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。     

矸石膏体充填材料物化特性与配比试验研究

以岱庄煤矿矸石膏体充填为例,开展了煤矸石、粉煤灰等材料物化性能及优化配比试验。试验结果表明:岱庄煤矿二级破碎的矸石粒径分布基本符合要求;粉煤灰颗粒较粗,球状玻璃微珠量少,对管道润滑作用一般;配比试验表明p10可作为本次试验的优化配比结果,即胶结料∶粉煤灰∶煤矸石为1∶4∶6,质量浓度为74%。     

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。     

煤矿高浓度胶结充填材料配比研究

为得到煤矿高浓度胶结充填材料的合理配比,在分析煤矿充填开采特点、煤矿对充填材料要求及高浓度胶结充填现状的基础上,分别研究了以粉煤灰、煤矸石、普通硅酸水泥及水为主要充填材料在未添加与添加外加剂时的合理质量配比。结果表明:未添加外加剂时,普通硅酸水泥、粉煤灰、煤矸石、水在质量配比10%∶20%∶50%∶20%时充填材料所形成的充填体效果较好,在该配比的基础上添加普通硅酸水泥质量8%的外加剂,制成的料浆浓度为79%,该充填料浆流动性好,不沁水,无离析,坍落度为280 mm,28 d后抗压强度达5.2 MPa,达到了较好的充填效果。     

煤矿高浓度胶结充填材料配比优化分析

汾西矿业有限公司新阳煤矿的高浓度胶结充填材料主要由煤矸石、粉煤灰、水泥和水4部分组成。针对高浓度胶结充填材料配比的优化,为了减少试验次数,提高实验的精确程度,对实验数据采用正交试验法进行处理。结果表明:当粉煤灰∶水泥∶煤矸石为2∶1∶4.8,料浆浓度为78%时,高浓度充填料浆坍落度为252 mm,泌水率为4.9%,充填体28 d强度为4.21 MPa,可以满足煤矿充填开采要求。     

井下矸石泵送充填物料配比的试验研究

为解决矿井矸石的地面排放问题,实现矸石在井下直接泵送充填至采空区,在华丰煤矿进行了井下试验研究。采用正交试验方法研究矸石的破碎粒度、物料浓度和水泥添加量对井下矸石泵送系统的泵送和充填效果以及充填成本的影响。试验表明,矸石破碎粒度的大小对矸石膏体的可泵性影响显著,水泥的添加量对矸石膏体的抗压强度和充填成本影响明显。根据试验所确定的矸石破碎粒度、水泥添加量及质量浓度的最佳组合,利用该系统实现了普采工作面的有效充填,为井下矸石处理提供了一个新途径。     

矿山充填煤矸石破碎工艺优化研究

根据煤矸石的物理特性和破碎机的性能,提出利用颚式破碎机进行粗碎,锤式破碎机进行中细碎的设计方案。依据岱庄煤矿膏体充填开采,进行煤矸石破碎机的选型优化设计。保证破碎后的煤矸石粒径在允许的范围内波动,降低了破碎矸石的能耗,对充填系统煤矸石的破碎有一定指导和借鉴意义。     

煤矸石膏体充填材料的试验研究

为了提高村庄下的压煤采出率和保护环境,采用煤矸石膏体充填采矿法解放村庄下煤炭．通过正交试验和线性回归,得出影响煤矸石膏体充填体强度和坍落度的因素及回归函数．结果表明：组成膏体充填材料的煤矸石,胶结料,粉煤灰及膏体质量浓度对强度均有不同程度影响,煤矸石对充填体的后期强度影响显著,胶结料对充填早期强度影响较显著,粉煤灰对充填强度影响不显著．煤矸石在加工成直径小于25mm后,还需进一步分级．提高细颗粒矸石加量和降低质量浓度可提高膏体的坍落度和可泵性,胶结料和粉煤灰对膏体的可泵性影响不如煤矸石和质量浓度影响显著．     

煤矸石和粉煤灰制多孔材料的试验研究

重点研究煤矸石和粉煤灰制多孔材料的配方 ,同时对煤粉和氧化剂的用量进行了试验。并得出煤矸石和粉煤灰在制多孔材料中的用量可达 60 %以上 ,为煤矸石和粉煤灰的综合利用开辟了新途径。     

