粗粒径分级尾砂级配改性与似膏体充填新思路

小铁山矿立式砂仓分级尾砂充填系统建设历史久远,分级尾砂颗粒较粗、细粒径成分缺失,导致充填料浆泌水量大、水泥分层离析严重、充填成本高,通过添加粉煤灰改性粗颗粒分级尾砂的级配,实现了组合料似膏体充填,显著提高了充填质量和效果。

全尾砂物理化学性质及其似膏体充填试验

小铁山选矿厂产出的全尾砂粒径级配较细,-400目以下颗粒占比达到45%左右,通过对全尾砂物理化学性能进行测定,并提出用全尾砂与粉煤灰组合料浆似膏体充填工艺替代现有分级尾砂充填工艺,可以简化选厂供砂工艺、改善充填料浆颗粒级配、减少水泥流失,并有效解决小铁山矿分级尾砂颗粒级配差的问题。

深井似膏体充填管道的输送特性

基于某金属矿深井开采充填料浆管道输送系统运行的工程实例,对充填料浆管道输送的动力学过程进行模拟分析。采用GAMBIT软件建立超深、超长似膏体管道输送二维动态模型,并在此基础上运用FLUENT双精度解算器进行分离隐式模拟。结果表明:管道输送的阻力损失值小于重力产生的压力,可以实现自流输送;充填料浆在自流输送和工作流速为3.4 m/s的条件下,在弯管处得到最大速度为3.94 m/s,水平段最大速度为3.74 m/s,均满足稳定性要求。通过残差曲线监测所有相关变量的完整数据,证明模拟结果可靠,由此分析得出充填料浆管道输送系统安全可靠。

风积砂似膏体机械化充填保水采煤技术与实践

针对榆阳煤矿垮落法开采导致萨拉乌苏组含水层破坏的严重问题,开发了风积砂似膏体机械化充填采煤技术。充填材料以风积砂为骨料,以碱激发粉煤灰为胶结剂,实验确定了配比为水砂比1∶1.3,质量浓度72%,初始流动度达到210 mm;提出料浆管路输送局部阻力损失计算方法,通过现场自流输送实验,得出单位长度弯头阻力损失为沿程阻力损失的4.26倍,确定了14.9大倍线自流输送管路内径,流量设计精度提高10%以上;采用充填站双制浆系统地下设备池模式,制浆能力达360 m3/h,运行能耗低;提出工作面充填空间整体密闭新方式,密封布消耗量仅为传统挂袋方式的40%。工业性实验表明,采空区充填率达98.5%,工作面无明显来压现象,顶板淋水量小于2 m3/d,地表最大下沉38 mm,满足保水开采要求,且与同类技术相比成本和生产效率均取得较大突破。

似膏体充填建筑物下采煤可行性探讨

对结合某矿目前的开采条件,突破煤矿充填的禁区———胶结充填,从似膏体充填材料的组成和力学特性、充填开采引起的地表移动与变形以及充填成本等几个方面,分析探讨了似膏体充填建筑物下采煤的可行性。

似膏体粘弹塑性流变模型与流变方程研究

以浆体流变力学、粘弹性力学为基础 ,通过对似膏体充填料浆的微观结构分析 ,建立了其广义粘弹塑性流变模型 ,推导出流变方程的一般表达式 ;通过稳态和动态剪切条件下流变特性和流变参数的测试 ,得出了似膏体充填料浆的流变方程 .研究结果为浆体输送的管路设计、阻力计算和参数优化等提供了理论依据 ,也为似膏体和其它高浓度 (质量分数 )浆体输送的管道损坏机理以及解决措施的研究提供了新思路和新方法 .

不同质量浓度下阴离子型聚丙烯酰胺对似膏体流变参数的影响

以某铅锌银矿全尾砂浆恒定剪切流变实验为例,探讨不同质量浓度下,APAM添加前后似膏体流变参数的变化,并分析影响机理。结果表明:APAM使砂浆更加稳定;APAM增大砂浆的切应力和表观黏度值;质量浓度越大,砂浆的平衡切应力和平衡表观黏度增大值越大,随剪切速率的增加,平衡切应力和平衡表观黏度增加幅度减小。随剪切速率增加,APAM高分子破坏程度加大,"桥连"对流变参数的作用情况增强;随质量浓度增大,APAM高分子对流变参数的影响程度加强,随剪切速率的增加,流变参数的增大值减小。

