充填基膠凝材料

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1、礦山充填基膠凝材料1礦山充填簡(jiǎn)介22礦山充填基膠凝材料概況43充填基膠凝材料原料144充填基膠凝材料生產(chǎn)工藝和裝備195充填基膠凝材料與傳統(tǒng)水泥比較206結(jié)論221礦山充填簡(jiǎn)介1.1充填技術(shù)及充填材料進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以來(lái)，人類(lèi)對(duì)能源的需求日益增大。礦山中蘊(yùn)含著大量能源物質(zhì)，特別是煤炭，我國(guó)未來(lái)的發(fā)展對(duì)其的依賴(lài)還很巨大。礦山開(kāi)采在帶來(lái)礦產(chǎn)資源的同時(shí)，也是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和污染環(huán)境的直接因素。其中最為突岀的就是地表沉陷。礦山充填是治理開(kāi)采沉陷的有效手段，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量研究，提岀了許多行Z有效的方法。自20世紀(jì)50年代以來(lái)，我國(guó)礦山充填技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)

2、歷了四個(gè)階段：50年代為廢石干式充填的全盛時(shí)期；60年代發(fā)展應(yīng)用分級(jí)尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土膠結(jié)充填;70?80年代廣泛應(yīng)用以分級(jí)尾砂和天然砂作為充填料的細(xì)砂膠結(jié)充填技術(shù)；90年代全面發(fā)展了全尾砂膠結(jié)充填、塊石砂漿膠結(jié)充填、碎石水泥漿膠結(jié)充填和膏體泵壓輸送膠結(jié)充填等新技術(shù)，促進(jìn)了我國(guó)采礦技術(shù)的進(jìn)步和采礦工業(yè)的發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，礦山開(kāi)采將轉(zhuǎn)向深部礦體、“三下礦體”以及其它復(fù)雜難采礦體。地壓控制問(wèn)題將日益突出，并成為深部高效、安全作業(yè)的主要障礙。膠結(jié)充填是深部及復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下地壓控制的有效途徑之一，因此，充填采礦法和充填工藝技術(shù)越來(lái)越受到人

3、們的重視，且在充填采礦法不斷改造與發(fā)展的過(guò)程中得到創(chuàng)新與進(jìn)步。一方面通過(guò)對(duì)充填材料和充填體物理力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，研究開(kāi)發(fā)來(lái)源廣泛、成本低廉、便于制漿和輸送、充填體強(qiáng)度高的新型充填材料；另一方面，通過(guò)對(duì)充填體力學(xué)作用機(jī)理的探討，結(jié)合采礦作業(yè)要求，研究新的充填工藝和方式。雖然我國(guó)礦山膠結(jié)充填工藝研究的技術(shù)水平與國(guó)外礦山是接近的，但是由于新工藝和新材料尚未得到推廣，目前整體上我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)礦山在充填技術(shù)方面差距是較大的，主要表現(xiàn)在充填材料上，目前我國(guó)大多用水泥作為膠結(jié)劑進(jìn)行充填，水泥用量大,造成充填成本居高不下。我國(guó)充填料配比一般為灰砂比1M?8,水泥用量

4、多為170?300kg/m3,或100kg/to充填采礦法中，充填成木占采礦成木的1/3左右，充填成木中充填材料乂占80%以上。因此尋求廉價(jià)而又能達(dá)到必要的物理力學(xué)性能的材料作礦用充填材料，是充填技術(shù)的主攻方向。新型礦山充填基膠凝材料是一種以固體廢棄物為主要原料(固體廢棄物利用率可達(dá)70%以上)，以活性激發(fā)理論為指導(dǎo)，采用簡(jiǎn)單的粉磨工藝而制備成的高性能膠凝材料。該膠凝材料替代傳統(tǒng)水泥用于礦山充填具有：充填濃度和強(qiáng)度高；漿體流動(dòng)性好、抗離析性好同時(shí)充填成本更加低廉等特點(diǎn)。1.2充填的價(jià)值長(zhǎng)期以來(lái)，礦山充填僅是作為地下釆礦的一個(gè)工序，以滿(mǎn)足采場(chǎng)地壓管理

