REQUIREMENT OF FLUIDITY OFHIGH WATER CONTENT MATERIALS FOR THE GETWAY-SIDE BACKFILLING TECHNIQUE

Through analyzing the effects of water consumption, diameter of solid particle, and flow vefority on the fluidity of high water content material slurry, the relatinnship among the fluidity, the isotropy of the slurry, and the pumping facilities applied in getway-side backfilling has been found. And the requirment of fluidity of high water content material for the design of getway-side back filling technique is put forward in the paper.

Creep Property of Solidifying Backfill Body of High-Water Material

On the basis of the creep test of bigh-water materisl solidifying backfill body(abb. HW body), This paper discusses its creep properties- The visco-elasto-plastic model, which shows the creep properties of HW body, is developed, and the creep contitutive equations are deduced. The visco-elastoplastic model is proved by the experiments and practice.

基于低标硫铝酸盐水泥熟料的高水材料物理力学性能及应用

为解决高水材料充填成本高、物理力学性能差等问题,选用低标硫铝酸盐水泥熟料为主要原料,通过物理试验探究了低标硫铝酸盐水泥熟料高水材料在不同外加剂剂量、水灰比、水温下的物理力学性能,并通过工艺性试验测试了实际应用效果。研究结果表明:(1)不同条件下高水材料物理力学性能不同的主要原因在于其钙矾石的生成速率及生成量受到影响;(2)以低标型硫铝酸盐水泥熟料作为高水材料原料时,使用一定量外加剂能够改善其样貌并显著提升其强度;(3)降低水灰比能够显著提升高水材料的早期强度及峰值强度,且每提高0.1的水灰比,平均各龄期强度下降约11%;(4)水温对于高水材料初凝时间的影响高于终凝时间,对早期强度起促进作用,水温每上升2℃, 1d强度增加约6.8%;(5)影响高水材料强度的各项因素排序为:外加剂>水灰比>水温;(6)现场应用低标型硫铝酸盐水泥熟料高水材料后,巷道变形量较小,取得较好的留巷效果。

注浆固结法在残矿回收中的应用

针对某黄金老矿山资源衰减问题,为合理利用浅部高品位残矿资源,提出采用预留顶柱和不预留顶柱2种回采方案。预留顶柱分为预留1 m顶柱和0.5 m顶柱;不预留顶柱分为注浆胶结厚度5 m和10 m。根据数值模拟分析结果,确定采用预留部分顶柱与注浆固结干式充填料的综合护顶措施,即预留顶柱厚度1 m,注浆胶结厚度5 m。详细介绍了残矿回收工艺流程。通过对试验采场上部采空区已有松散充填料进行注浆固结,成功回收矿石量4 500 t,金金属量24 kg,获得经济效益661.98万元。该试验的成功经验将指导矿山后续残矿的回收工作。

超高水材料在矿充填开采中的应用

随着矿产资源的不断开采,采空区的稳定性成为了重要问题,而超高水材料的出现为矿充填开采提供了一种新的解决方案,不仅能够迅速填补开采后的空洞,减少地质灾害发生的风险,还能有效提高矿产资源的回收率,进一步降低开采成本。本文主要探讨了在矿充填开采中超高水材料应用的相关内容,希望能够推动矿充填开采技术的创新与进步,并为矿资源的高效利用和环境保护做出积极贡献。

铝土矿高水材料逐巷充填矿柱回收技术及应用

奥家湾铝土矿采用房柱式采矿法,留设大量矿柱支撑顶板,采出率低,矿石损失量大。为安全回收铝土矿柱,理论分析了充填前后矿柱及充填体的应力分布状态,根据铝土矿体赋存特征及开采条件,提出了高水材料逐巷充填矿柱回收技术并开展了现场试验:将铝土矿柱划分多条采巷,开采完毕后采用水灰比为4∶1的高水充填材料与矸石胶结充实接顶,逐巷有序充填回收矿柱。为评估充填体力学性能,进行现场取样并开展实验测试。结果表明:充填体单轴抗压强度为2.84MPa,可有效支撑顶板,弱化矿柱应力集中程度,提高采场稳定性。本技术可安全回收矿柱,将矿石采出率提高至81%,同时能有效控制采后覆岩活动,且充填成本低,技术经济效益显著。