用粗磷尾矿制备胶结充填材料

为解决湖北三宁矿业挑水河磷矿选厂重介质作业尾矿直接堆存存在的污染环境和土地占用等问题,在对该尾矿进行性能测定的基础上,开展了将其作为胶结材料用于充填采矿的可行性试验。结果表明：磷尾矿颗粒表面粗糙,有害元素含量低,可以作为胶结材料;磷尾矿为骨料制备的充填体不同龄期抗压强度均随灰砂比和料浆浓度增加而增强,但料浆浓度对充填体抗压强度影响相对较大;充填料浆坍落度、坍落扩散度和稠度均随灰砂比和料浆浓度增大而增大。为进一步降低胶结材料成本,还进行了粉煤灰部分替代水泥作为胶结材料的可行性正交试验。结果表明：粉煤灰的添加有利于充填体强度的增高,尤其是后期强度的增长;充填料浆坍落度随灰砂比、料浆浓度和粉煤灰掺量增大均先增后减,且影响程度由强到弱依次为灰砂比>料浆浓度>粉煤灰掺量。由于粉煤灰颗粒粒度细,且部分颗粒呈球形,使其在料浆中可以发挥滚珠轴承效应,减小了磷尾矿颗粒之间的摩擦力,进而提高了料浆的和易性;粉煤灰内部空隙多,随着粉煤灰掺量的增加,需水量也随之增大,导致充填料浆的黏稠性增大,阻碍了料浆中骨料的移动,进而使得坍落度和稠度随粉煤灰掺量增加呈现先增后降的规律。试验确定的胶结材料最佳配比为灰砂比0.250、料浆浓度80%、粉煤灰掺量1.00。利用粉煤灰和粗磷尾矿进行胶结充填具有显著的经济、环境和社会效益。     

尾砂充填料浆的配合比试验研究

尾砂用于矿山充填,料浆配合比参数的确定是关键。介绍了某矿山尾砂自流充填砂浆配合比参数的试验研究过程,提出了满足矿山生产条件的尾砂砂浆配合比。     

煤矿井下矸石充填技术与地面减沉效果

井下矸石充填开采不仅利用了矿井产生的矸石,而且采出了部分被压煤炭,较适用于建筑物下压煤开采,是实现煤矿绿色开采的重要途径之一。结合某矿巷道充填开采,采用计算机数值模拟技术,对煤矿巷道充填开采巷道间煤柱稳定性进行研究,选出较合理的煤柱留设宽度。根据实测结果,巷道充填开采实际充填率在80%左右。对某矿开采区域,采用巷道充填开采和条带开采2种方案进行进行预测,巷道充填开采地表沉陷效果较为显著。     

采煤塌陷区煤矸石回填复垦技术

利用废弃煤矸石回填采煤塌陷区建筑用地,是一条矿区综合治理的有效途径,既减轻了煤矸石对环境的污染,又降低了地基建设成本。运用室内试验与工程实践相结合的方法,对煤矸石的物化性质、力学性质、工程性质等进行研究分析,初步建立了煤矸石回填建筑用地可行性分析、复垦场地选址、复垦场地规划、回填标高与覆土厚度确定、回填地基处理、复垦分区与施工、地基承载力检测等一套完整的复垦体系。结果表明:在进行矸石回填地基处理时,宜选择已经稳沉的区域,避免二次变形对地基稳定性的影响;对项目区分区、分块进行施工,提高矸石利用率;在地基处理时,采用分层回填、多次振压处理的方法,经振动压实处理后,煤矸石地基的承载力远远大于天然土地基,完全能够满足建筑工程需要。     

煤矸石梯形条带充填采空区可行性研究

煤矸石充填采煤技术能用于低成本、安全、高效回收“三下”压煤和煤柱资源,有效循环利用矿区矸石是绿色开采的关键。提出了梯形条带充填采煤岩层控制的等价采体理论。进一步对梯形充填体的尺寸确定和稳定性进行了分析。分析表明：充填体的稳定性随采深和采高的增大而减小,随充填体截面尺寸的增大而增大;梯形充填方式适用于采高较小的中薄煤层开采,密实充填方式更适用于采高较大的厚煤层深度开采。