沿空留巷巷旁充填材料的配制

根据水泥砂浆材料不同配比条件下材料强度的不同,经过实验室强度试验测试,确定了水泥砂浆材料的水灰比以及水泥砂浆材料配比。进一步通过水泥砂浆材料外加剂配比试验,确定了沿空留巷巷旁充填材料配比最终方案,得出井下作业时充填材料组分配比。     

深部沿空留巷巷旁充填材料试验研究

为提高深部沿空留巷充填体的强度,降低充填成本,以水泥、原煤和矸石为主要原料,针对不同配比条件下的充填材料强度进行室内试验研究。研究表明:相同水泥含量试块强度随着龄期的增加而增加;同一水灰比的试块,随着水泥含量的增加强度也相应增加;水的用量以能充分混合水泥、煤和矸石为适量;实验室试验结果证明,水灰比30%、水泥含量33%、配比为0. 43∶1∶1∶1的材料配比为最佳比例。     

深部沿空留巷巷旁充填材料配比及工程应用

深部沿空留巷需要高强度的巷旁充填体以保持巷道围岩稳定,针对不同配比条件下的充填材料强度进行室内试验研究。研究表明:水灰比在一定临界条件下,充填材料强度同水灰比成正比;相同水灰比条件下,充填材料强度同水泥含量成正比;矸石骨料可增加充填材料强度,进而减少水泥胶结料的用量,降低充填成本。     

矸石膏体充填材料配比优化

为了合理确定岱庄矿矸石膏体充填材料的合理配比,采用均匀设计方法开展了28组实验,研究粉煤灰、水泥、矸石的不同配比对膏体坍落度、分层度、泌水率、充填体早期强度和长期强度的影响规律。基于关键层理论提出了充填体长期强度的计算公式,并采用Matlab软件拟合出了矸石膏体充填最优配比,即粉煤灰∶水泥为3.2、矸石∶水泥为4.5、料浆质量浓度为75.3%。该条件下对应的充填性能参数分别为:坍落度184.44 mm、分层度13.87 mm、泌水率1.48%、充填体早期强度0.16 MPa、充填体长期强度3.89 MPa,与实验结果基本吻合。     

超高水材料充填胶结体工程特性试验研究

根据采空区内覆岩垮落与充填浆体的空间位置,将超高水材料采空区充填胶结体分为4种基本形态,即纯超高水材料胶结体(Ⅰ类)、下半部是超高水材料和矸石混合材料与上半部是纯超高水材料胶结体(Ⅱ类)、下半部是纯超高水材料与上半部是超高水材料和矸石混合材料(Ⅲ类)、超高水材料和矸石整体混合材料(Ⅳ类),在实验室进行了抗压、抗拉、抗剪等力学参数测试,并通过建立超高水材料充填开采"充填体-基本顶"力学模型,分析了材料属性变化对基本顶垮落步距的影响。研究结果表明,4种不同类型的超高水材料充填胶结体试件在加压过程中,应力-应变变化趋势基本相同;第Ⅳ类材料试件的抗压强度相对最高,比第Ⅰ类充填胶结体提高约20%;第Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类胶结体试件的抗拉和抗剪强度较第Ⅰ类也有明显提高,最大可提高40%和50%。充填胶结体属性变化对基本顶极限垮落步距影响的分析结果表明,超高水材料与矸石混合形成的第Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ类胶结体增加了充填胶结体的强度,有利于基本顶的稳定。     

矸石胶结充填材料合理配比研究

矸石胶结充填料的主要组分为矸石废料、水泥(或其他胶结剂)、粉煤灰和水,这四种组分的不同配合将获得不同的强度指标,矸石胶结充填料配合的基本原则是要求获得成本最低而力学强度最高的效果。本文将讨论这四类充填材料的相关特性、配比原则、充填质量与成本控制。     

泵送矸石膏体充填材料配比实验

为了缓解我国"三下"压煤严重并且保护环境,采用泵送矸石膏体充填采煤工艺。通过矸石充填材料配比实验得出了对充填材料的凝结时间、塌落度以及充填强度的影响因素。对比分析实验数据得出,粉煤灰合理比例为8%,水玻璃合理比例为2.5‰,水泥合理比例为3%,充填料浆质量浓度为85%。材料各项性能均能达到现场试验要求,提高煤矿的充填效果,保证煤矿安全回采。     

