矿山充填胶凝材料的研究现状及发展趋势_郑娟荣
充填采矿技术应用发展和存在问题分析
充填采矿技术应用发展和存在问题分析【摘要】本文主要围绕充填采矿技术的应用发展和存在问题展开研究。
在我们分析了研究背景和研究意义。
在我们介绍了充填采矿技术的发展历程和应用范围，并深入探讨了存在的问题及发展趋势。
在我们对充填采矿技术的应用发展和存在问题进行了总结。
通过本文的研究，可以更好地了解充填采矿技术的发展现状和未来发展方向，为相关研究和实践提供参考和指导。
希望本文能够对充填采矿技术领域的研究工作有所启发和促进。
【关键词】充填采矿技术、发展历程、应用范围、存在问题、发展趋势、未来发展方向、研究背景、研究意义、总结。
1. 引言1.1 研究背景随着矿产资源的日益枯竭和社会对环境保护的要求越来越高，充填采矿技术在矿山开采中的应用已成为一种必然趋势。
目前充填采矿技术在应用过程中还存在一些问题和挑战，如充填材料的选择、充填体的强度和稳定性等方面仍需进一步完善和优化。
对充填采矿技术的应用发展和存在问题进行深入研究，具有重要的现实意义和实用价值。
1.2 研究意义随着社会经济的快速发展和资源的逐渐枯竭，对矿产资源的需求与日俱增。
而充填采矿技术正是在这样的背景下应运而生，具有重要的经济价值和社会意义。
通过深入研究充填采矿技术的应用和发展，可以提高我国矿山开采的科技水平，提升矿产资源的开采效率，推动矿业产业结构的优化升级，促进绿色矿山建设，为我国经济可持续发展做出积极贡献。
研究充填采矿技术具有重要的战略意义和深远影响，值得深入探讨和研究。
2. 正文2.1 充填采矿技术的发展历程充填采矿技术的发展历程可以追溯到19世纪初。
最初，充填采矿技术主要应用于基础设施建设和地下工程，用于加固矿井和防止地表塌陷。
随着矿产资源的日益枯竭和采矿技术的不断进步，充填采矿技术逐渐被引入到矿山开采中。
20世纪初，随着矿山深度的不断增加以及开采规模的扩大，传统的矿山开采方法已经无法满足生产需求。
充填采矿技术被广泛应用于深部矿山开采中，以减少地表沉降和地质灾害的发生。
矿山充填胶凝材料的研究及应用
建材发展导向2020年第3期矿山充填胶凝材料的研究及应用杨坤（山东鲁碧建材有限公司，山东济南271103）摘要：当前我国综合实力不断的提高,经济也在快速发展,但是我国国内采矿工业装备比较落后,技术水平不高,基础薄弱,使得采矿业的安全事故频发,矿山企业对于环保问题没有引起重视,使得矿山企业可持续发展过程中受到诸多的阻碍。
面对如此严峻的资源、环境、安全等形势,矿山企业必须要采取科学的方法才能够在新时期激烈的市场竞争中保持自己的竞争优势。
胶结充填技术作为深井和特殊矿床的一种非常有效的开采技术,在目前正在逐渐地应用,并且成为科学采矿的一个重要的方向。
关键词：矿山充填;胶凝材料;应用1胶凝充填材料简介所谓胶凝充填材料,它指的是根据一定的比例,将胶凝材料、细砂、尾砂等细骨料加入适量的水混制而成的一种填料浆,通过管道、钻孔等方法运输到地下深井地区,能够形成一定强度的充填体,使得井下能够保证一定的安全。
这种材料不仅仅能够使得相关的人员在采矿过程中保证自己的安全,还能够减少相应的固体废弃物的排放。
对矿山及时进行充填,不仅可以快速有效地回填采空的地区,防止周围的岩石掉落,还能够快速的形成新的工作面,缩短开采循环周期,进而能够提高矿石的回收率,充分的利用我们有限的矿产资源。
