采空區(qū)充填料漿及其管道輸送特性試驗(yàn)研究.pdf

1、采空區(qū)充填是目前緩解煤礦開采導(dǎo)致地面沉陷以及煤礦廢棄物再利用的重要方法，該技術(shù)不僅可治理產(chǎn)煤區(qū)域的主要地質(zhì)災(zāi)害，而且可從源頭治理煤矸石和粉煤灰堆積造成的環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)煤礦廢棄物再利用，改變了先污染后治理的現(xiàn)狀，促進(jìn)了礦山從采煤到環(huán)境治理全過程控制技術(shù)的發(fā)展。
　　 漿體的流變特性是指漿體在受到外部剪切力作用發(fā)生變形或流動時，其內(nèi)部相應(yīng)要產(chǎn)生對變形或流動的抵抗，并以內(nèi)摩擦的形式表現(xiàn)出來。高濃度漿體的流變特性測試和研究，對深入了解高

2、濃度料漿在管道中的運(yùn)動狀態(tài)及其變化特點(diǎn)，指導(dǎo)充填工程系統(tǒng)設(shè)計和工業(yè)生產(chǎn)，調(diào)節(jié)充填材料的配比，確定管道輸送參數(shù)等都有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要針對礦山漿體的流變特性、可泵送特性以及管道輸送特性進(jìn)行研究。
　　 首先對新陽礦區(qū)煤矸石的物理化學(xué)特性及礦物組成進(jìn)行分析，結(jié)果表明該礦煤矸石物化性質(zhì)較穩(wěn)定，適用于充填材料中的粗骨料;其原狀煤矸石顆粒中，＜15mm粒徑的顆粒比重大，配比時可先用振動篩進(jìn)行篩分，以降低加工成本。粉煤灰的化學(xué)成分

3、及礦物組成表明，粉煤灰具有火山灰活性，可用于充填，但其鈣含量較低、活性低，充填配料時可考慮加鈣并適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)其活性。
　　 其次，論文試驗(yàn)研究了充填材料的濃度、粉煤灰含量、細(xì)粒級煤矸石含量以及水泥含量對充填料漿流變特性的影響。采用ICAR流變儀，對不同配比的充填料漿進(jìn)行了流變試驗(yàn)，結(jié)果表明，以粉煤灰、煤矸石、水泥為主要原材料配制成的漿體的流變特性符合賓漢塑性體模型，漿體濃度對料漿的屈服應(yīng)力影響很大，漿體屈服應(yīng)力隨濃度的增大而增大，

4、塑性粘度也隨漿體濃度的增大而增大;不同濃度下的粉煤灰摻量對漿體的流變特性影響不一致;細(xì)粒級煤矸石和水泥對漿體流變特性的影響可歸結(jié)于細(xì)骨料對漿體流變特性的影響。
　　 試驗(yàn)通過坍落度、擴(kuò)展度以及泌水率試驗(yàn)測試了不同濃度下粉煤灰含量、細(xì)粒級煤矸石含量以及水泥含量對漿體可泵送性能的影響。結(jié)果表明漿體坍落度在漿體濃度為79％和80％的情況下隨粉煤灰摻量的增加呈上升趨勢，而漿體濃度在81％的情況下隨著粉煤灰摻量的增加而下降，可見濃度對漿體

5、可泵送性以及粉煤灰的影響比較大;泌水率對粉煤灰摻入量也有一定限制，隨著粉煤灰摻量的增大而增大;漿體擴(kuò)展度與漿體坍落度反映相似的規(guī)律;細(xì)粒級煤矸石的顆粒特性，加大了漿體的潤滑性，增加了漿體的流動性，而其顆粒的空隙保留了部分水，降低了水的泌出;水泥含量對漿體可泵送性的影響不顯著。
　　 最后針對漿體的管道輸送特性進(jìn)行了相似模擬，主要對料漿在管道內(nèi)的壓力損失進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，充填料漿在管道泵送過程中，壓力損失是隨時間呈周期性變化