超高水材料充填减灾减损绿色开采理论与技术进展及展望

深部煤层安全高效开采与生态环境保护是当前煤炭资源绿色开采的重大难题之一。充填开采对于防治深井动力冲击灾害、减少地表下沉、保护生态环境具有显著成效,其中超高水材料水体积比高,充填开采具有工艺简单、适应性强、用料少、充填率高等特点,可有效解决地面环境保护与煤炭资源开采破坏之间的突出矛盾,符合煤炭资源减灾减损绿色智能开采新发展理念的要求。在总结充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,阐明了超高水材料充填开采的技术原理、工艺流程及材料性能;重点从充填开采地表沉陷控制“充填体—煤柱”及“充填体—支架—煤体”协同承载等方面揭示了充填开采动力灾害防治机理;提出了减灾减损绿色开采动力灾害防治、智能化感知、地表形变监测与预计及充填装备智能化控制等关键技术,在山东义能煤矿成功进行了超高水材料充填开采实践,并实现了“三下”深部煤层安全高效智能绿色开采。为推进生态文明建设与环境保护,实现现代化矿井减灾减损绿色开采,展望了超高水材料充填开采研究方向为:深化深部超高水材料充填开采岩层控制基础理论、提高超高水材料充填开采技术智能化水平,创新超高水充填与煤系共伴生资源协同开采技术体系,联合超高水材料充填开采与碳捕获、封存及再利用技术,优化智能化绿色开采监测评估体系与方法,为实现深部资源绿色化开采提供科学依据。

高矿化度矿井水制备尾砂胶结充填体的强度性能

为探究含氯盐高矿化度(总溶解固体含量>1 g/L)矿井水对尾砂胶结充填体强度的影响,以我国胶东半岛渤海湾某金矿尾砂为骨料,使用矿渣基胶凝材料(以脱硫石膏和熟石灰为激发剂)与井下含氯盐矿井水混合制成尾砂充填体,对充填体抗压强度进行检测,借助XRD、SEM和MIP表征水化产物和微观结构,并分析了不同脱硫石膏/熟石灰比和矿渣掺量时充填体强度随时间的增长规律。结果表明:①该含氯盐高矿化度矿井水可通过促进水化产物形成和优化充填体结构使充填体强度增强,水化产物仍以钙矾石和C—S—H为主,并未因Cl^(-)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等离子的掺入形成新的水化产物,但对C—S—H分子结构的影响需进一步研究;②充填体强度随脱硫石膏/熟石灰比和矿渣掺量的增加先增长后降低,峰值强度出现时的脱硫石膏/熟石灰比随养护时间是变化的,而矿渣掺量固定在67.8%,在具体工程实践中可调整脱硫石膏与熟石灰的比例,以满足充填体强度的时间需求。研究结果有助于实现矿井水液废和尾砂、脱硫石膏等固废在矿山充填中的协同利用。

工作面过斜交空巷围岩控制技术研究

针对工作面过空巷期间发生片帮、冒顶及压架等技术难题,以新大地公司综采工作面过斜交大断面托顶煤空巷为背景,建立了UDEC数值计算模型,反演分析了15405工作面回采期间残余煤柱应力演化规律、裂隙扩展特征以及表面位移变化规律,总结了工作面前方托顶煤空巷围岩失稳变形机理。基于密实充填控制思路,提出了高水材料分段密闭充填技术用于大断面托顶煤空巷围岩的稳定控制。现场试验效果良好,研究成果可指导类似地质条件下工作面过空巷期间的安全回采。