目前充填胶凝材料可以分为以下几类:普通硅酸盐水泥复合水泥体系、高水及超高水充填材料体系以及碱激发胶凝材料体系,硅酸盐水泥,它是应用最早的,并且也是应用最为广泛的一种胶凝材料,它最初产生的时间是在上个世纪六七十年代,它是通过硅酸盐水泥来作为一种胶凝材料,进而混合水和其他的细骨料,通过拌合之后由管道输送到地下充填区进行充填,但是这种方法操作起来非常的复杂,难度较高,所以后面慢慢的被其他的胶凝材料所替代。
目前主要采取的是用天然砂、尾砂来作为一种胶结充填的材料。
所以为了弥补硅酸盐水泥胶凝材料的不足,相关的人员又研究出来高水及超高水充填材料体系和碱激发胶凝材料体系,这两种方法用料较少,凝固的时间短,有助于快速的充填,所以被广泛的应用到矿山开采的过程中去。
矿山充填技术回顾、现状及发展共35页文档
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
矿山充填技术回顾、现状及发展 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
Thank you
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
新一代矿山充填胶凝材料
新一代矿山充填胶凝材料付毅;王劼【摘要】利用工业固体废弃物发展绿色高性能充填胶凝材料已成为资源开采领域一个新的热点.根据材料科学发展与水泥工业最新成就,结合矿山充填特点要求,介绍了三种以粉煤灰、矿渣为主要原材料配制生产的新型水泥作为充填胶凝材料.与传统的普通硅酸盐水泥相比,新材料具有高铝质废渣用量多、生产能耗低、加工工艺简单、成本低廉、凝结硬化速度快、固水固砂强度高、水化产物持久稳定等特点.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2012(064)001【总页数】4页(P51-54)【关键词】粉煤灰;矿渣;玻璃体;高细粉磨;充填体强度【作者】付毅;王劼【作者单位】中国安华集团总公司,北京100029;山东理工大学,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】TD926.4+2随着世界范围内资源需求的快速增长，充填采矿工艺在提高资源回采率、防止大面积地质灾害、确保人工安全等方面的优势愈加突显。
金属矿山采用尾砂充填还可以有效地减少尾矿占地和尾矿库投资。
20世纪90年代诞生的全尾砂胶结充填新工艺使得尾砂利用率得到大幅度提高，充填采矿技术对环境的贡献更加突显。
21世纪初所出现的固体废弃物充填更使得无废开采得以顺利实现。
充填新技术的发展与充填材料的大规模使用对充填胶凝材料提出了更高的要求。
1 阿利特硫铝酸盐水泥1.1 水泥特征阿利特硫铝酸盐水泥是一种新型硅酸盐水泥［1］，它具有硫铝酸盐水泥早强、高强和硅酸盐水泥生产原料广、成本低的优点，水化硬化快，硬化时体积不收缩且有微膨胀，用于矿山充填是非常适宜的。
该水泥生产原料不使用高铝矾土，而用高铝质工业废料，如粉煤灰、煤矸石等。
采用CaCl2和CaSO4等作为矿化剂，在较低的温度（1 200℃）下烧成硫铝酸盐矿物与硅酸盐矿物共存的新型水泥。
1.2 主要矿物构成阿利特硫铝酸盐水泥的主要矿物有阿利特（硅酸三钙C3S）、贝利特（硅酸二钙C2S）、硫铝酸钙（C4A3）、烧石膏（硫酸钙C）等。
铁矿矿山充填采矿用胶结充填料研究
铁矿矿山充填采矿用胶结充填料研究（以下为AI自动生成内容，仅供参考）一、前言随着对矿山资源的深度开采，矿山充填采矿技术不断发展。
该技术主要包括了树脂胶结、砂浆胶结和水泥胶结等多种充填料，其中胶结充填料是相对来说，性能优良、装填方便，安全性好。
论文主要研究铁矿矿山充填采矿用胶结充填料的性能及其应用。
