膏体充填技术现状及其应用研究
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探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用摘要:在煤矿采空区开采的过程中,膏体填充技术发挥着重要的作用。
膏体充填开采技术是煤矿开采行业的重要技术形式,膏体充填开采技术有利于优化煤矿生产环境,避免塌陷、滑坡等安全事故,促进煤矿开采效率的提高。
煤矸石、粉煤灰等均是膏体充填开采工艺中的重要材料,诸如此类固体废弃物的应用价值得以充分发挥,避免资源浪费问题,与节能环保、经济高效的生产理念相契合。
本文首先分析膏体充填开采的必要性,其次探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用,煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径,以供参考。
关键词:煤矿开采;采空区;膏体充填开采;效果评价引言煤基固废充填开采技术是实现绿色低碳开采的重要代表性技术,在地表沉陷控制、生态环境保护、矿山固废处置与利用、绿色低碳减排等方面最优显著的技术优势。
煤基固废充填开采技术实现煤炭安全开采的同时从源头上解决了地表沉陷、地下水流失、瓦斯排放、土地占用损害等难题,同时也减少了运输、提升等工序,节能降碳效益十分显著。
煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,顺应“碳达峰、碳中和”战略,有利于促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展。
1膏体充填开采的必要性(1)膏体充填既可以解决煤矿矸石污染环境问题,也可以节省矸石处理费用。
(3)可以提高煤炭资源采出率,防止煤炭资源的永久性浪费。
(4)村庄搬迁难度大,征地困难,膏体充填开采可以实现不搬迁开采,同时可以防止地表塌陷坑的出现,保护农田。
2膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用2.1工艺流程分析在实际进行煤体开采时,通常情况下,包括了多项采煤环节。
比如针对现有的工作面,需要进行扩帮回采。
在此基础上,还需要开展联合支护工作,并在工作面之上,完成条带掘进,才能更好地发挥膏体充填开采技术的价值。
膏体充填开采技术工艺流程如下:首先,结合工作面实际情况,开展条带掘进施工,为提升掘进面的工作效率,需要采用综掘自动化掘进巷道,从而尽可能减轻施工人员劳动强度从中采掘更多煤炭资源,避免出现资源浪费问题。
膏体充填工艺的经济效益膏体充填工艺是指将膏体类物质填充到包装容器中的一种生产工艺。
膏体充填工艺广泛应用于食品、化妆品、医药等行业,具有方便使用、保持产品质量稳定、延长产品寿命等优点。
下面将从经济效益的角度分析膏体充填工艺所带来的好处。
首先,膏体充填工艺能够提高生产效率。
相比于手工充填,自动化膏体充填设备能够以较高的速度连续进行生产,大大提高了生产效率。
一台自动化充填设备可相当于多名工人的生产能力,节约了人力成本,并且能够更好地满足市场需求。
其次,膏体充填工艺能够降低产品损耗。
自动化充填设备能够精确控制膏体充填的量,减少溢出或不足的情况,降低了产品的损耗。
同时,由于充填过程中的密封性能,还能够避免产品受到外界环境的污染,确保产品质量。
此外,膏体充填工艺还能够减少原材料的使用量。
自动化充填设备能够根据产品的要求,精确控制膏体的充填量,避免过量使用原材料。
这不仅能够节约原材料成本,还能够减少原材料的浪费,达到更加可持续的生产目标。
另外,膏体充填工艺能够提高产品的包装质量。
自动化充填设备能够保证膏体填充的均匀性和一致性,避免出现包装不平衡或者不完整的情况。
这样既提高了产品的外观品质,也提高了消费者的满意度,增强了品牌形象。
此外,膏体充填工艺还能够降低产品包装的成本。
由于自动化充填设备能够精确控制充填量,避免过量使用包装材料,减少了包装材料的消耗。
同时,自动化设备也能够更好地适应各种包装容器,减少了更换包装的成本。
最后,膏体充填工艺还能够提高企业的市场竞争力。
自动化充填设备能够提高生产效率、保证产品质量和包装质量,提高了企业的生产能力和产品份额。
