骨架式膏体充填采空区试验研究

结合观台矿的钻孔资料,对村庄下压煤进行了研究.采用相似材料模拟试验,对普通膏体充填与骨架式膏体充填的减沉效果进行对比,得出骨架式充填的减沉效果好于普通膏体充填.又通过计算机数值模拟,对全部垮落法、普通膏体充填和骨架式膏体充填处理采空区后引起的地表变形进行预测,得出对采空区进行充填能大幅度减少地表沉陷,采用骨架式膏体充填可以实现村庄下压煤开采后不破坏地表建筑物的目的.     

煤矸石凝石似膏体充填材料的制备及其性能

针对煤矸石大量堆存引起严重的生态环境问题的现状,在仿地成岩凝石思想指导下,以实现煤矸石的大宗高效利用为目的,开展了煤矸石凝石似膏体充填材料的制备及其性能研究。在研究煤矸石物相组成及热力学特性的基础上,研究了煤矸石凝石似膏体充填材料的物理性能和力学性能,并对比研究了水泥混凝土和以煤矸石凝石似膏体充填材料为胶凝材料的混凝土的耐久性能,结果表明,煤矸石凝石似膏体充填材料具有较好的力学性能和耐久性能,可以作为胶凝材料用于矿区似膏体充填。     

两种似膏体充填胶结料结构与性能比较分析

当前似膏体充填方法中常用的胶结材料有水泥与似膏体专用胶凝材料,为了更好地展现两种材料各自的性能与区别,采用了SEM电镜扫描、XRD衍射分析、单轴以及三轴应力—应变试验方法,在化学结构、微观结构、物理性能以及充填体的力学性能等方面对两种材料进行了比较与分析,发现似膏体专用充填胶凝材料与水泥固化机理完全不同,其微观结构较水泥更加致密;由似膏体专用胶凝材料制成的充填体的力学性能优于相同条件下的水泥。     

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。     

充填膏体长期稳定性研究

针对目前膏体充填技术在控制地表沉陷中难以保持充填膏体长期稳定性的问题,现以岱庄矿煤炭膏体充填为研究背景,采取现场取芯和室内试验的方法,研究了充填膏体与该矿3煤的力学特性,并进行了对比分析,在此基础上运用理论分析研究了充填膏体长期稳定性。研究结果表明,充填膏体与煤的原位强度分别是为4.06 MPa和3.39 MPa,两者相差不大,充填膏体可置换出条带开采遗留的煤柱;充填膏体弹性模量为409.70~1036.044MPa,平均为701.93 MPa,该值较大,有利于充填膏体保持长期稳定性;条带充填膏体的安全系数为5.8,远大于充填体稳定性安全系数2.0,可保证充填膏体长期稳定性。相关研究对评价充填效果和指导安全生产具有重要的意义。     

矸石膏体充填料浆力学性能实验研究

该文在分析岱庄煤矿矸石膏体充填原料选择来源的基础上,根据岱庄煤矿3上煤层条带煤柱回收对膏体充填材料的要求具体选择材料性能参数,并通过对矸石膏体充填料浆流动性能、可泵送时间、静置泌水率、单轴抗压强度等力学性能的实验研究,探索在岱庄煤矿充填原料条件下的材料配比,实现条带煤柱的安全回收。     

煤矸石膏体巷旁充填材料的研究

煤矸石膏体充填材料由煤矸石、粉煤灰、PL膏体胶结料和水组成.在目前PL膏体胶结料基础上,通过正交设计试验,改变煤矸石、膏体胶结料的用量,调整水灰比,测定充填材料的坍落度和抗压强度(1 d、3 d和7 d),在满足沿空留巷所需的力学性能条件下,得出了一种较为合理的配比方案,以及确定合理配比的方法,为煤矸石膏体巷旁充填材料的选择与应用提供了科学的依据.     

国外膏体充填基础理论研究综述

膏体充填是将尾砂、胶结剂和水进行优化组合,配制成的牙膏状胶结体,通过管道以柱塞流的形态输送到充填采场。膏体充填与以往浆体充填相比有很多技术优势,如早期强度大有利于缩短充填时间,充填所需水泥用量少降低采矿成本等等,受到了世界各地现代矿山企业的青睐。本文基于对膏体充填技术发展史的回顾,总结了过去30年内世界各地对膏体充填技术研究的新进展,得出以下结论:膏体的充填材料成分及粒度分布对膏体的流动性能及力学性能有显著影响,膏体的配料中-20μm颗粒的含量必须大于15%;膏体属于结构流体,具有较高的屈服应力和黏度,管道输送速度小于1m/s,明确膏体的流动特性和如何降低屈服应力是其输送系统的关键;采场中充填后内部应力变化复杂,产生拱效应,由于拱效应的影响使充填强度大幅升高,在充填设计中需考虑拱效应以降低充填成本。     