二、胶结充填料的性质1. 密度通常情况下，铁矿矿山充填采矿用胶结充填料的密度要求在1.7-2.8g/cm³之间，以满足保证矿石平衡的要求。
2，胶结剂胶结充填料的胶结剂应具有良好的粘附性能，能够快速固化，具有强的保持力，以满足矿山的安全性要求。
3，可持续性在矿山中使用的胶结充填料应考虑其可持续性，例如回收利用或其他形式的利用。
因此，尽量选择环保型的胶结充填料。
三、胶结充填料的应用铁矿矿山充填采矿用胶结充填料是现代矿山工程的主要材料之一，常用于矿山山体稳定、腔体支撑等领域。
在井下矿山中，胶结充填料主要用于填充矿山空洞、岩溶地下水、防止地表下沉等场合，以保证井下矿区的稳定性和安全性。
四、实验研究1，实验材料本次实验使用一种新型聚合物胶结材料作为铁矿矿山充填采矿用胶结充填料。
2，实验过程本次实验主要考察了新型聚合物胶结材料的物理性能、胶结强度及其应用等方面。
实验结果表明，该材料具有良好的物理性能及高强度胶结能力，并在实际应用中发挥了较好的效果。
五、结论与建议本文通过对铁矿矿山充填采矿用胶结充填料的性质和应用进行论述，并通过实验分析表明，新型聚合物胶结材料具有较好的物理性能和高强度胶结能力，能够满足铁矿矿山的采矿工程需求。
但是，胶结充填料的应用还需要更好地结合实际场景，尤其是针对其可持续性分析和环保型材料的研究。
最后，建议在以后的研究中深入探讨更多的胶结充填料的材料特性，以进一步完善其在铁矿矿山的应用。
充填采矿技术应用发展及存在问题研究
充填采矿技术应用发展及存在问题研究充填采矿技术是一种常用于金属矿山和非金属矿山中的矿石开采方法。
它通过将矿石开采过程中产生的废石、尾矿等填充回采空间，形成稳定的地下填埋体系，以减少矿石开采过程中对环境的影响，并充分利用矿石资源。
充填采矿技术应用广泛，但也存在一些问题，需要进一步研究与解决。
充填采矿技术的应用在我国已有较长历史，通过填充回采空间，可以保持地面地貌的完整性，减少地表矿山的开采面积，降低采矿对地表生态环境的破坏。
充填采矿技术能够减少矿石的运输量，提高矿山的物理效益。
充填采矿技术应用的发展为矿石资源的综合利用提供了可行途径。
充填采矿技术在应用过程中也存在一些问题。
充填采矿技术需要大量的填充材料，如废石、尾矿等，这些填充材料的获取和处理需要耗费大量的资源和能源。
填充材料的运输和注入过程中会产生大量的粉尘、噪音等环境污染物，对周边环境造成一定的影响。
填充材料的稳定性和长期的安全性问题也需要重点关注，以免发生滑坡、坍塌等事故，对矿山和周边环境造成严重损失。
为了解决充填采矿技术存在的问题，需要进行进一步研究。
可以探索更新型的填充材料，如工业废弃物、生物质等，以减少对自然资源的依赖，同时降低环境污染。
应加强对填充材料的预处理和监测，确保填充材料的质量和稳定性。
可以采用新的填充技术，如水平充填、双排充填等，提高充填效率和安全性。
应加强对充填采矿技术应用过程中环境影响的评估和监测，及时发现和解决问题，保护周边环境的安全与稳定。
充填采矿技术的应用具有重要意义，但也面临一些问题。
通过进一步研究和创新，可以解决这些问题，提高充填采矿技术的应用效果，并实现矿石资源的可持续利用。
采矿充填技术的发展前景分析
采矿充填技术的发展前景分析摘要：文章从分析采矿充填技术的特征及优势入手，介绍该技术的发展历程，以此为基础，对采矿充填技术在未来的发展趋势进行预测，并对该技术在未来的发展过程中需要重点关注的问题予以明确，以供业内相关人士参考。
关键词：采矿充填技术；现状；发展前景矿业领域的快速发展引来研究者们对于采矿技术多样化及有效性的研究，而充填法作为实用性强的采矿方法的代表，随着近年来矿业行业的不断发展，其在材料准备、材料输送、材料开发等工艺环节的技术水平有很大提升。