这样能够降低生产成本,提高产品质量,提高企业的竞争力,有利于在市场上获得更多的销售机会。
综上所述,膏体充填工艺的经济效益体现在提高生产效率、降低产品损耗、减少原材料的使用量、提高产品的包装质量、降低包装成本和提高企业的市场竞争力等方面。
因此,在膏体类产品的生产过程中,充填工艺的应用是非常有益且具有重要意义的。
煤矿新型膏体充填材料性能及其应用研究膏体充填开采是绿色开采技术的重要组成部分,是解决煤矿开采环境问题的理想途径,是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。
固体废物膏体充填不迁村开采主要由三部分组成,即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。
充填材料是膏体充填技术的核心,对充填质量的优劣、充填成本的高低以及充填开采控制地表沉陷的效果起着决定性作用。
为此,论文通过实验室试验、理论分析及现场试验,对煤矿膏体充填材料的性能及应用进行了系统的研究,取得若干创造性成果。
利用工作面顶板岩层变形破坏规律与理论,从保证工作面安全以及高效开采的需要出发,分析了充填体保持自稳以及及时有效支护直接顶对早期强度的要求,充填体作工作面假顶条件下保证顶板稳定性对后期强度的要求;利用条带开采煤柱承载能力计算方法,从保证充填体维持上覆岩层长期稳定性需要出发,提出了长壁间隔充填法对后期强度的要求,得出了早期与后期强度计算公式。
分析了保证膏体料浆正常输送,提高充填接顶率,减小地表下沉对料浆流动性能要求。
研制出以矿渣、石膏、石灰为主体质高价廉的新型胶凝材料(简称SL),介绍了SL胶结料的优点,就物理力学特性与普通水泥进行了比较,试验分析了SL胶结材料强度与细度及养护龄期的关系。
通过XRD、SEM化学分析方法,对SL胶结材料的水化反应机理进行了研究,试验分析判断了早期与后期的水化产物,并对胶结料特有的亲泥性能以及在极少用量条件下具有较强固结能力进行了理论分析。
对用作煤矿膏体充填原材料的煤矸石、粉煤灰、黄土的物理化学性质进行了系统的论述,提出了含泥量较大的煤矸石与劣质粉煤灰用于煤矿充填的技术途径,探讨并提出了煤矿膏体充填其它原材料的来源与解决途径。
试验分析了充填材料强度、坍落度、泌水率、剪切应力及表观粘度与相关因素间的规律。
针对强度与影响因素间复杂的非线性关系,应用神经网络建立了充填材料强度预测的数学模型。
研究了充填材料单轴与三轴力学性能。
膏体充填技术现状及其应用研究发表时间:2017-04-11T16:19:40.527Z 来源:《基层建设》2017年1期作者:高伟平[导读] 从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面,对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。
四川科技职工大学四川成都 610101摘要:充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物,在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势,研究与发展膏体充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。
从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面,对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。
关键字:膏体充填技术;现状;措施1膏体充填材料的现状膏体充填材料的强稳定性使其抵抗分层、离析的能力较强,应用过程中即使在密闭的管道中静止数小时,也不会发生沉淀、分层、离析等现象,应用管道输送不易发生堵塞。
膏体充填料浆的质量浓度高75%~82%,一些料浆在添加骨料后质量浓度可达到88%,而传统的低浓度充填料浆其质量浓度不超过65%。
正是膏体浓度大,其屈服切应力及塑性黏度比较强,必须通过外力克服料浆自身的屈服应用才能流动。
其在管道中的流动状态为结构柱塞流,在整个管道中进行整体平推运动,同一横截面上浆本流动速度为常数,浓度、流速基本不会发生改变,因此稳定性更高。
