煤礦固體廢棄物膏體充填關鍵技術研究.pdf

1、由于膏體充填技術的“高安全性、高采出率、高效便捷、環(huán)境友好”及料漿穩(wěn)定性好、不離析、不沉淀、進入采場后無需脫水、可實現(xiàn)長距離輸送等顯著優(yōu)點，成為21世紀綠色采礦技術的重要發(fā)展方向。本文依托深國家自然科學基金重點項目“煤層開采礦井突水機理與防治基礎研究”（51034003）、“973”前期研究專項“深部開采底板巖體性狀及高承壓突水災害防治基礎研究”（2011CB411906）、山東省高等學校科技計劃“控制地表塌陷固體廢棄物充填開采基礎研究

2、”（J11LE14），采用理論分析、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場取芯試驗及實測等方法，對膏體充填材料、工藝、地表沉陷控制理論、充填效果等進行了較為系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容及結論如下：
　?。?）對岱莊煤礦膏體充填系統(tǒng)進行改進，提出矸石大棚、粉煤灰存儲輸配系統(tǒng)、破碎車間、落地矸石回系統(tǒng)、備用稱重系統(tǒng)、沉淀池清理等改造方案；提出先篩后破、矸石大棚、自溜或國產(chǎn)充填泵、PLC電控系統(tǒng)、普通耐磨鋼管組成的優(yōu)化工藝流程。
　?。?）針對長距離膏體充填管道

3、容易堵管及難清洗問題，研制了防堵管卸料閥門、管道壓力在線監(jiān)測預警系統(tǒng)、管道自動控制工藝閥；提出了長距離管道滿管自流清洗技術。
　?。?）研究了煤礦固體廢棄物選擇標準、來源、分類、礦物組成等；對膏體早、后期強度及輸送性能進行分析；研究了以礦渣水泥作為膠結料、煤矸石作為骨料、粉煤灰作為細集料優(yōu)化配比試驗，最優(yōu)結果水泥：粉煤灰：煤矸石1：4：6，質量濃度為74％；對最優(yōu)配比膏體進行了28d拉伸、單軸壓縮及常規(guī)三軸壓縮試驗。
　?。?/p>

4、4）以彈性地基梁理論和溫克爾假設為依據(jù)，建立了膏體充填采場覆巖結構力學模型，推導了膏體充填條件下以控制“下位頂板運動”為核心的覆巖初次和周期來壓公式；提出膏體充填地表沉陷預計公式并對充填支架合理初撐力進行分析。
　?。?）現(xiàn)場取芯試驗表明膏體力學參數(shù)離散性較大，彈性模量及泊松比偏低，膏體性能隨著孔深的增加而增加；原位強度和安全系數(shù)計算表明充填膏體能夠保持長期穩(wěn)定性。
　?。?）通過研制的充填體在線監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)字水準儀從地下和