膏体充填技术现状及趋势

膏体充填技术是充填关键设备突破和井下采矿需求共同发展的产物,该技术在我国得到迅速推广应用。随着膏体技术应用逐渐成熟,其正朝着精细化研究方向发展,旨在提高充填质量、降低充填成本。叙述了膏体充填概念、工艺特点及技术优势,介绍了膏体充填技术在国内外的发展历程和应用现状。对新型胶凝材料、全尾砂脱水技术、膏体流变学、硬化膏体多场性能和膏体微观性能等热点方向研究现状进行了分析。同时,对新疆伽师铜矿和赞比亚谦比希铜矿膏体充填系统做了介绍。最后,提出了膏体充填技术在中国的发展趋势。     

煤矿膏体充填材料力学变形性能的试验研究

力学变形性能的研究在煤矿膏体充填材料压缩变形研究中居于十分重要的位置。通过实验室正交试验,得出了膏体充填材料的弹性模量、横向应变、纵向应变和泊松比,并首次利用数字图像测量软件绘制了材料在单轴压缩过程中的全应力-应变曲线和泊松比曲线,为选择最佳配比的充填材料提供依据。     

尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

矸石粉替代粉煤灰膏体充填材料性能研究

针对传统煤矿膏体充填材料对粉煤灰的需求量较大、成本较高的问题，研究矸石粉替代粉煤灰作为辅料时的膏体充填材料性能，采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型的建立，分析水掺量和水泥掺量对膏体充填材料流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明：随着水泥掺量的增加，充填料浆流动性缓慢下降，同龄期抗压强度也持续缓慢增加，且1～3d变化较明显，3～28d变化较小|水掺量是影响流动性的主要因素，尤其是对充填料浆的扩展度的影响最为明显，随着水掺量的增加，同龄期抗压强度在显著减少，且龄期越长，结果越为明显。综合分析得出最优配比为15%水泥掺量，23%水掺量的充填材料，既满足充填强度要求也满足膏体的流动性要求。     

膏体置换煤柱充填体承载特性及工作面支护强度研究

以山东能源集团岱庄煤矿2351膏体充填置换条带煤柱工作面为例,对井下充填体承载特性及工作面支护强度进行了研究。在分析膏体充填开采顶板运动特征的基础上,建立了膏体充填开采顶板稳定性力学模型,推导出了膏体充填开采工作面支护强度力学关系式。结果表明:膏体的力学性质离散性较大,强度较高,弹性模量和泊松比偏低,在低围压下膏体即表现出典型的塑性强化特性。充填采场上覆岩层主要存在裂缝、离层和弯曲下沉,不存在垮落带。充填体上分布的垂直应力既不是大小相同的水平线,也不是类似于条带煤柱上的马鞍形分布,而呈现出波浪形分布,自充填完成至覆岩运动稳定,充填体受力未出现突变现象,是一个逐步增大并趋于稳定的过程。2351膏体充填工作面现选用的充填式液压支架虽可有效地控制顶板下沉,但未能发挥所选支架的效能,还可进行适当优化。     

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．     

氟石膏改性高水粉煤灰复合充填材料性能研究

为了制备低成本充填材料,满足山西省推行绿色采矿试点工作中提出的因地制宜推广充填材料、矸石不升井等绿色采煤技术的要求,利用氟石膏、粉煤灰、煤矸石等废弃矿物资源,制备高水粉煤灰复合充填材料,并对其坍落度、泌水率、力学性能进行了研究;通过XRD和SEM手段对复合材料水化矿物组分及微观结构进行了研究;利用分子动力学软件模拟复合材料力学性能。研究结果表明：该复合材料流动性良好,强度增长速率快,28 d抗压强度可达4.96 MPa;显微观察复合材料结构致密,孔隙较少;复合材料成本低至78元/m³;复合材料分子模型在NVT系综下模拟,水化硅酸钙的弹性模量比钙矾石高,随着水化硅酸钙的增加,复合材料的力学性能更优。     

膏体充填技术研究

淄博矿业集团许厂煤矿建筑物下压煤问题十分严重,为提高建下煤炭资源采出率,采用膏体充填的方法进行开采。对膏体材料所需矸石进行粒度分析,并通过流动性试验和泌水率试验确定各项材料的配比。该文简单介绍了充填系统。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

沿空留巷巷旁墙体稳定性多因素影响分析

通过总结近些年研究所取得的成果,结合数值模拟和现场实践经验,重点分析了充填材料力学性能、墙体几何参数、顶板岩层结构、回采速度等因素对巷旁墙体结构稳定的影响机理及效果,得出高水速凝材料和膏体材料充填墙体具有很好的承载特性、不同地质条件下墙体宽度最优值不同以及施工质量等对巷旁墙体稳定性会产生很大影响等结论。