膏体充填开采的料浆具有较强的可塑性,可保证料浆在管道输送过程中具有较强的抵抗变形能力,每个断面上的颗粒结构均可抵抗错位变形,虽然在通过管道的弯管、接头等部位是形状有所改变,但是其基本结构、成分等均未发生变化。
膏体充填料浆不沉淀、不离析、不脱水,即使质量浓度较高也不会影响其可输送性。
膏体料浆中包括细粒级物料,比如粉煤灰,使用这些物料作为骨料,可保证骨料粒径在35mm以下,大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。
充填前无须进行复杂的隔离,也不用建设过滤排水设施,不仅不会影响采煤工作面的结构,而且充填水也不会对井下环境造成污染。
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨摘要:条带膏体充填采矿技术是一种重要的地下采矿方法,它通过将膏体充填到采矿空间中,实现对矿体的稳定支撑和回收。
这种技术在矿业工程中得以广泛应用,为矿山开发和资源利用带来了新的思路和机遇。
基于此,本文章对采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用进行探讨,以供参考。
关键词:采矿工程;条带膏体充填采矿技术;应用要点引言条带膏体充填采矿技术基于高流动性和可塑性的膏体,可以在地下挖掘过程中填补空隙并形成支撑结构。
该技术具有较高的填充效率、资源利用和环境保护的优势,适用于各种采矿工程和地下工程项目。
然而,该技术的应用仍面临着一些技术挑战和工程难题,需要进一步研究和实践来完善和提升其应用效果。
1条带膏体充填采矿技术的原理条带膏体充填采矿技术是一种在采矿过程中利用粉状或浆状材料将空隙区域填充并形成支撑结构的方法。
条带膏体是一种由水、填充剂和添加剂组成的混合物,具有较高的流动性和可塑性,可以填充各种大小和形状的空隙。
条带膏体在固化后能够形成坚硬的填充体,具有足够的强度和稳定性,可以提供支撑和加固地下空间。
通过将条带膏体注入到待充填区域,可以有效地管理地下空隙,并预防由于开采引起的地面沉陷和裂缝的产生。
条带膏体充填可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料,实现资源的综合利用和环境保护。
2条带膏体充填采矿技术的优势和局限性2.1优势条带膏体充填采矿技术可以利用废弃物、尾矿和其他可回收材料进行填充,实现资源的综合利用和环境保护。
充填技术能够有效填充开采后的空隙,减小地面沉陷和裂缝的产生,降低对地表建筑物和基础设施的影响。
通过填充空隙并形成支撑结构,充填技术可以最大限度地提高采矿效率,减少资源浪费。
充填体具有较高的强度和稳定性,可以加固和支撑地下空间,减少地质灾害风险,改善工作环境安全。
相比传统采矿方法,条带膏体充填采矿技术产生的环境污染更少,对水、土壤和空气等自然资源的影响更小。
2.2局限性条带膏体充填采矿技术涉及到膏体配制、注入控制和固化等多个环节,技术要求较高,操作较复杂,需要专业的设备和技术支持。
无人机巡视系统操作界面以及所拍摄的图片中国设备工程 2024.03(上)图1 地面系统工艺流程图(1)矸石破碎子系统设计。
矸石破碎子系统主要负责矸石的存储、运输、破碎、筛分,为充填站生产提供合格的矸石粉;配比搅拌子系统主要负责原料的存储、给料、称量,是配制搅拌膏体的生产线。
矸石破碎加工系统设计在矸石棚内,包含原矸存储功能,选用系统移动锤式破碎站为主体,矸石破碎系统能力200t/h。
膏体搅拌配比泵送系统包含搅拌配比子系统及泵送子系统,其中搅拌配比子系统搅拌能力不低于满足充填泵送系统的能力。
泵送子系统选用一配备一台应急泵。
84研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2024.03(上)向井下工作面输送,是自动化泵送的控制平台。
视频监测子系统主要负责充填系统关键环节的视频监视复核,是提高系统可靠性的重要组成部分。
管路闸阀监控子系统主要负责充填系统管路压力的远程监测及闸阀的远程控制,是预防事故及快速处理的重要组成部分。
生产管理系统主要负责第1~5项子系统的生产管理系统,包括用户权限管理、订单管理、仓容\仓料名管理、配方管理、设备参数管理、历史报警、历史趋势和用户操作追溯。