红土膏体充填材料及其物理特性试验研究

充填开采是实现矿山安全绿色开采的重要途径,但要求充填材料来源广泛、成本低,且必须能满足充填工艺要求,为开发新型膏体充填材料,以广西百色州景煤矿为工程背景,使用取材方便、成本较低的红土代替粉煤灰,将其与煤矸石,胶结材料混合制成红土膏体充填材料。通过试验测量不同固体材料质量比,不同干料质量分数的红土膏体充填材料的坍落度、扩展度、泌水率,并使用RYL-600剪切流变仪进行单轴压缩试验,测其抗压强度与弹性模量,进而分析红土膏体充填材料的强度特性,以及材料配比与干料质量分数对其性能的影响规律。研究结果表明:同等条件下与传统粉煤灰型充填材料相比,红土型充填材料强度差别不大,并且红土具有成本低、取材方便以及对环境无污染等优势;干料质量分数对充填体强度影响最大,当为80%时性能最优;随着红土掺量增加,充填体强度会降低,数据显示,红土与水泥质量比在1∶1、1∶2、2∶1时均满足充填要求,矸石、红土、水泥质量比为6∶2∶1时,充填材料既符合膏体充填工艺要求,又能减少充填成本。     

综合机械化充填采煤

为了消除煤矿矸石山以及减轻对周边环境的影响,结合安全开采建筑物下大量压煤,进行了3种类型充填采煤试验。通过对不同充填介质材料实验研究,基本掌握了合理的充填材料配比,各种充填材料的压实度、流变性及风化性等力学特性;研发出采充一体液压支架充填与挤捣实装置和采充隔离密封机构等具有自主知识产权的核心技术;解决了固体输送系统中的大垂深大投量防堵、防冲击缓冲泄压等难题,研制了充填料配比、实时来料质量动态调整计算机智能控制系统;优化了充填工艺与系统成套装备等充填技术参数。     

采后充填固体充填材料力学特性测试研究

采用物理化学测试方法,检测分析了矸石与粉煤灰充填材料矿物成分、压实度、流变等力学特性,研究了不同配比条件下含水量、密度,影响充填材料压实度及流变特性时间相关特性曲线,得出了最佳压实度和密度的矸石与粉煤灰的混合比例及充填料变形主要在加载初期。     

沿空留巷巷旁充填材料选择及试验

通过对圆柱形试件、纯水泥砂浆试件、以及含矸率不同条件下的立方体试件进行抗压强度试验和试件压剪破坏全过程声发射事件动态监测。提出试件强度值的变化随着水灰比浓度的增加而有所降低,含矸试件强度要大于纯水泥试件;声发射的频数和能率与试件所受的荷载有某种关联,当应力逐渐增加时,试件的声发射频数和能率也逐渐增加,当应力在峰后逐渐降低时,试件的声发射频数和能率也逐渐降低。     

平煤二矿沿空留巷综合控制技术研究

 在庚20-F23070机巷开展沿空留巷之前,结合试验巷道的顶底板岩性,对巷旁支护进行了设计计算,同时确定了合理的巷内支护参数;介绍了巷旁充填工艺,确定充填材料为水灰比为1.5：1的高水速凝材料．工业性试验表明：巷旁支护体整体浇筑效果好,接顶效果好;在高强度锚杆、锚索支护下,巷内顶板的维护情况也较好;留巷效果达到了预期目的,为回采工作面快速推进和高产高效低成本生产创造有利条件。     

双组份巷旁充填材料的配制与性能研究

为了满足巷旁充填材料及时性、高强性以及密封性的要求,文章提出一种双组份巷旁充填材料,其由甲、乙2种干料加水搅拌后等量混合而成,甲料以硅酸盐水泥为基材,乙料以硫铝酸盐水泥为基材。利用正交试验分析了不同配比下材料的物理力学性能,试验结果表明最优水固比为0.8∶1,水泥∶粉煤灰∶膨润土∶河砂的质量比为1∶0.35∶0.20∶0.35时为优化配比。制备出的双组份充填材料凝固速度快,早期强度高,表现出比高水材料更好的力学性能,适合作为沿空留巷巷旁充填材料。     

