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。     

膏体充填相似材料配比及力学特征分析

根据某煤矿2351工作面的实际情况,对膏体充填的相似材料、配比及力学特征进行分析,得到了实验室相似条件下的充填材料P10的最优配比。     

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。     

风积砂似膏体煤矿充填材料特性试验研究

通过对风积砂的取样和试验,分析风积砂似膏体料浆的反应机理,再通过试验研究不同风积砂和辅料掺量对充填材料特性的影响。试验结果表明:风积砂主要成分为SiO2和Al2O3,粒径级配不良,随着风积砂掺量的增加,充填体的表观密度增加23.4%,材料成本下降至93元/m3,降低了25.6%;随着辅料掺量的增加,充填体28 d强度增加59.4%,结石率增加至109.5%,增加了23%,充填体表现为微膨胀。     

膏体充填开采条带煤柱充填体稳定性监测研究

为克服采用岩移观测的方式评价充填效果周期长、费用高、劳动量大等缺点,采用自主研发的采空区充填膏体在线监测系统对膏体充填体压缩量、受力情况和材料水化程度进行监测,利用其监测结果对充填效果进行评价.结果表明:膏体充填体最大压缩量为104.3 mm,压缩率约为3.85％,膏体骨料级配合理;膏体充填体最大应力为5.1 MPa,上覆岩层的弯曲变形较小;膏体充填体的水化温度最高达到54℃,水化反应第2d最为强烈,膏体充填体早期强度上升较快,并在提高充填工作面效益同时,膏体充填体也能较好地控制上覆岩层运动.     

破碎废石膏体充填材料性能试验研究

山阳秦鼎公司Ⅱ号矿体设计充填系统方案时,考虑到全尾砂含有氰化物,从环保和安全角度出发采用废石作为主要充填材料,并以此结合现场条件开展了以破碎废石为骨料的膏体充填材料性能试验研究。从不同配比的充填料浆下分别进行了塌落度试验、凝结时间试验和泌水率试验,最后结合充填试块的强度试验,为废石膏体胶结充填系统设计、设备选型和充填采矿法的实施提供了数据支持。     

煤矿膏体充填材料电阻率的测定试验研究

针对膏体性能,现阶段的大量实验室研究手段侧重于各组成化学成分以及各项力学性质。从测定膏体材料电阻率入手,开发了1套实时监测材料性能的新思路。电阻率的测定类似于侵蚀剂通过孔隙网络进入膏体内部,很好地模拟了膏体侵蚀剂浸透过程,从而探究膏体的初始性能。通过选取4类不同成分的水泥,共浇注了48个样品,证明了水泥类型和水灰比对膏体电阻率的影响;并应用单项方差分析以及Turkey’s测试验证了膏体电阻率随时间的变化趋势,并提出电阻率随时间演变的最佳拟合多项式,以便于估算膏体的长期电阻率。     

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。     

全尾砂碎石膏体充填材料试验研究

通过全尾砂碎石膏体充填材料的试验研究．初步确定了全尾砂碎石膏体充填料荣的合理配比和浓度．为碎石在膏体充填技术中应用提供有用的技术参数．也为矿山进一步进行生产试验提供可靠的试验依据.     

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%。     

煤矿膏体充填材料性能随龄期变化的试验研究

煤矿膏体充填材料(CPBM)由煤矸石、粉煤灰、水泥和水为原料混合而成。为了了解各原料的性质,对煤矸石和粉煤灰的矿物组成、化学成分进行了分析,对固定配比CPBM在不同龄期的抗压强度、孔隙率和电阻率性能进行了研究,测定和观测7,14和28 d的矿物成分和微观结构;针对抗压强度、孔隙率、电阻率和水化过程之间存在的相关性进行了深入探讨。结果表明:1)随龄期的增长,CPBM抗压强度增强,毛细孔减少,孔隙率降低,电阻率增长。2)CPBM原料之间进行水化反应和火山灰反应,生成物是氢氧化钙、C-S-H凝胶和钙矾石。氢氧化钙晶体只存在于7 d龄期的CPBM中,14 d和28 d并未发现氢氧化钙晶体,钙矾石在28 d时化学表达式种类和晶体数量较7 d和14 d时明显增多,并且钙矾石晶体结构随龄期增加呈细长状生长。3)水化反应和火山灰反应是CPBM性能随龄期变化的根本原因,并且性能之间存在着相互联系。     

粉煤灰膏体充填材料水化放热特性的微量热测试与分析

采用TAM Air等温微量热仪对8种配比的粉煤灰膏体充填材料的水化放热速率和水化热进行了微量热测试与分析。结果表明：粉煤灰膏体充填材料水化放热速率明显表现出起始、诱导、加速、快速降速、缓慢降速和稳定等6个阶段;随粉煤灰和煤矸石掺量的增加,水化诱导和加速阶段时间延长、但放热速率和水化热降低;在所测材料配比范围内,水胶比对水化放热速率无明显影响,而添加剂仅加速了水化诱导阶段的水化放热速率。基于测试结果,在不考虑与外界热交换的理想条件下,计算出纯水泥、水泥∶粉煤灰=1∶3+添加剂和水泥∶粉煤灰∶煤矸石=1∶3∶5+添加剂等3种材料充填体7 d温度升高的理论预测值分别为69,22.9和10 ℃。     

新型矸石膏体充填材料研究与应用

采用X射线衍射分析(XRD)、实验室分析与现场工业性试验相结合的方法,从煤矿充填开采原料的组成及其特点着手,以外加剂的基本特性为着眼点,研究开发了针对充填开采的复合改性剂,并从充填材料的流动性、稳定性以及强度特性等方面进行了研究与分析,达到了取消充填材料粉煤灰的用量,降低成本的目的。     

充填体主动接顶膨胀材料性能试验研究

充填接顶是充填采矿工艺的重要工序,其效果关系到矿石回采安全性及回收率。为解决目前充填采场接顶率低的难题,本文提出了充填体主动接顶技术。经试验研究,在充填料浆中添加与其相匹配的自膨胀材料,利用其自膨胀功能使充填体体积增大,可实现采场充填体主动膨胀接顶。通过开展自膨胀充填料浆的流动性能和自膨胀充填体的强度试验,并借助扫描电镜(SEM)分析充填体的微观结构,确定了广东某铅锌矿充填接顶的技术参数,在充填料浆浓度为73%、灰砂比为1∶4、膨胀材料添加量为3%时,充填体体积膨胀率为22%～23%,充填体强度约2.0MPa,满足接顶充填工艺要求。     

尾矿砂膏体充填材料毛细吸水特性试验研究

采用ISAT法与吸水动力学法测试膏体充填材料的毛细吸水特性与孔结构变化情况,结果表明:增大粉煤灰与水泥用量均能降低膏体充填材料的表层毛细吸水性,且粉煤灰的效果更显著;增大粉煤灰与水泥用量均能降低充填体的平均毛细孔径;水泥用量增加,尾砂充填体的孔径均匀性系数减小,且均匀性系数随粉煤灰掺量的增加先增大后减小;确定粉煤灰最优掺量,适当增大水泥用量,能够优化膏体充填材料的孔结构,保证其耐久性能。