似膏体充填料浆配合比的实验研究

为达到似膏体充填料浆流动性好,强度高且成本低的要求,通过实验进行了料浆配合比的研究。结果表明:在实验范围内,强度随凝石含量的增加而线性增加,塌落度随粉煤灰含量的增加先增加后减小,在粉煤灰含量为24%时达到最大值。最终确定的料浆配合比技术上可行,经济上合理。本文对推进充填采矿技术的发展具有重要意义。

似膏体管道输送弯管段浆体流动数值模拟研究

论文对似膏体充填料浆在管路输送的弯管段动态特征进行了数值模拟的研究,确定了似膏体料浆相关物理参数,选择了适合似膏体料浆的管道输送数学模型,利用FLUENT模拟获得了弯管段压力场、速度场的分布特征,并将模拟结果与理论计算进行了对比分析。研究结果对似膏体管路输送实验和实践有一定的指导意义和实用价值。

风积沙似膏体煤矿充填材料的研究及应用

为在我国西北矿区实现充填材料的本地化,考察了当地广泛存在的风积沙作为充填骨料对充填体性能的影响。实验室试验结果表明:随着风积沙掺量的增加,充填体强度和结实率变化不明显,充填材料成本逐渐降低;随着辅料掺量的增加,充填体的7 d强度变化不明显,28 d强度和结实率均逐渐提高,充填体密度逐渐降低,充填辅料可以为充填材料提供碱性环境、减少泌水和充填体干缩,从而保证充填体的接顶率;随着料浆浓度的提高,料浆表观黏度和剪切应力均逐渐提高。工业试验显示,在w(水泥)∶w(辅料)∶w(粉煤灰)∶w(风积沙)=1∶1.6∶10∶12,料浆浓度为70%时,充填体工作面14 d内平均强度迅速增长至4.35 MPa,充填体的长期强度稳定在5 MPa以上,近水平煤层条件下充填率达到98.5%,强度发展和后期强度的稳定性都能满足支撑上覆岩层的压力的需要。钙矾石在充填体中呈针状、柱状结晶结构相互交错,形成致密的网络结构,可以促进充填体早期强度迅速提高;大量水化产物在粉煤灰颗粒表面堆积包裹,连同其他絮凝状胶凝将风积沙颗粒等胶结包裹成整体、致密的网络结构,可以使充填体强度保持长期稳定。试验结果对解决充填材料需求与供应不均衡、采煤效益与充填成本不均衡等问题具有重要意义。

似膏体自流充填工艺在孙村煤矿的应用

山东孙村煤矿已进入深井开采阶段。为最大限度地回收留设的保安煤柱及解决煤矸石排放问题,进行了煤矸石似膏体自流充填试验研究。试验结果表明,可以制备出合乎设计要求的煤矸石似膏体,并能实现膏体自流充填。采用煤矸石似膏体自流充填工艺既经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持。

似膏体料浆流变特性及其影响因素分析

似膏体充填是一种新型的充填采矿模式在流变特性实验的基础上,对以凝石作胶凝材料的似膏体充填料浆的流变模型和流变参数影响因素进行了研究。建立了似膏体料浆的流变模型。并对似膏体料浆浓度、粉煤灰含量、凝石含量、料浆温度等因素对流变参数的影响作了定性与定量分析,揭示了其影响规律。结果表明,似膏体料浆近似呈宾汉塑性体。似膏体料浆浓度和粉煤灰含量对其流变参数有显著性影响,料浆浓度78%和粉煤含量20%是优化的料浆配制参数。

APAM对全尾似膏体及其管道输送流变特性的影响

为探究添加阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)前后,全尾似膏体浆料及其管道输送的流变特性,构建考虑屈服应力、稠度系数和流变指数的屈服伪塑性体流变模型,并推导管道输送的沿程阻力计算公式。以某铅锌银矿质量分数为70%的全尾似膏体浆料为例,进行6组室内恒定剪切流变试验,对比添加APAM前后浆料的切应力和表观黏度的变化,并预测沿程阻力。研究结果表明:添加APAM后,浆料的平衡切应力和平衡表观黏度均大于添加APAM前,且剪切速率越大,浆料的平衡切应力和平衡表观黏度增加比例越小;添加APAM后,浆料的沿程阻力损失比添加APAM前多13.16%。

