煤礦固體廢棄物膏體充填關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于膏體充填技術(shù)的“高安全性、高采出率、高效便捷、環(huán)境友好”及料漿穩(wěn)定性好、不離析、不沉淀、進(jìn)入采場后無需脫水、可實(shí)現(xiàn)長距離輸送等顯著優(yōu)點(diǎn)，成為21世紀(jì)綠色采礦技術(shù)的重要發(fā)展方向。本文依托深國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“煤層開采礦井突水機(jī)理與防治基礎(chǔ)研究”（51034003）、“973”前期研究專項(xiàng)“深部開采底板巖體性狀及高承壓突水災(zāi)害防治基礎(chǔ)研究”（2011CB411906）、山東省高等學(xué)?？萍加?jì)劃“控制地表塌陷固體廢棄物充填開采基礎(chǔ)研究

2、”（J11LE14），采用理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場取芯試驗(yàn)及實(shí)測等方法，對(duì)膏體充填材料、工藝、地表沉陷控制理論、充填效果等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）對(duì)岱莊煤礦膏體充填系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，提出矸石大棚、粉煤灰存儲(chǔ)輸配系統(tǒng)、破碎車間、落地矸石回系統(tǒng)、備用稱重系統(tǒng)、沉淀池清理等改造方案；提出先篩后破、矸石大棚、自溜或國產(chǎn)充填泵、PLC電控系統(tǒng)、普通耐磨鋼管組成的優(yōu)化工藝流程。
　?。?）針對(duì)長距離膏體充填管道

3、容易堵管及難清洗問題，研制了防堵管卸料閥門、管道壓力在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、管道自動(dòng)控制工藝閥；提出了長距離管道滿管自流清洗技術(shù)。
　?。?）研究了煤礦固體廢棄物選擇標(biāo)準(zhǔn)、來源、分類、礦物組成等；對(duì)膏體早、后期強(qiáng)度及輸送性能進(jìn)行分析；研究了以礦渣水泥作為膠結(jié)料、煤矸石作為骨料、粉煤灰作為細(xì)集料優(yōu)化配比試驗(yàn)，最優(yōu)結(jié)果水泥：粉煤灰：煤矸石1：4：6，質(zhì)量濃度為74％；對(duì)最優(yōu)配比膏體進(jìn)行了28d拉伸、單軸壓縮及常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)。
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4、4）以彈性地基梁理論和溫克爾假設(shè)為依據(jù)，建立了膏體充填采場覆巖結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，推導(dǎo)了膏體充填條件下以控制“下位頂板運(yùn)動(dòng)”為核心的覆巖初次和周期來壓公式；提出膏體充填地表沉陷預(yù)計(jì)公式并對(duì)充填支架合理初撐力進(jìn)行分析。
　?。?）現(xiàn)場取芯試驗(yàn)表明膏體力學(xué)參數(shù)離散性較大，彈性模量及泊松比偏低，膏體性能隨著孔深的增加而增加；原位強(qiáng)度和安全系數(shù)計(jì)算表明充填膏體能夠保持長期穩(wěn)定性。
　?。?）通過研制的充填體在線監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)字水準(zhǔn)儀從地下和