进行验证实验和工业应用研究.结果表明:新型充填胶凝材料最优配方为水泥熟料:脱硫灰渣:早强剂:矿渣=4:17:0.5:78.5,最优配方下...     

西部生态脆弱区村庄下固废绿色充填开采技术应用研究

针对西部生态脆弱区村庄下压煤及高强度开采产生的固废排放处置、地表沉陷控制难题,提出了短壁连采连充式胶结充填采煤技术。阐述了该技术的技术内涵和采充工艺,分析了充填材料的组成和强度,确定了适用于工程现场的充填材料矸石(炉渣)、粉煤灰、石膏、水泥、矿井水配比为74∶2∶2∶7∶15,料浆浓度为85%,该配比下充填体单轴抗压强度可达3.1MPa左右。该技术充填系统包括矸石运输系统、泥浆制备系统、监测系统、工作面充填系统四大部分。工程应用表明：该技术开采5.25m厚的煤层充实率可达98%以上,地面最大下沉量约为180mm,可处理工业固体废弃物40万t,充填效果良好。     

废弃混凝土充填复垦材料性能的试验研究

为了揭示不同骨料组成对废弃混凝土充填复垦材料性能的影响,分别测定了黄土、经二级破碎后的废弃混凝土、0~5 mm废弃混凝土、5~16 mm废弃混凝土、粒径>16 mm废弃混凝土及二级破碎废弃混凝土与黄土以1:1的质量比均匀混合的拌合物的堆积密度及饱和含水率,并综合选取最佳组成的原材料进行相似模拟试验测试其持水性能。     

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。