尾砂作骨料的似膏体料浆流变特性实验研究

在流变特性实验的基础上 ,对尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型和流态进行了研究。结果表明 ,尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型近似于宾汉塑性体 ,料浆在管路输送中呈层流流态。通过分析 ,提出了在本实验条件下充填料浆的合适浓度和溢流尾砂添加比例。

似膏体充填水体下采煤技术实践

充填采煤法既能有效控制开采沉陷又可提高煤炭资源回收率,成为近年来"三下"(建筑物下、水体下、道路下)压煤开采的有效方法和发展方向。结合公格营子煤矿水体下似膏体充填采煤技术的应用实践,研究了充填材料的组成和配比、充填系统和充填采煤工艺,分析了水体下充填采煤的技术效果和经济效益。实践表明,充填效果良好,充填率达到90%以上,井下涌水量由原来的350m3/h减少到现在的150m3/h,大大改善了井下安全生产条件,可解放煤量300万t。

似膏体巷式充填采煤技术及应用

结合公格营子煤矿水体下压煤似膏体巷式充填开采的实践,介绍了似膏体充填材料的组成与配比及充填工艺流程,研究了巷式充填采煤的工作面布置方式、充填巷掘进充填顺序和支护方式、巷道充填工艺;分析了巷式充填开采的地表下沉和井下涌水控制效果及经济效益。实践表明,地表沉降得到有效控制,地表下沉系数仅为3.5%;井下涌水量由350 m3/h减小到150 m3/h,大幅改善了井下安全生产条件,可解放压煤量300万t。

似膏体充填料浆流型和流态的研究

通过流变特性实验和分析,研究了以河砂和粉煤灰作骨料的似膏体充填料浆流型和流态。结果表明,河砂和粉煤灰作骨料的似膏体充填料浆流变模型近似于宾汉塑性体,料浆在管路中的流动呈层流状态。从料浆的流动性、均质性和脱水率考虑,适宜的料浆浓度为77%～78%,料浆中粉煤灰的合适含量为20%左右。

似膏体充填工作面覆岩运动规律研究

为研究似膏体充填开采覆岩运动规律,采用自行研发的矿压传感器对曹庄煤矿81006似膏体充填工作面进行矿压观测,得到了81006工作面超前支承压力分布规律、充填体内垂直应力及已充填区域内顶底板移近量。结果表明:超前支承压力影响范围为10 m左右,煤壁前方应力场为单一的弹性应力分布;已充填区域内顶底板最大移近量为104 mm,充填体压缩率约为5.2%;充填体内应力计进入稳定状态后应力为15.06 MPa,与原岩应力13.75 MPa相近,充填体接顶效果较好,充填体可以支承上覆岩层的全部质量;工作面充填后,矿压显现较弱,覆岩较稳定,达到预期效果。

矿山充填工艺技术的发展及似膏体充填新技术

文章回顾了充填工艺技术的发展历程 ,分析了各种充填方式的利弊 ,并对管道输送特性、充填效果进行了定性比较。结合现代充填发展趋势 ,提出了似膏体充填新思想 ,论述了似膏体充填的关键技术及研究思路 。

湿排粉煤灰似膏体充填采空区试验研究

为了确定湿排粉煤灰似膏体充填的关键技术参数,通过湿排粉煤灰物理化学试验、膏体充填配比试验及现场工业试验,研究了湿排粉煤灰的物理化学特性、膏体充填配比参数和工业试验运行参数。结果表明,湿排粉煤灰松散干密度为0.85 g/cm3,管道输送性能良好,渗透系数为8.52×10-4,脱滤水较困难,单位沉降量与压力关系曲线比较平缓,凝固后沉缩率较低,含有一定量的活性SiO2和Al2O3成分,具有一定的胶凝特性。当m（水泥）∶m（粉煤灰）=1∶8-1∶10、质量分数为62%-65%时,初凝时间180 min,28 d强度大于1 MPa,现场工业试验历时45 min,充填质量分数稳定在60%-64.5%,充填系统运行平稳,初期强度达到工业要求。湿灰作为似膏体充填骨料在华泰矿业首次得到成功应用,充填材料成本为50-57元/t。