集控系统应急反应操作系统主要结合充填工艺和管路监测压力,对出现配料不足、管道压力过高等等突发情况进行应急操作。
数据接口和远程服务系统主要负责充填系统和企业层信息的数据接口要求,远程服务可以更快、更准确地为现场提供解决处理问题方案。
上述8个部分相互配套,协同运行,共同构成自动控制及监测系统的整体。
按照膏体充填生产工艺要求,需要在实现膏体充填设备全流程监控的基础上,具备更多自动化、信息化、智能化的特征。
自动化:充填全流程控制。
基于PLC 和组态软件的过程控制系统在矿山充填行业已较为成熟,除具备传统组态系统的界面、报警、归档、参数配置功能,项目将实现过程控制(即从原料到充填工作面)自动化,井上充填制备订单式一键启动,井下阀门远程监控,井下液位自动检测,全流程可视化的集控系统,保障生产过程全天候安全、稳定、高效运行。
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用探讨摘要:随着采矿工程的不断发展和矿产资源的日益枯竭,寻求高效、可持续的采矿方法成为迫切的需求。
条带膏体充填采矿技术作为一种新兴的采矿方法,在提高矿石回收率、改善岩体稳定性和减少环境影响等方面显示出巨大潜力。
本文旨在探讨该技术的应用,并分析其中的挑战与应对策略。
深入了解该技术的基本原理,以及其在不同矿山条件下的应用案例对于推动采矿工程的创新发展具有重要意义。
关键词:条带膏体充填采矿技术;矿石回收率;岩体稳定性引言近年来,随着采矿行业的快速发展和全球矿产资源的日益减少,寻找高效、可持续的采矿技术成为当务之急。
条带膏体充填采矿技术作为一种新兴的方法,得到了广泛关注和应用。
该技术通过将膏体充填材料注入采空区,提高了矿石回收率,并且具有改善岩体稳定性和减少环境影响的潜力。
本文将探讨近年来该技术在采矿工程中的应用,并着重讨论其中所面临的挑战及相应的应对策略。
深入研究和理解该技术的实施,在提升采矿效率和可持续发展方面具有重要意义。
1.条带膏体充填采矿技术的定义和基本概念条带膏体充填采矿技术是一种在采矿工程中广泛应用的方法。
该技术通过将膏体充填材料注入采空区或采矿巷道中的空间,填充矿石中的空隙,形成稳定的支撑结构,以提高矿石的回收率和改善岩体稳定性。
膏体充填材料通常由水泥、石灰和粉煤灰等成分组成,并利用输送系统将其灌注到所需的位置。
膏体在固化和硬化后形成坚实的充填体,使得采矿区域能够承受地压力和保持稳定,从而实现安全高效的采矿过程。
该技术在提高矿石回收率、改善岩体稳定性和减少环境影响方面具有重要意义。
2.采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用2.1条带膏体充填采矿技术在提高矿石回收率方面的应用条带膏体充填采矿技术在提高矿石回收率方面具有显著的应用优势。
通过将膏体充填材料注入采空区或采矿巷道中,填充矿石中的空隙,可以有效地回收和利用原本无法开采的矿石。
充填体的固结和硬化过程使得废弃采空区变得坚硬稳定,形成支撑结构,从而避免了资源的浪费和环境的破坏。
中国膏体技术的发展现状与趋势
近年来,随着中国药物技术的不断发展,膏体技术已经成为中国药学领域的重要技术,在中药和西药的制剂中都有广泛的应用。
目前,中国膏体技术的发展现状主要有三个方面:
一是膏体制剂技术的发展。
近些年来,膏体制剂已经成为中国药学领域的一大发展方向,从制备技术、质量控制、药物分析等方面都取得了显著进步,同时,在膏体制剂中也应用了许多新技术,如膜复合技术、脂质纳米技术等,进一步提高了膏体制剂的有效成分的释放性和稳定性。
二是膏体技术的药物开发。
膏体技术在药物开发中发挥着重要作用,膏体技术可以改变药物的结构和性质,同时可以有效提高药物的活性和稳定性,提高药物的生物利用率,提高药效,增加药物的安全性。
三是膏体技术的药物制剂研究。
近年来,膏体技术在药物制剂研究中发挥着重要作用,膏体技术可以改变
药物的结构和性质,同时可以提高药物的溶出速率和稳定性,同时也可以提高药物的生物利用率,提高药效,减少毒性。
从上述分析可以看出,中国膏体技术的发展现状已经取得了长足的进步,同时也可以看出膏体技术在未来的发展趋势,即以改善药物的生物利用率和药物的安全性为目的,不断改进膏体技术,提高药物的有效成分的释放性和稳定性,最大限度地发挥膏体技术的潜力,为临床治疗提供更有效的制剂,从而实现药物的有效利用。
