建筑物下特厚煤层镁渣基全固废连采连充开采技术与实践

我国建筑物下压煤量巨大,同时煤矸石、粉煤灰等煤基工业固体废弃物排放量日益增加,严重制约地方经济社会发展。以榆林麻黄梁煤矿为试验矿井,针对其特厚煤层、建筑物下压煤、充填成本高等问题,提出了特厚煤层全固废连采连充开采技术。采用四阶段工序并将特厚煤层分为上、下2部分二次回采压覆煤炭,最大程度控制地面沉降。为降低充填原材料成本,采用化学优化剂对镁渣进行源头改性,抑制镁渣冷却粉化,稳定水化活性,协同粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废,研发了改性镁−煤渣基胶凝材料。采用改性镁−煤渣基胶凝材料胶结煤矸石、粉煤灰制备了全固废充填材料。针对麻黄梁煤矿四阶段强、弱充填强度要求,设计不同配比的改性镁渣基充填材料试验,优选配比并应用于井下充填。论述了膏体充填系统与充填接顶方法。麻黄梁煤矿全固废胶结充填工艺试验显示,井下28 d龄期充填体钻芯平均单轴抗压强度超设计强度27%,钻芯浸出毒性满足相关国家标准要求,成功回收了建筑物下压覆煤炭资源,社会经济效益显著。麻黄梁煤矿特厚煤层全固废胶结充填开采实践为国内类似矿井提供了有益借鉴,同时为我国大型煤炭基地的“煤−电−化−冶”固废大规模资源化利用提供了新的思路。

脱碳煤气化渣对混凝土强度的影响

为解决煤气化产生高含碳气化细渣引起土地、水体污染及造成资源极大浪费等问题,以脱碳煤气化渣作掺合料,对其微观结构和表面官能团特性进行扫描电子显微镜与傅立叶变换红外光谱技术分析;设计4因素5水平的正交试验,制备掺脱碳煤气化渣混凝土试件,分析脱碳煤气化渣掺量对不同龄期混凝土抗压强度的影响,并探讨掺脱碳煤气化渣混凝土最佳配比下硬化产物的水化机理。结果表明:掺脱碳煤气化渣混凝土配比水胶比为0.18、硅灰掺量为20%、粉煤灰掺量为10%、脱碳煤气化渣掺量为5%时,混凝土具有较好性能;10%以内的掺量对混凝土强度具有较为明显的提升作用,可作为掺料用于高强度混凝土制备;水化初期,研磨后脱碳煤气化渣内非晶态矿物质与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成大量低结晶性水化硅酸钙凝胶;脱碳煤气化渣表面含有较多的含氧官能团,具有较强亲水性,一定程度上加快了水化反应的进程;水化后期生成了高结晶性钙矾石等针棒状晶体,使其强度得以增强。

煤化工废水来源及电化学方法在处理煤化工废水中的应用

对煤化工废水处理技术的应用与改进是学界和业界普遍关注的问题。挑选了煤气化、煤液化和煤焦化中具有代表性的技术工艺,对这些煤化工的工艺背景、技术路线依次做了简要的叙述,在梳理这些工艺技术路线的同时,概括了各个工艺产废水的主要环节与相应废水的水质特点。整理了国内电化学处理技术在煤化工废水处理领域的研究,总结了常报道的电极氧化、微电解、电絮凝等技术处理以上各煤化工工艺废水的机理及效果,据此对未来研究方向提出建议。

建筑物下煤矸石充填开采技术及实践

煤炭是支撑我国能源生产的基础资源,煤炭的持续、大规模开采造成了许多问题,如矿区生态破坏、建筑物沉降。因此,建筑物下回填控制地层和地表下沉的技术非常重要。目前,煤层颗粒物质、胶结材料和高含水率材料主要用于回填。总结了煤矿使用的回填材料CGFB的类型以及回填过程,提出了矸石充填开采技术的指导原则。实验结果表明随着工作面倾斜长度的增加,沉陷区和待回填区的面积增加。根据模拟结果,提出了煤矸石运动时间的优化方案,并对矸石回填采矿法进行了优化设计,确定了工作面倾斜长度,并缩短工作面以获得较高的充填率,保障了建筑物的安全性。

斜井过强含水厚沙层的综合技术措施

在矿井建设中,实际涌水量超过50 m3/h时的井筒施工是普通法施工的技术难点。麻黄梁煤矿主斜井井筒施工在穿越萨拉乌苏组强含水厚沙层时,实际沙层厚度、涌水量与勘探井筒钻孔资料有很大差别,原预测最大涌水量为8 m3/h,实际最大涌水量达到65 m3/h。为此,在矿井建设施工中采用井筒内、外降水法等综合技术措施,防止了流沙层产生,安全顺利地通过斜长130m、涌水量65 m3/h的强含水厚流沙层段,为矿井建设普通法施工提供了一个成功的实例。

短-长壁工作面充填无煤柱开采方法研究

为减少传统煤层开采中隔离煤柱损失,同时提高无煤柱开采沿空巷道的稳定性,提出短-长壁工作面充填无煤柱开采方法。首先,沿运输大巷间隔布置短壁工作面和长壁工作面,短壁工作面等效于传统长壁工作面间的隔离煤柱;然后,采用条带充填开采的方式先回采短壁工作面,根据短壁工作面宽度不同,回采条带可以平行或垂直于短壁工作面长度方向布置,充填条带渐次置换短壁工作面实体煤,并形成宽充填柱,隔离相邻长壁工作面,同时支撑顶板岩层;最后,短壁工作面回采完毕后,开切眼,形成长壁工作面,长壁工作面布置形式同常规综采一致。此项技术的关键是条带煤柱/充填柱稳定性,按梁式和板式断裂2种情况推导开采条带宽度理论计算式,由Wilson理论推导煤柱/充填带宽度理论计算式。可行性分析表明:优化采煤与充填工序组织,可以实现割煤与充填工序分离,保障安全生产与提高采充效率;相比于原位沿空充填留巷、巷帮预置充填带等无煤柱开采方法,短壁工作面采空条带两侧有实体煤或充填体,采空条带充填无须大规模架设挡板(墙),接顶质量高,施工安全风险小、效率高;短-长壁工作面间断充填无煤柱开采技术经济效益明显;同时采用充填法回采长壁工作面,可同步构建储库,储存天然气、封存CO_(2)、压缩空气储能、抽水蓄能等,增加煤炭开采的附加社会经济效益。