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(kāi)采是解決我國(guó)“三下壓煤”難題的最佳途徑之一。經(jīng)過(guò)近30年的發(fā)展,我國(guó)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(guò)程。超高水材料是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研發(fā)的一種礦用充填材料,具有早強(qiáng)快硬、單漿流動(dòng)性好、初凝時(shí)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(diǎn),是目前解決“三下壓煤”難題,實(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采的一種理想的充填

2、材料。
　　我國(guó)因煤炭開(kāi)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(duì)環(huán)境造成了很大的污染。將這類(lèi)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(shí)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(lái)源、灰矸比、水溫、漿體質(zhì)量濃度、煤矸石的粒級(jí)

3、組成等都對(duì)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(jí)組成>溫度>煤矸石與煙道灰的來(lái)源。煤矸石的化學(xué)成分及礦物組成對(duì)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(duì)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(duì)骨料漿體的影響就越小。同時(shí)得出骨料漿體的適宜工程條件為:水溫20℃、煤矸石粒級(jí)組成0-6 mm、煤矸石產(chǎn)地(XZJH)、煙道灰種類(lèi)(陶二電廠(chǎng)煙道灰2＃)、灰矸比1:1或2:

4、3,對(duì)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(shí)間及單軸抗壓強(qiáng)度。研究結(jié)果表明:影響混合漿體的黏度特性及初凝時(shí)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(duì)混合漿體的黏度值的大小有影響,對(duì)混合漿體黏度隨時(shí)間的變化規(guī)律無(wú)影響。混合漿體的黏度隨時(shí)間的變化規(guī)律為:開(kāi)始時(shí)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(shí)間內(nèi)達(dá)到初凝。
　　通過(guò)對(duì)適宜條件下的混合漿體初凝時(shí)間及其固結(jié)體強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度;細(xì)顆粒的煙道灰用量過(guò)多有降低強(qiáng)度的作用;固結(jié)體強(qiáng)度隨著時(shí)間的增加逐漸增大,但是增大的幅度會(huì)越來(lái)越小,且28 d及以后固結(jié)體的強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定。
　　結(jié)合實(shí)際采礦充填需求,最終得出超高水復(fù)合灰