膏体充填开采沿空留巷技术国内外研究现状摘要:通过研究膏体充填综采沿空留巷围岩活动特征、充填体滞后阻力,围岩应力场演化规律,揭示中厚煤层膏体充填综采沿空留巷围岩结构运动特征,据此形成针对性的沿空留巷围岩控制技术,指导沿空留巷工程实践的开展,对提供煤炭资源采出率、减少巷道掘进量,以及实现Y型通风、治理瓦斯超限等难题、推动我国无煤柱护巷技术的进步,具有极为重要的理论意义和实践价值。
推行沿空留巷,不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义,而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标,增产、增盈减亏的主要途径之一,文章分析了膏体充填开采沿空留巷技术的国内外研究现状。
关键词:煤层开采;膏体充填;沿空留巷0引言我国是煤炭生产和消费大国,长期以来煤炭在我国的能源结构中一直占主导地位,从1998~2008年煤炭在我国一次能源消费中所占比例始终在70%以上,2012年我国的煤炭消费量达到24.27亿t,占我国能源消费总量的67.1%,预计在今后20年内煤炭依然是我国的主要能源,且在能源消费结构中所占比例达65%左右。
我国煤炭储量虽然很多,然而人均占有量很少。
我国95%以上的煤炭资源靠井工开采,在煤炭开采中每年新掘巷道约2万km,其中采区顺槽进尺约占2/3以上,绝大部分采区顺槽长期以来一直沿用留煤柱护巷。
留煤柱护巷虽然短期内对防治窜风、自然发火起到一定作用,但造成煤炭资源的浪费。
因此,研究区段不留煤柱,实现无煤柱护巷、提高煤炭回收率和降低巷道掘进率,对矿井安全生产、增加经济效益和社会效益都具有十分重要的意义。
工作面采用膏体充填处理采空区使得基本顶运动特征、覆岩变形演化规律及其力学机制与垮落法处理采空区有显著不同,同时也区别于部分充填沿空留巷基本顶三角块的回转运动形式。
其特殊的上覆岩层活动规律也给巷道支护带来新的问题,开采引起的支承压力也区别于垮落法开采,沿空巷道的受力环境和围岩控制要区别与常规的沿空巷道,且沿空留巷一侧为煤帮,另一侧为充填体,属于大变形围岩,同时还要承受掘进和采动的采场应力的影响。
煤矿膏体充填开采工艺研究摘要:近些年来,我国社会发展对各类能源的需求量持续增加,虽然我国一直致力于开发新型能源,但煤炭、石油等依旧会是未来一段时间我国最广为使用的能源类型。
因此,为了更好的满足市场需求,我国进一步加大了煤矿开采的力度。
为了开采许多特殊条件的煤炭资源,越来越多的新技术得到应用。
本文将就煤矿膏体充填开采工艺进行研究。
关键词:煤矿开采;膏体充填开采工艺;工作面充填前言:我国煤炭资源储量丰富,但是其中的很大一部分积压在建筑物、水体或是道路之下。
为了更好的满足新时期市场需求,我国开始探索这部分煤炭资源的开采之路。
充填法开采是煤矿开采技术的革命性创新,其独有的巷道开拓和采空区处理等方法使得积压煤炭资源的开采成为可能。
煤矿膏体充填开采是充填开采技术的一部分,对其进行研究具有重要意义。
1.充填开采及煤矿膏体充填开采工艺概述1.1充填开采的定义和分类充填开采即是指利用机械或是爆破的方法对矿物进行开采,同时对采空区域进行物料充填,最大程度的降低开采作业对上层覆岩的扰动,避免地面沉降等不良现象的发生[1]。
当前阶段,充填开采在我国已经经历了几十年的发展,形成了内容丰富的充填开采技术体系,其中包含了多种充填方法,在煤矿开采作业中得到了不同程度的应用。
以主体充填材料以及输送过程中相态的差异为依据,可以将充填开采分为水砂充填开采、膏体充填开采、矸石充填开采、高水材料充填开采等方法。
而以充填系统动力的差异为依据,可以将其分为风力充填开采、机械充填开采、水力充填开采等方法。
此外,以充填量和充填范围占据采出煤层的比例为依据,可以将其分为全部充填和部分充填两种类型[2]。
1.2膏体充填开采法介绍膏体充填开采是将粉煤灰、煤矸石等材料加工制成牙膏状浆体,通过管道输送充填到煤矿采空区域的煤炭资源开采方法。
该方法具有充填材料凝固时间长、材料成本低等优点。
下图为膏体充填系统,主要包括原料破碎系统、混合系统、管路系统以及检测控制系统等多个部分构成。