当前，在部分发达国家，现代化的采矿技术已经被广泛应用，例如无人矿井、遥控采矿等，现代化采矿技术的应用不仅极大的提高了矿产资源的回采率、回收率及综合开发利用率，还为采矿企业创造了更好的经济效益，采矿技术实现现代化是必然的趋势。
我国矿产资源种类丰富，储量巨大，随着社会经济的发展，对于矿产资源的需求量也在不断增加，这就对采矿技术提出了更高的要求。
现如今，充填法已成为我国具有代表性的高效开采方法。
1 采矿充填技术的特征及优势充填法在贵金属、稀有金属及有色金属的开采过程中，具有广泛的使用度，主要应用于围岩不稳固的情况。
查阅大量相关资料、总结成功案例经验后，笔者发现，充填法作为当前我国采矿领域的主流矿石开采方法，其特征及优势明显，所取得的效果显著。
充填法的特征可以分为三点：①充填材料来源广泛，成本较低；采、切工程量小，灵活性大；矿石损失、贫化小；能够比较有效的维护围岩，减少围岩的移动和防止大面积冒落；对于薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采；可以防止矿床开采的内因火灾。
②充填工序在回填工序中同样存在。
③充填体可以控制采场地压、支撑围岩、减少采后空区围岩的破坏、延缓采空区围岩的移动、阻止采空区围岩的形变。
④充填体可替代矿柱，降低矿石损失及贫化。
在充分考虑矿石开采的损失、贫化及安全的条件下，采矿充填技术具备降低损失及贫化、提高安全性、节约成本的特点，因此采矿充填技术将会在今后相当一段时间内在我国矿山开采行业方法中占据主要地位。
矿山充填技术现状与展望
矿山充填技术现状与展望摘要本文将煤矿的开采和填充技术进行了一定的讨论，实现了相关的技术整合，包括采煤技术的发展以及矸石充填采煤技术、高水材料充填采煤技术、部分充填采煤技术。
建立在分析采煤现状的基础上展开讨论，进一步提出相关技术结论解决关于能力不足问题，也就是能够建立相关的工艺模型来填充和解决高效的能力。
同时应深入研究相关的岩层移动，一定程度上要为采煤的设计提供想干的理论保障。
关键词充填采煤；岩层控制；“三下一上”采煤；绿色开采1 充填采煤技术特点1.1充填采煤技术特点最近几十年的时间，在金属的采煤技术进步之下，得到了很多的处理方案，也就是有了更多的矿采用方式，和特殊条件密不可分。
跟其他的开采相比较而言，煤矿的开采主要表现在以下几个方面：1）采煤、填充生产能力的均衡问题大家都知道，现在的煤矿开采之中，填充的方式是相互制约的，因此，即使不填充，也能将相关的环节进行循环处理，加强矿井开采的模式，进一步实现均衡的采矿能力，需加强填充技术的生命力，进一步加强矿山的有效应用能力，实现采煤生产和填充均衡，这样才能进一步加强采煤生产的匹配，按照现在的趋势来看，充填与采煤在生产时不能融合。
与金属矿山炮采工艺相比，煤炭地下采矿早就实现机械化作业法，其综合机械化，也就是把落煤、装煤、运煤、支护和放顶五道工序一起作业，就出现了很多的地下矿山，面积之大，就会出现一定的技术要求，所以要加强采集技术的发展力度，进一步适应相关的采煤技术需求，改善匹配的原则，一般可以实现技术的相匹配。
2）充填材料在供应与需求环节上的均衡问题用尾砂、废石等对一般的金属矿山进行采掘，填充的采用主要用的就是它们，这样就可以解决材料的供应与需求环节上的均衡问题，从而实现内部的金属比例调整，使整个工业过程中产生的废弃物少，一般来说煤炭开采量里面只涵盖煤矿的矸石百分之十五，因此这样的情况下就难以解决材料的来源问题，所以，需要加强低廉材料的填充，填充材料满足回填空间的要求，进一步完善相关材料供需问题的整合，这样就能够提升开采的技术和条件。
