摻混煤矸石與煙道灰制超高水灰渣充填材料的研究.pdf

1、礦井充填開采是解決我國“三下壓煤”難題的最佳途徑之一。經(jīng)過近30年的發(fā)展,我國礦山充填工藝經(jīng)歷了廢石干式充填、水砂充填、混凝土膠結(jié)充填、細(xì)砂膠結(jié)充填、廢石膠結(jié)充填、高濃度全尾砂膠結(jié)充填、膏體泵送膠結(jié)充填及超高水材料充填的發(fā)展過程。超高水材料是由中國礦業(yè)大學(xué)研發(fā)的一種礦用充填材料,具有早強快硬、單漿流動性好、初凝時間可調(diào),生成的固結(jié)體不收縮,體積應(yīng)變小,在三向受力狀態(tài)不可壓縮等優(yōu)點,是目前解決“三下壓煤”難題,實現(xiàn)綠色開采的一種理想的充填

2、材料。
　　我國因煤炭開采、利用等造成的固體廢棄物如煤矸石、煙道灰等堆積現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,對環(huán)境造成了很大的污染。將這類固體廢棄物與超高水材料復(fù)合進(jìn)行礦井充填,一方面可以改善環(huán)境,同時也可以進(jìn)一步降低超高水材料的成本。
　　本文首先研究了煤矸石與煙道灰作為超高水材料骨料的基本特性,考察了煤矸石與煙道灰形成適宜濃度漿體的影響因素,得出了骨料漿體的最佳輸送條件。研究表明:煤矸石與煙道灰的來源、灰矸比、水溫、漿體質(zhì)量濃度、煤矸石的粒級

3、組成等都對漿體的黏度特性有影響。各影響因素按顯著性由大到小分別為:漿體質(zhì)量濃度>灰矸比>煤矸石的粒級組成>溫度>煤矸石與煙道灰的來源。煤矸石的化學(xué)成分及礦物組成對骨料漿體黏度特性的影響與相應(yīng)煤的變質(zhì)程度有關(guān),與煤矸石相對應(yīng)煤的變質(zhì)程度越高,煤矸石中化學(xué)成分及礦物成分對骨料漿體的影響就越小。同時得出骨料漿體的適宜工程條件為:水溫20℃、煤矸石粒級組成0-6 mm、煤矸石產(chǎn)地(XZJH)、煙道灰種類(陶二電廠煙道灰2＃)、灰矸比1:1或2:

4、3,對應(yīng)的漿體質(zhì)量濃度范圍分別為:72％~74%、76%~77%。
　　其次研究了煤矸石、煙道灰與超高水材料復(fù)合后的混合漿體的黏度特性、初凝時間及單軸抗壓強度。研究結(jié)果表明:影響混合漿體的黏度特性及初凝時間的因素按顯著性由大到小分別為:水料比>灰料比>水溫>灰矸比,但是這四種因素只對混合漿體的黏度值的大小有影響,對混合漿體黏度隨時間的變化規(guī)律無影響?；旌蠞{體的黏度隨時間的變化規(guī)律為:開始時混合漿體的黏度較小且變化不大,初凝前20

5、min左右混合漿體的黏度迅速增大并在短時間內(nèi)達(dá)到初凝。
　　通過對適宜條件下的混合漿體初凝時間及其固結(jié)體強度的研究,結(jié)果表明:水料比及灰矸比越小,灰料比越大,混合漿體固結(jié)體的強度就越大;減少用水量、增加超高水材料用量可以提高固結(jié)體的強度;細(xì)顆粒的煙道灰用量過多有降低強度的作用;固結(jié)體強度隨著時間的增加逐漸增大,但是增大的幅度會越來越小,且28 d及以后固結(jié)體的強度逐漸趨于穩(wěn)定。
　　結(jié)合實際采礦充填需求,最終得出超高水復(fù)合灰