青岛理工大学矿山填充技术与地压控制研究所 - 首页
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胶固材料
概要
胶固材料简介
膨胀充填胶固料
尾矿充填胶固料
粉煤灰矸石充填胶固料
黄土充填胶固料
研究条件
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膨胀充填胶固料  
 
低浓度输送、膨胀性固化是矿山充填的两个技术难题。低浓度料浆流动性好,可以做到长距离自流输送,但充填料浆容易离析,泌水率高,充填体强度低;高浓度料浆不易离析,固化强度高,泌水率小,但流动性差,一般需要泵送,充填成本高。主动接顶好,固化收缩变形小,最大限度地减少顶板下沉量,提高围岩变形控制效果,一直是充填的追求目标。而能够做到这一点的唯一途径是充填料浆需要具有膨胀性。尽管人们进行了很多努力,实用廉价的膨胀充填未见成熟报道。由于煤矿充填不像金属矿那样有充裕的尾砂充填资源,煤矸石产量煤炭产量的15%~20%,粉煤灰也不是每个矿井都容易获得,普遍面临充填料严重不足,很多矿井甚至无料可充的局面,因此膨胀充填对于煤矿具有特殊。
青岛理工大学矿山充填技术与地压控制研究所是国内系统开展膨胀充填研究与应用的权威单位。2009年前后,我校与淄博市王庄煤矿合作,试验成功一种高水膨胀充填材料,它以粉煤灰为充填主料,由固化剂、膨胀剂、延缓剂等组成,水料比从0.35~0.38至0.65~0.62。料浆具有良好的流动性,可以实现远距离自流输送。料浆充填后不需排水,所含水分基本全部吸收,8~10小时可拆模,7天强度超过1.5MPa,28天强度2~3MPa。现场实测,固化20小时的膨胀率8~10%。2010年“高水材料膨胀充填技术”获得山东省科学技术一等奖。
为扩大膨胀充填应用范围,充填技术研究所利用优越的研究条件,以工业废渣膨胀充填胶固料为目标,近年来集中开展了膨胀剂选择与用量,初期养护温度,固化膨胀量和固化强度等相互关系的研究,取得重要成果。在肥城矿业曹庄煤矿的试验中,灰料比1:6,石横电厂劣质粗粉煤灰与破碎煤矸石1:1混合充填,浓度69%,常温养护下,获得了17%~30%的膨胀量,28天强度1.4~2.0MPa。在对淮北刘东矿的矸石粉、黄土和碎石粉混合充填试验中也获得常温养护下,膨胀量15.3%。1天强度0.21MPa,28天强度1.7MPa的试验结果。
膨胀充填除了具有主动接顶,节省充填材料的有点外,还有一个突出优点是,引起膨胀作用的化学反应起泡能够吸收泌水。若浓度和膨胀剂用量调整得当,料浆泌水可以全部吸收。
膨胀充填胶固料是膨胀充填的核心,是充填技术发展的重要方向。

 

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