膏体充填技术现状及趋势吴爱祥;王勇;王洪江【摘要】Paste backfill technology appears with the key backfill equipment breakthrough and the underground mining requirement,and then is rapidly promoted and applied in our country.With the application of this technology gradually mature, it is moving toward a fine research direction to improve the backfill quality and reduce the backfill cost.Definition of paste backfill,and its process characteristics and technical advantages are successively described.The development history of paste backfill technology at home and abroad,and its application status are introduced.The research status on new binder,dewatering of full tailings,paste rheology,multi-field property and micro-property of hard paste are analyzed,respectively.Meanwhile,two paste backfill systems at Xinjiang Jiashi Copper Mine and Zambia Chambishi Copper Mine are demonstrated.Finally,the devel-opment tendency of paste backfill technology in China is proposed.%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。
《煤矿采空区粉煤灰膏体充填材料性能实验研究》篇一一、引言随着我国煤矿开采的不断深入,采空区的处理成为了一个重要的研究课题。
为了确保煤矿安全、环保和经济的可持续性发展,采用粉煤灰膏体充填技术成为了采空区处理的重要手段。
本文将针对煤矿采空区粉煤灰膏体充填材料的性能进行实验研究,为该技术的进一步应用提供理论支持和实践指导。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用的主要材料为粉煤灰、水泥、水以及一定比例的添加剂。
其中,粉煤灰作为主要充填材料,具有成本低、来源广泛等优点;水泥用于提高充填材料的强度和稳定性;添加剂则用于改善充填材料的性能。
2. 实验方法(1)按照一定比例将粉煤灰、水泥和添加剂混合,加入适量的水,搅拌均匀,制备成膏体充填材料。
(2)将制备好的充填材料分别进行力学性能测试、稳定性测试、固化时间测试等。
(3)对实验结果进行数据分析,得出结论。
三、实验结果与分析1. 力学性能测试通过压力试验机对充填材料进行抗压强度测试,得出充填材料在不同龄期下的抗压强度。
实验结果显示,粉煤灰膏体充填材料在龄期为90天时,抗压强度达到最高值。
随着龄期的延长,充填材料的强度逐渐稳定。
2. 稳定性测试通过对充填材料进行沉降和泌水率的测试,得出充填材料的稳定性。
实验结果表明,本实验制备的粉煤灰膏体充填材料具有良好的稳定性,能够满足采空区处理的要求。
3. 固化时间测试通过观察充填材料的凝结时间,得出充填材料的固化时间。
实验结果显示,本实验制备的粉煤灰膏体充填材料具有较短的固化时间,能够快速固化,提高工作效率。
4. 数据分析与结论通过对实验数据的分析,可以得出以下结论:(1)粉煤灰膏体充填材料具有较高的抗压强度和稳定性,能够满足采空区处理的要求。
(2)本实验制备的充填材料具有较短的固化时间,能够提高工作效率。