矿用尾砂固结粉在铁矿山全尾砂现场充填试验研究

为了分析和评价新型充填胶凝材料尾砂固结粉(简称矿尾粉)替代水泥用于铁矿全尾砂胶结充填法采矿的可行性与性价比,开展了矿尾粉的现场试验,测试了不同配比和浓度条件下的矿尾粉全尾砂充填体的单轴抗压强度,并与水泥和胶固粉胶凝材料进行了对比分析。结果表明:矿尾粉胶凝材料强度高、成本低、性价比高,替代水泥用于铁矿充填法采矿,不仅能大大降低充填采矿成本,而且还能实现铁矿全尾砂充填,为贫铁矿床的充填法采矿奠定基础。

我国充填采煤技术回顾及发展现状

煤矿充填开采技术在固体废弃物处置、控制采煤沉陷、提高资源采出率和建设生态矿山等方面发挥着举足轻重的作用。自20世纪初至今,世界矿山充填开采技术已有百年的发展历史。根据资料分析,按照充填材料类型划分,20世纪矿山充填技术经历了废石干式充填、水砂充填、低浓度尾砂胶结充填和膏体充填4个发展阶段,回顾了当时我国充填采煤技术的应用和发展历程以及水砂充填、矸石自溜充填等主要充填工艺。21世纪以来,我国充填采煤技术取得了快速发展,形成了固体、膏体和超高水3种充填材料和应用于综采、连采工作面的2种充填工艺,固体废弃物利用种类、充填效果、机械化程度、整体技术水平大幅提升,对充填材料及其制备输送,工作面充填工艺特点进行了归纳总结,尤其是剖析了综采工作面充填的特点及生产效率制约因素,提出应从新型装备研发、临时护顶技术、充填空间高效密封措施等方面减少充填各环节时间。最后,结合实践效果,从充填采煤能力、地表下沉系数、充填开采增加成本、资源采出率和技术适用条件方面对固体充填综采、膏体充填综采、超高水充填综采、固体充填连采、膏体充填连采5种充填采煤方式进行了分析,为各矿选择适合自身的充填方式提供了依据。

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明:当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量(质量分数)分别为4.0%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比(质量比)为1∶8,充填料浆浓度(质量分数)为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C-S-H凝胶.

高水材料条带充填开采地表沉陷主控因素分析

为确定高水膨胀材料条带充填开采引起地表沉陷的主控因素,根据王庄煤矿高水膨胀充填材料的特点,针对覆岩类型、充填率、充填体强度3个主要因素,利用数值模拟方法对3个因素的3个不同水平条件下引起地表沉陷进行正交试验分析。结果表明:充填率为高水膨胀材料条带充填开采地表沉陷的主控因素,充填率由50%提高至70%时,地表最大下沉量减少50%以上;选择合适的充填率,条带充填开采可以获得良好的地表沉陷控制效果。

煤矿超高水材料充填开采技术及其展望

基于超高水充填材料的性质,进行了超高水材料充填开采技术研究。该技术包含开放式、全包式、混合式等采空区充填方法,其充填工艺系统由材料储运、浆液制备、浆液输送和混合等4部分组成,并在多个矿井进行了应用。结果表明:超高水材料具有含水量高(水体积分数95%～97%)、凝固速度快(初凝8～90 min)、早期强度高、固结体不可压缩、承载性能好、材料强度和凝固时间可调控等优良性能,是一种良好的采空区充填材料。该充填工艺系统初期投资低、操作简单、自动化程度高、管路磨损小。充填开采后,采空区充填率均在85%以上,采场矿压显现程度明显降低,地表建筑物破坏等级控制在国家规定的Ⅰ级破坏范围内。

