桃山矿粗粉煤灰基胶结材料充填采煤技术试验分析

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1、3充填材料井下固化性能试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3l3．1试验目的与思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．313．2试验装置设计与研制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．313．2．i搅拌装置⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．313．2．2泵送充填装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯323．3试验过程及结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．323．3．1试验过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯323．3．2试验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯343．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯．．354充填系统设备及工艺设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯364．1充填系统设备介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．1．1井上系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯374．1．2井下系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．2井上系统工艺设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．2．1制料站工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．434．2．2活化搅拌站工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯444．3井下系统工艺设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．3．I井下搅拌硐室工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯．454．3．2工作面充填工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯464．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．475工业试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．485．1充填试验条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．485．1．1试验地点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯485．1．2煤矿生产概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．485．1．3煤层储存条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．485．2试验充采设计及结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯485．2．1充采方案确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．485．2．2生产量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．495．2．3输送能力验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．505．3试验过程及结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．515．3．1试验过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l5．3．2试验结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．52V5．3．3项底板移近量数据分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯535．4经济及社会效益分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．555．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．566

5、总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯576．1结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯576．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯57参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．59作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．62学位论文原创性说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．641绪论1．1论文研究的目的与意义随着煤炭资源的不断开采，如黑龙江省煤炭矿区的老煤炭基地，煤炭资源枯竭的问题日益显现，成为老煤炭工业矿区社会、经济“可持续发展’’的瓶颈。矿区工业

6、广场、铁路、城镇、水体下的保护煤柱，成为数量可观的优质煤炭资源，而探索上覆岩层不破坏、地表无明显扰动的煤炭开采技术，是回采这些滞留煤量，延长矿井服务年限，维持老煤炭矿区社会经济持续发展的重要技术保障。按我国原煤产量计算，每年仅采煤一个行业导致的土地塌陷达26681平方千米n1。地表沉陷的治理与恢复耗资甚巨，我国每年用于地表沉陷区修复或搬迁的费用达13亿元人民币口1。由于充填采矿法一方面能保证煤炭的正常开采，另一方面能减少地表和环境的破坏，在国内外煤矿已得到广泛应用。目前在我国应用的主要充填技术有高浓度充填技术、膏体充填技术、全

7、尾矿胶结充填技术等口1。其中20世纪80年代新型高水速凝充填材料在中国矿业大学研制成功，使采空区充填材料有了新的选择途径。该充填材料具有速凝，早强，易于远距离输送，机械化程度高等特点H1。但高水固结充填材料在实际应用中也暴露了一些问题：(1)成本较高，导致充填成本居高不下。根据几个矿山实际统计，高水材料的售价就达900元／吨，加上运杂费就需要1000多元／吨，致使每立方充填材料成本高达300元左右，这就使得许多矿山难以大面积使用畸1。(2)充填工艺比较复杂。为防止材料凝结速度过快，造成堵管事故，材料分两种浆体单独输送，这就需要

8、两套相互独立的充填系统同时工作，组织和调配难以做到周密控制，不但影响了充填效果，而且投资也较大。(3)材料性能稳定性差。当充填浓度达到68％一70％，水灰比在2～2．5时，虽然该材料能将全部的水固结，但其中只有部分结晶水，还有部分吸附水，这些水的存在，使得材料在许多外部条件影