(3)添加剂的加入可以改善充填材料的性能,提高其强度和稳定性。
四、讨论与展望本实验研究了煤矿采空区粉煤灰膏体充填材料的性能,得出了一些有意义的结论。
膏体充填技术现状及其应用研究
摘要:充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物,在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势,研究与发展膏体
充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。
从膏体充填理论技术
研究和充填设备应用与发展方面,对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内
容进行了总结。
关键字:膏体充填技术;现状;措施
1膏体充填材料的现状
膏体充填材料的强稳定性使其抵抗分层、离析的能力较强,应用过程中即使
在密闭的管道中静止数小时,也不会发生沉淀、分层、离析等现象,应用管道输
送不易发生堵塞。
膏体充填料浆的质量浓度高75%~82%,一些料浆在添加骨料
后质量浓度可达到88%,而传统的低浓度充填料浆其质量浓度不超过65%。
正是
膏体浓度大,其屈服切应力及塑性黏度比较强,必须通过外力克服料浆自身的屈
服应用才能流动。
其在管道中的流动状态为结构柱塞流,在整个管道中进行整体
平推运动,同一横截面上浆本流动速度为常数,浓度、流速基本不会发生改变,
因此稳定性更高。
膏体充填开采的料浆具有较强的可塑性,可保证料浆在管道输送过程中具有
较强的抵抗变形能力,每个断面上的颗粒结构均可抵抗错位变形,虽然在通过管
道的弯管、接头等部位是形状有所改变,但是其基本结构、成分等均未发生变化。
膏体充填料浆不沉淀、不离析、不脱水,即使质量浓度较高也不会影响其可输送性。
膏体料浆中包括细粒级物料,比如粉煤灰,使用这些物料作为骨料,可保证
骨料粒径在35mm以下,大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。
充填前无须
进行复杂的隔离,也不用建设过滤排水设施,不仅不会影响采煤工作面的结构,
而且充填水也不会对井下环境造成污染。
而传统的水砂充填需要进行专门的过滤
排水,并且排水过程中料浆中的固体颗粒可能会被带出,井下排水、清理沉淀等
工作量也有所增加。
膏体充填料浆初凝时间短,而且可以根据煤矿的实际情况对料浆的配方进行
调整,材料的初凝时间、初凝强度及终凝强度也会发生改变,可以保证料浆在更
短的时间内对围岩产生支撑力,最大限度上延缓围岩变形,保证下阶段工作可及
时进行。
2某煤矿膏体充填开采技术应用实例
2.1充填方案设计
该煤矿膏体充填工作面与普通综合工作面布置基本相似,工作面沿倾斜方向
上方为材料巷,可起到通风、运料、行人的作用;运输巷则布置在工作面沿倾向
下方,运输巷实现沿空留巷,以作为下工作面材料巷使用。
充填管路通过地面钻
孔或井筒下井后沿运输巷布置,工作采用充填专用液压支架进行防护,两巷用单
体液体支柱进行防护。
充填前要用清水充分润湿输浆管,直至清水到达充填工作
面为止;安排专业技术人员巡视充填管路,排除跑漏液现象,保持管路畅通。
地
面制浆站开始下放充填膏体。
完成割煤后从工作面按照自下而上的顺序撤回支柱,撤换完毕后在充填巷道两端砌筑厚度约0.6m的挡浆墙,墙四周掏槽深度至少在0.3m以上,如果煤壁松软,则要注意加大掏槽深度;挡墙位于下出口的位置则要良好密闭,以免发生漏水、跑浆。
墙外支设一排单体液压支柱,注意支柱与挡浆
墙之间必须保持0.2m的间隙,中间再用木板加实,以免发生墙体倾倒或跑浆漏
浆的现象;充填上出口砌筑挡浆墙时,要注意预埋注浆管及出气管。
最后再对管
路进行彻底检查,包括管路、阀门等,以保证不漏浆;充填前后要对管路、阀门
等进行清管,工作面上、下两巷均设置沉淀池。
2.2选择充填管路
(1)干路充填管:该煤矿干路充填管选择KMTBCr28双金属耐磨钢管,其具
有较好的耐磨、耐腐蚀、耐冲击性能。
在确定浆体流速及管道内径时要注意,煤
矿的充填能力要求大于金属矿山,故该煤矿设计充填系统充填能力Qj=150m3/h,且由膏体充填料浆流动性能实验可知,该煤矿骨料选择河砂及粉煤灰,故料浆水