5、的要求。隨著人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要,21世紀(jì)礦山充填的意義遠(yuǎn)不只局限于滿(mǎn)足地下采礦的地壓管理，還將逐漸展示出充分利用礦產(chǎn)資源和環(huán)境保護(hù)等方面的社會(huì)意義。因此，在礦山開(kāi)采評(píng)估過(guò)程中應(yīng)充分認(rèn)識(shí)這一深層次上的意義，樹(shù)立礦山充填開(kāi)采的新觀念。1.2.1合理開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)岀發(fā)，礦產(chǎn)資源的合理開(kāi)發(fā)應(yīng)該是針對(duì)人類(lèi)總體資源，即現(xiàn)有技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)環(huán)境下可以開(kāi)發(fā)利用的當(dāng)代資源和現(xiàn)有技術(shù)水平下還不能開(kāi)采、利用或者即使能開(kāi)采利用，但在經(jīng)濟(jì)上不合理的遠(yuǎn)景資源。礦山充填，特別是礦山膠結(jié)充填能使當(dāng)代人在不能確定遠(yuǎn)景資源的條件下，為將來(lái)開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)景資源提供良好的開(kāi)采

6、環(huán)境，甚至可以說(shuō)為綜合開(kāi)發(fā)和利用人類(lèi)總體資源奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，是合理開(kāi)發(fā)人類(lèi)總體礦產(chǎn)資源的最佳技術(shù)途徑。1.2.2礦產(chǎn)資源二次利用在當(dāng)代所廢棄的廢料中，大量的屬于遠(yuǎn)景資源，因缺乏足夠認(rèn)識(shí)而往往難以激發(fā)人們的保護(hù)意識(shí)。事實(shí)上，在地而難以長(zhǎng)期安全保存的這些廢料，特別是選礦尾砂充填在井下采空區(qū)，將是一種最可靠、最經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)存保護(hù)方式，使人類(lèi)在發(fā)展過(guò)程中可隨時(shí)利用這些礦產(chǎn)資源。1.2.3人類(lèi)環(huán)境保護(hù)礦山充填最顯著的效果是保護(hù)地表不受破壞和儲(chǔ)存工業(yè)廢料。采礦活動(dòng)使大量農(nóng)田和植被遭受破壞，如每年因采煤導(dǎo)致地表塌陷面積達(dá)3.35萬(wàn)hn)2,而大量的采選廢料堆置地表乂

7、占用3萬(wàn)?5萬(wàn)kn)2的土地。將礦山采選廢料充填到井下，不但可以得到妥善保存以利于二次利用，而且可以達(dá)到保護(hù)自然環(huán)境的目的。另外，礦山充填述是處理新型礦山充填基膠凝材料是一種以固體廢棄物為主要原料(固體廢棄物利用率可達(dá)70%以上)，以活性激發(fā)理論為指導(dǎo)，采用簡(jiǎn)單的粉磨工藝而制備成的高性能膠凝材料。該膠凝材料替代傳統(tǒng)水泥用于礦山充填具有：充填濃度和強(qiáng)度高；漿體流動(dòng)性好、抗離析性好同時(shí)充填成本更加低廉等特點(diǎn)。1.2充填的價(jià)值長(zhǎng)期以來(lái)，礦山充填僅是作為地下釆礦的一個(gè)工序，以滿(mǎn)足采場(chǎng)地壓管理的要求。隨著人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要,21世紀(jì)礦山充填的意義遠(yuǎn)不只

8、局限于滿(mǎn)足地下采礦的地壓管理，還將逐漸展示出充分利用礦產(chǎn)資源和環(huán)境保護(hù)等方面的社會(huì)意義。因此，在礦山開(kāi)采評(píng)估過(guò)程中應(yīng)充分認(rèn)