超高水材料袋式长壁充填开采覆岩控制技术研究与应用

系统分析了超高水材料袋式充填开采采场覆岩结构的特点,得出了工作面支架需控岩层范围及其变化特征,揭示了长壁充填开采"支架-围岩"关系,明确了提高充填率是超高水材料袋式充填开采覆岩下沉控制的关键因素。结合亨健矿2515工作面充填开采地质与开采技术条件,开发并实施了隔板布置优化、采空区埋管补注浆充填、离层区打钻补注浆充填等充填率保障技术与工艺。现场实测结果表明,超高水材料袋式充填开采工作面矿压显现缓和、采场围岩破裂范围较小且能有效控制地表下沉:1工作面巷道顶底板最大移近量为258 mm,两帮最大移近量为183 mm,围岩变形较小;2微震监测系统表明,2515工作面超前破裂范围为20~30 m,围岩破裂高(深)度为顶板以上40 m至底板以下10 m,1个月后(推进距离60 m左右)已充填区域微震事件逐渐消失;3地表最大下沉量为265 mm,实测下沉系数为0.06。

高水速凝材料在超高冒顶巷道治理中的应用

为治理断层所引起的超高冒顶,根据高水材料可速凝、初期强度高、流动性好、凝固时间可调和渗透性强的特点,采用高水材料注浆成功治理了新桥煤矿-550 m水平南翼运输大巷的超高冒顶区,封堵了高达8.5 m左右的冒落空洞,并加固了冒落区的围岩,提高了破碎围岩的整体性和稳定性,有效防止了冒落空洞的再次冒顶和坍塌。

HEC和AAM添加剂对提高黄土集流效率的试验研究

基于西北地区黄土资源丰富、地形复杂、外源材料运输困难的实际状况 ,提出将 HEC(High Strength andWater Stability Earth Consolidator)和 AAM(Active Aluminate Mixture)材料添加剂与黄土混掺 ,以期提高其集流效率。通过室内人工降雨模拟试验 ,探讨了典型黄土与 HEC和 AAM材料添加剂分别混掺后集流效率和性能的变化过程。同时 ,对照其它几种集雨材料 ,对不同雨强、雨量及坡度下的起流历时、集流效率和材料性能进行了比较。结果表明 :黄土与 HEC和 AAM添加剂混掺后形成的黄土复合集流材料具有较强的抗拉、抗压能力 ,不同雨强和雨量等级范围均具有较高的集流效率 (>78% ) ,已达到混凝土的集流效果 ,其成本仅为混凝土的 1/ 3～ 1/ 2。

高水充填材料防灭火阻燃性能试验研究

为了研究高水充填材料的防灭火特性,促使其更好地应用推广于矿井防灭火领域,针对高水充填材料与传统黄泥材料的阻燃性能开展对比试验研究,分析其阻燃效果及作用机理。通过对比试验发现,高水充填材料对煤自燃氧化过程中的煤自燃氧化升温速率、氧化产生的标志性气体(CO、CO_2、C_2H_4)的生成速率均有一定的抑制作用;同一水灰比条件下,高水充填材料比黄泥材料的抑制煤自燃氧化作用强。结合防灭火工程实践应用表明,高水充填材料的阻燃效果优于黄泥材料,完全可以替代黄泥材料作为矿井防灭火的充填材料。

全尾砂速凝固化胶结充填新工艺的试验研究

本文叙述了一种金属矿山全尾砂速凝固化胶结充填新工艺。该工艺使用“高水速凝固化充填材料”作固化胶结剂。这种材料分为甲乙两种,使用时,分别与全尾砂浆制成两种浓度分别为30％、70％的充填料浆输送到井下,经混合器混合后充入采场,在2小时内,不用脱水便可以凝结为固态充填体,8小时后便可以上设备作业。新工艺的试验成功解决了胶结充填作业中分级尾砂制浆复杂、高浓度输送困难、需井下脱水、不易平场和接顶等一系列难题。该工艺简单、效率高、效益好。

高浓度水泥尾砂充填材料凝结性能研究

本文对不同配比的高浓度水泥充填材料凝结性能进行了研究,通过对充填材料浆体进行初凝、终凝时间测定试验,得到了初凝时间和终凝时间参数,分析了初、终凝时间的变化规律,对影响凝结时间的各个因素作了必要的分析,对矿山充填工作及提高充填体力学性能具有一定的指导意义。