不同水固比富水充填材料失稳破坏特征研究

为探讨在开采扰动作用下不同水固质量比富水充填材料失稳破坏时的特征与临界条件、水固质量比对富水充填材料变形特性的影响,通过蠕变、应力-应变等试验,研究了不同应力条件下不同水固质量比富水充填材料的蠕变性能及应力-应变特征,并得到了不同水固质量比充填材料失稳破坏的临界荷载。结果表明：富水充填材料在应力水平较小时,蠕变曲线有衰减阶段和稳定阶段2个阶段;当应力水平达到临界荷载时,蠕变曲线表现出3个阶段,衰减阶段、稳定阶段和加速阶段;水固质量比为1.7、2.0和2.5的充填材料失稳破坏的临界荷载分别为其28 d抗压强度的92%、90%和85%,临界荷载随着水固质量比的提高而降低;应力-应变关系曲线宏观上有4个阶段：初始变形阶段,弹性阶段,塑性变形阶段和破坏阶段;弹性模量随着水固质量比的提高而降低。     

粉煤灰巷旁充填胶凝材料的制备与机理分析

巷旁充填材料的性能对沿空留巷充填支护效果影响显著。文章通过单因素试验研究了石膏、石灰对粉煤灰巷旁充填胶凝材料早期及后期强度的影响;对胶凝材料硬化体进行了综合热分析和扫描电镜分析,探讨了粉煤灰巷旁充填胶凝材料的水化机理。通过试验研究发现粉煤灰胶凝材料中石膏、石灰均存在一个最佳掺量,制备出的胶凝材料早期强度高,后期强度稳定,适合作为巷旁充填材料的胶凝材料。     

浮选柱充填方式及其优化

分析了最常用的填料充填与筛板充填两种方式对浮选环境的作用,并指出：筛板充填整合了浮选柱内的流态和矿化环境,具有稳定气泡、提高浮选和矿化效率的作用.试验结果表明,柱体灰分梯度由充填前的1.62%/m提高到6.80%/m;填料充填可“清洗”泡沫层,降低精煤灰分,稳定泡沫层.提出了在浮选柱中下部采用筛板充填和精选泡沫区采用填料充填的混合充填方式,使浮选柱内真正形成符合矿物分选过程非线性变化的两种分选环境.通过充填方式的优化,提出了筛板充填和蜂窝管充填的混合充填方式.模拟结果表明：蜂窝管的强制性抑制使浮选柱内第2筛板高度处流体的径向分散完全消失,轴向速度已经基本平稳,实现了在较短距离内流体从紊流迅速过渡到“塞流”.     

基于遗传算法的矩形件排样问题求解

在分析了常用矩形件优化排样算法的基础上,提出了一种新的改进算法,在排样过程中加入旋转策略和改进了的向后搜索方案。将此算法作为一种解码方法,与遗传算法相结合来求解矩形件排样问题。算例表明了该算法能达到更好的排样效果。     

生物反应器处理煤矿瓦斯气体工艺填料的选择

为给生物技术处理煤矿瓦斯气体的反应器选择一种合适的填料,以净化处于略大于瓦斯爆炸范围的甲烷含量为0~20 %的甲烷与空气的混合气体为研究对象,采用实验室规模的生物膜填料塔,对陶粒滤料、蛭石以及生物挂膜陶粒3种填料的挂膜性能进行了比较.结果表明：陶粒滤料挂膜效果最差,反应器处理甲烷的能力也最弱,而以蛭石作为填料的反应器的抗冲击能力最差.相对于陶粒滤料以及蛭石而言,挂膜生物陶粒以其适宜的比表面积、粒径以及密度,用其作为填料的反应器能得到较大的处理甲烷能力以及较强的抗冲击能力,较适合作为处理煤矿瓦斯的生物反应器的填料.     

江西某红土镍矿冶炼炉渣作水泥混合材

研究了江西某红土镍矿冶炼炉渣作为水泥混合材使用的可行性。研究结果表明：炉渣放射性和浸出毒性远小于国家标准限值,不具有危险性,属于一般工业固体废物,作为建筑材料原料不会影响产品使用;炉渣火山灰活性合格,具有潜在的水硬性,是一种活性混合材;经稳定化处理后,掺加炉渣的水泥压蒸安定性合格,随着炉渣掺量的增加,水泥胶砂强度逐渐降低;对不掺炉渣和掺入30%炉渣的净浆28 d试块的XRD图谱和SEM图谱进行了分析,指出了对净浆试块性能产生影响的原因。