力坡降较小,约为同等条件下金属矿山高浓度充填料浆的一半左右,故充填系统
设计流速为每秒1.8m。
(2)充填管路附件选择:在选择充填管路附件时首要考虑其耐压性,干线管
路法兰、旁通管法兰选用公称压力10MPa的钢制法兰或钢制法兰盖,才能保证整个充填系统运行的可靠性。
除法兰外充填管路的附件还包括柔性连接器、三通、
闸阀等管路附件,要求干线管路上的附件承压能力至少在10MPa以上,而工作面管路附件的承压能力则至少在2MPa以上。
选择充填管路附件时要注意,充填弯
管会增加料浆输送时的局部压力,且在管路内径相同的条件下,弯管弯曲半径越小,局部阻力就越大,而膏体的质量浓度较高,如果弯曲半径过小可能会导致堵塞,因此在保证井下条件适合、弯管加工工艺可靠的前提下,尽量取弯曲半径最
大值。
(3)工作面管路布置:在本研究煤矿中,干线管总长600m,充填管长2m,8根钢管之间设置一个法兰三通进行连接,方便在堵管时可及时处理;工作面充
填管总长100m,为管径DN180的柔性管。
从工作面充填管间隔一定距离分支出
来布料管,主要作用是向充填点判断料浆,布料管选择特塑造钢复合管DN150,
每根管长1.5m,间隔10m布置一根。
3膏体充填技术的优化措施
3.1提高膏体配料质量
要保证充填过程中不发生料浆堵管,最基本的要求即膏体配比符合工程标准,在了解料浆构成原理的基础上保证料浆合理的流动性及可泵性。
料浆的构成主要
是由各组成物流决定的,由实验数据可知,料浆的配料中至少要包含15%以上的
小于20μm的粒级含量,这是保证料浆流动性的必要条件。
一方面,膏体充填料
浆的骨料以矸石为主,矸石的粒级合理才能保证料浆的可泵性及强度性能,因此
在矸石的破碎加工过程中,要求矸石粒度必须低于25mm,这一点与金属矿山的
粒度要求有很大不同。
在煤矿中矸石粒度极限大可以降低加工矸石的成本,且加
工过程中振筛处理矸石时不易发生黏结、堵塞;矸石粒度极限越大,工作面隔离
就越容易,隔离墙的准备时间也可大大缩短,提高了充填效率。
由大量实验可知,料浆的骨料矸石粒度在25mm以内不仅不会影响其输送性能,而且料浆也不会发
生分层、泌水的现象,可更好地满足充填工艺要求。
另一方面,料浆中所包含的
粒度5mm以下的颗料至少占到30%的比例,最高不超过50%,保持在40%最适宜。
如果料浆采用泵压进行长距离输送,则要求其分层度小于2.0cm,在这种技
术条件下即使料浆在管道中有发生静置,也不会影响后续的输送。
因此膏体充填
料的配比要具有较好的流动稳定性,充填强度要与安全生产要求相符,并具有较
强的可泵性及流动性。
3.2充填材料及料浆的制备
料浆的制备是降低堵管发生率的重要因素。
一方面,要对充填物料的配比进
行严格控制,搅拌液位、流量保持平稳。
煤矿膏体充填材料包括骨料、胶凝剂及
各种化学添加剂,其中胶结料掺量按照一般混凝土的概念属于“极贫”混凝土,因
此用量极少,可以按照设计浓度参考材料的配比制备符合要求的充填料浆;以达
到控制回采工作面地表沉陷的预期目标。
另一方面,要保证料浆制备原材料供应
的持续性,特别是在自动化程度较高的泵送系统中,要制备高质量的料浆,就必
须有稳定的物料供应。
实际生产中,砂浆含水量不同,过渡砂仓料位不同,渗入
物料也不同,故物料给料可能存在一定的不稳定性,并且管道自流输送过程中可
能会掺入杂物而发生问题。
因此料浆的输送要选择更高品质的双螺旋输送机,在
输送前先对原料进行活化搅拌制浆,再投入砂浆搅拌筒。
这种方法可有效避免下
灰口糊死的问题。
搅拌机选择更高品质的双螺旋搅拌机,其包括双搅拌轴、搅拌
叶片,主要驱动装置为2个液压马达。
搅拌站的设计要遵循简单、便于控制的原则,可采用批次配料的方法,在静态条件下称取各种物料,选择先进的、稳定性
强的高精度称重传感器,以提高配料的精确性。
结束语
总之,煤矿开采会带来诸多的环境问题,其中煤矿开采沉陷区即为重要表现
之一,因此煤矿开采沉陷区的回填处理是保护生态环境、维持生态平衡的重要途径。
充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分,也是解决建筑物下大量压煤
开采的重要途径。
参考文献
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