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矿山充填胶凝材料的研究现状及发展趋势中国矿业大学北京校区高水材料所 郑娟荣 孙恒虎摘 要:本文简要介绍了矿山充填材料的作用及要求,分析了矿山充填胶凝材料的研究现状及存在的问题,预测了矿山充填胶凝材料的发展趋势。
关键词:充填胶凝材料 研究现状 发展趋势 充填材料是充填在地下采矿后所形成的空硐所需要的材料,充填材料又分为干式充填材料、水力充填材料和胶结充填材料。
充填胶凝材料就是胶结充填材料中的胶结剂。
1 充填材料的作用及要求在充填过程中,填充所形成的充填体,其主要作用是:形成回采时的工作平台,支撑矿体上下盘岩石,提高矿柱的承载能力,控制岩移并为二步骤回采创造条件。
当采用胶结充填建造人工矿柱时,充填体的自立和强度便是决定二步骤回采能否进行的前提。
干式充填和水力充填所形成的充填体为松散体,而胶结充填所形成的充填体为固结体。
两种充填体的充填致密程度不一样,强度也不相同,因而对支撑围岩所产生的次生应力场和应力值就有所区别。
两种充填体的可压缩性也不相同,而可压缩性又会影响到充填体的密实接顶和承载效果。
当实行二步骤回采时,矿柱的承载能力和稳固性就会随着矿房充填体的密实程度和强度的提高而提高。
松散型充填体一旦部分或全部解除边界约束,则会产生破坏,并会造成采场内大量矿石的丢失或贫化。
而胶结型充填体,因含有一定比例的胶凝材料,使其自身具有足够的强度和整体性,如果部分或全部去掉周边的约束,也不可能坍塌。
这样,能够进行二步骤回采的采场,先用胶结充填回采矿房,而后再进行矿柱回采,从而可以大大提高矿石的回采率和采场的作业效率。
这可以说是采矿工业中具有深远意义的一场变革。
按照回采工艺时充填体强度的不同要求,充填体有高、中、低标号之分[1]。
高标号充填体———大于或等于4MPa。
主要用于下向分层充填的人工假顶,采场人工底柱以及三下〔水体下,建(构)筑物下、铁路下〕开采保护地表的充填。
中标号充填体———2MPa左右。
主要用于上向分层进路的回采,上向水平分层的铺面,以及房柱式采矿方法第一步骤回采矿房后的充填。
低标号充填体———小于1MPa。
主要用于空场法嗣后充填空区和二步骤回采充填。
郑娟荣 副教授 博士生 北京 1000832 充填胶凝材料的研究现状及存在的问题 在国内外充填采矿中,传统的低浓度胶结充填和近十几年出现的高浓度全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填,其胶结剂主要是普通硅酸盐水泥或其代用品。
在20世纪80年代初,中国矿业大学北京校区孙恒虎教授领导的课题组发明了高水固结充填材料。
2.1 水泥及水泥代用品传统水泥胶结混凝土充填材料中所用水泥一般为425号普通硅酸盐水泥,水泥用量为150～300kg/m3,水灰比约1.2～1.3, 28d混凝土抗压强度5.0～10.0MPa,水泥费用占充填成本的40%或更多[2]。
为了降低充填材料的成本,胶结充填材料中的骨料用选矿厂排出的尾砂或采矿中剥离的废石;胶结剂采用水泥代用品,即用高炉炉渣或粉煤灰部分或全部代替水泥熟料所形成的胶结剂。
高炉矿渣是冶炼生铁时的副产品。
在冶炼生铁过程中,各种无机矿物的熔融体(密度2.3～2.8g/cm3)浮在铁水(铁水密度7.0～8.0g/cm3)上面,定期从排渣口排出,经水急冷处理成为粒状的颗粒,所以称为粒化高炉矿渣或水渣。
矿渣的活性主要决定于其结构,而矿渣的结构又分二个层次来考虑。
