采空區(qū)充填料漿及其管道輸送特性試驗研究.pdf

1、采空區(qū)充填是目前緩解煤礦開采導致地面沉陷以及煤礦廢棄物再利用的重要方法，該技術不僅可治理產(chǎn)煤區(qū)域的主要地質(zhì)災害，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，促進了礦山從采煤到環(huán)境治理全過程控制技術的發(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動狀態(tài)及其變化特點，指導充填工程系統(tǒng)設計和工業(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行研究。
　　 首先對新陽礦區(qū)煤矸石的物理化學特性及礦物組成進行分析，結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行篩分，以降低加工成本。粉煤灰的化學成分

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?shù)募ぐl(fā)其活性。
　　 其次，論文試驗研究了充填材料的濃度、粉煤灰含量、細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行了流變試驗，結果表明，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力影響很大，漿體屈服應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;細粒級煤矸石和水泥對漿體流變特性的影響可歸結于細骨料對漿體流變特性的影響。
　　 試驗通過坍落度、擴展度以及泌水率試驗測試了不同濃度下粉煤灰含量、細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;漿體擴展度與漿體坍落度反映相似的規(guī)律;細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行了相似模擬，主要對料漿在管道內(nèi)的壓力損失進行試驗研究。結果表明，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