矿渣结构的第一层次就是将矿渣视为一个整体,将其结构粗略地视为结晶相与玻璃相的聚合体。
矿渣的玻璃相是其活性组分而结晶相是惰性组分,所以,矿渣中玻璃相含量大,其活性就高。
矿渣结构的第二个层次,把矿渣玻璃相中的网络形成物做为对象来研究,一般硅为网络形成离子,钙为网络调整离子,铝有双重作用,一是增加网络的数量,二是增加网络链条上的薄弱环节,前者降低水化活性,后者增加水化活性。
对于同一种玻璃体,组成中CaO/SiO2比值越大,玻璃体中的聚合度越低,活性越高。
决定矿渣潜在活性大小的因素是其中玻璃相含量和组成中CaO/SiO2的比值。
我国大多数矿渣的玻璃体含量达80%以上,CaO/ SiO2为1.0左右。
许多国家的研究及应用均表明高炉矿渣是代替水泥的一种好的代用品[3]。
粉煤灰是火力发电厂排出的一种工业废渣,它是由磨成一定细度的煤粉在粉煤炉中经1200℃～1500℃的高温悬浮燃烧之后,由原煤中所含不燃的粘土质矿物发生分解、氧化、熔融等变化,在表面张力的作用下形成细小的液滴,在排出炉外时,经急速冷却,形成粒经为1～50μm的微细球形颗粒,然后,连同未被燃烧的可燃物一起由收尘器所收集,或者由水流管道排放到储灰场。
粉煤灰中大部分是玻璃相,还有少量未燃碳和部分晶体矿物,晶体矿物主要为石英和莫来石。
粉煤灰中CaO/SiO2比值大约0.1左右,这是粉煤灰的活性远小于矿渣活性的主要原因。
目前,粉煤灰在充填胶凝材料中可以部分取代水泥。
在加拿大充填采矿中,粉煤灰掺量已达到60%,成为加拿大各矿山一种低成本的充填胶凝材料。
实际上,水泥混凝土与胶结充填材料是不同的。
水泥混凝土中的粗骨料(粒经大于5mm)主要是河卵石、碎石,对于高强度混凝土,对粗骨料强度,坚固性都有要求;细骨料(0.016mm～5mm)一般为河砂。
粗细骨料中含泥量要小于1%。
胶结充填材料中的骨料主要是尾砂(小于5mm)和含泥河砂。
胶结充填材料是由管道自流或泵压输送到地下采场,骨料中含一定量的泥(小于37μm的细粒级尾砂或粘土)对输送流变特性有利。
实践证明,用普通硅酸盐水泥或其代用品固结全尾砂,胶结剂掺量大,强度低。
因此,针对全尾砂含大量细粒级尾砂的特点,有必要研制相应的新型胶结剂。
2.2 高水固结充填材料20世纪80年代初,中国矿业大学(北京校区)孙恒虎教授领导的课题组发明了一种水灰比达3.0的高水固结充填材料(简称高水材料)。
20世纪90年代初,该课题组以高水材料为胶结剂发明了“金属矿山充填采矿新工艺”,获国家发明专利,被专家评为“矿山充填采矿的一次技术革命”。
实践证明[4],这项技术的研究成功,有效地解决了金属矿山水泥胶结充填采矿中长期存在的井下采场脱水困难、充填体不能接顶、充填体强度低、矿石损失贫化率高、采场生产能力低、尾砂堆放在地表占用土地并污染环境等一系列技术难题。
但是,高水材料的配比要求很严,否则会造成不凝固的现象;其次高水材料的成本较高,从而限制了这种材料的广泛应用。
3 充填胶凝材料的发展趋势3.1 砂土固结充填材料的研究传统的水泥胶结充填所用的尾砂为分级尾砂且在采场脱水,分级后的细粒级尾砂被排至尾砂库,由于其粒径小(一般为-37μm)不能自然堆放,因此不能减小库容且由于沉降速度小,基坝要高,增加基建费用。
添加的水泥极易离析,在采场脱水时易流失,要达到一定的强度要求,需要消耗大量的水泥,不仅成本很高,且排泥排水工作量很大,坑内污染严重,工作环境恶劣。
为了解决传统水力输送所存在的问题,在最近十几年,国内外开始研究和应用全尾砂膏体泵压输送系统,这虽然可以解决传统水力输送所存在的一些问题,但也带来了新的问题:一次性投资大,管道易被磨损和堵塞,制浆困难。
在1999年,针对传统水力输送和膏体泵压输送所存在的一系列问题,中国矿业大学(北京校区)孙恒虎教授领导的课题组已研制成了一种砂土固结充填材料,该材料对含细粒级尾砂量高的全尾砂具有很强的固结能力,在固结体配合比相同的条件下,砂土固结体的强度是水泥固结体强度的2～3倍。
砂土固结充填材料固结砂土的机理正在研究中。
该课题组在砂土固结充填材料的研究基础上,首次提出了“似膏体充填”新工艺、新模式。
它具有水力充填料浆流动性好的特点,又具有全尾砂膏体强度高,井下不脱水,保护环境等优点。
而砂土固结充填材料的诞生恰恰为“似膏体充填”提供了技术保证和物质基础。
3.2 煤、电、充填材料一体化构想[5]在我国电力工业中,燃煤发电约占总发电量的70%左右,燃煤发电每年排出的粉煤灰高达5000万t以上,并有大量硫石膏产生,其平均利用率不到20%,造成大量固体废弃物污染环境,占用大量宝贵土地,矿区表面塌陷(在平原地区的煤矿每年塌陷面积达40万亩)等严重恶果。
粉煤灰资源化是今后燃煤发电必须努力的方向,也是国民经济和社会发展中一项长远战略方针,对于节约资源,改善环境,提高经济效益,促进经济增长模式由粗放型向集约型转变,实现资源优化配置和可持续发展都具有重要意义。
此外,煤炭基地每年排放的煤矸石废料约有1亿t,全国固体矿产采选业每年产生的各种固体废弃物约3.3亿t,都需要加以处理。
以新一代充填材料的研究为核心,将电厂的固体废弃物资源化利用生产充填材料,再以该充填材料和固体废料作充填支护材料,同时保护地表环境,从而实现煤炭开采和燃煤发电两大能源工业良性循环和可持续发展。
煤、电、充填材料生产一体化的总体构想是(图1):利用坑口电站燃煤发电过程中产生的粉煤炭、炉渣及锅炉排烟产生的废料———硫石膏作为主要原料生产充填胶凝材料,实现燃煤发电无废无害;用生产出的充填胶凝材料作为胶结剂、煤矿的煤矸石、非煤矿山的固体废弃物(如尾砂、废石等)作为骨料,来进行矿山巷道支护和充填采空区,防止地表塌陷,提高煤炭及其它矿产资源的回收率,以促进矿业的安全高效生产和保护环境。
图1 煤、电、充填材料生产一体化构想 煤、电、充填材料生产一体化构想的实现,将使煤矿和燃煤电厂废弃物———粉煤灰、炉渣、硫石膏等的再生资源化利用;进一步拓宽充填材料原材料的范围,降低生产成本,促进新一代充填材料和无机非金属材料的发展;廉价充填胶凝材料固结煤矸石(及其它固体废弃物)充填支护技术及理论,将带来矿山井下支护和充填工艺的重大革新,逐步实现煤矿及其它非煤矿山开采无废无害。
4 结论(1)用普通硅酸盐水泥或其代用品固结全尾砂,胶结剂掺量大,强度低,有必要研究新型的胶结剂。
(2)砂土固结充填材料对含细粒级尾砂量高的全尾砂或含粘土量高的砂土有很强的固结能力,这用传统的水泥水化硬化理论是无法解释的,其固结理论有待深入研究。
(3)煤、电、充填材料一体化将为实现煤矿及其它非煤矿山开采无废无害提供价格低廉的充填材料。
参考文献1.孙恒虎,刘文永,黄玉诚,等.高水固结充填采矿.北京:机械工业出版社,1998.1～2162.冶金部长沙矿山研究院等编.充填采矿法.北京:冶金工业出版社,1978.352～5243.刘同有,黄业英.第六届国际充填采矿会议论文集.1999.28～354.黄玉诚.高水固结充填下向进路开采假顶稳定性研究:〔中国矿业大学北京校区博士学位论文〕.19985.孙恒虎,刘文永,杨宝贵,等.高水固结充填技术的应用研究与进展.北京:第六届全国采矿学术会议论文集,373～378(上接第8页)自然崩落法采矿工艺的技术关键是正确处理拉底方式、崩落方式、出矿方式三者之间的关系。