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采空区煤矸石浆体充填技术研究进展与展望 被引量:30
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作者 朱磊 古文哲 +4 位作者 宋天奇 潘浩 刘治成 张鹏 何志伟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期143-154,共12页
煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段,是实现煤炭绿色开采的重要途径之一,符合国家绿色发展理念。但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善,部分问题的研究尚... 煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段,是实现煤炭绿色开采的重要途径之一,符合国家绿色发展理念。但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善,部分问题的研究尚属空白,严重制约浆体充填技术在煤矸石固废处置领域的发展。通过近年来研究,煤矸石浆体充填在基础理论及关键技术均取得了大量的成果。文章系统性地梳理了多种煤矸石充填固废处置技术及其发展历程,总结了其适用性及优缺点,阐述了浆体充填诞生的技术背景及科学内涵,明确了浆体充填关键技术与工艺原理。从大规模推广应用角度出发,总结了浆体材料精准制备与流变特性、矸石浆体长距离管输特征、采空区空隙空间浆体介入规律3项关键科学问题,围绕以上关键科学问题,重点开展了精准制浆技术、管道输送技术、浆体多位充填技术等方面的研究。分析了多因素耦合条件矸石浆体流变特性,揭示了矸石浆体成浆机理,构建了矸石浆体精准制备模型,提出了矸石浆体管道输送关键参数确定方法,总结了高位、低位、邻位3种形式的浆体流动扩散规律,进而指导浆体充填工程实践。在以上研究基础上,分析了浆体充填技术当前研究的不足及未来研究的重点难度,并对“双碳”背景下煤矸石浆体充填技术的发展趋势进行了展望,认为以下3个方向是今后研究的重点:(1)矿化CO_(2)制备负碳浆体技术;(2)基于MICP技术的浆体重构岩层技术;(3)浆体置换难采煤体流态化开采技术。 展开更多
关键词 煤矸石 固废充填 浆体充填 采空区充填 充填开采
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垮落带矸石浆体充填模拟试验研究 被引量:16
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作者 朱磊 潘浩 +3 位作者 古文哲 赵萌烨 张新福 徐凯 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S02期629-638,共10页
针对大海则千万吨矿井的绿色化低干扰排矸需求,提出了垮落带矸石浆体充填技术,以期在不影响矿井正常生产的前提下,实现煤矸石的安全、高效、绿色化处置。为确保该技术的可行及充填参数的有据可依,遂在大海则煤矿地面矸石山建立垮落带矸... 针对大海则千万吨矿井的绿色化低干扰排矸需求,提出了垮落带矸石浆体充填技术,以期在不影响矿井正常生产的前提下,实现煤矸石的安全、高效、绿色化处置。为确保该技术的可行及充填参数的有据可依,遂在大海则煤矿地面矸石山建立垮落带矸石堆积模型,研究2种质量分数矸石浆体在采空区垮落岩块间空隙内的流动扩散规律。研究结果表明:(1)矸石浆体在采空区垮落岩块空隙内的流动共分为3个时期,分别为淌流期、涌流期和渗流期,且3个时期相互关联,密不可分。(2)随着矸石浆体充填量的增加,动流坡度呈先减小而后增大的趋势,最终呈阶梯型分布,当浆体充填量达到176 m时,71.8%的矸石浆体第1阶梯动流坡度为7.5%,第2阶梯动流坡度为1.8%,75.3%的矸石浆体第1阶梯动流坡度为7.8%,第2阶梯动流坡度为2.1%。(3)矸石浆体在垮落带内流动具有阶段选择性,涌出点涌出的浆体先以淌流方式沿动流坡度在第1阶梯内流动,而后第1阶梯内的浆体再以渗流方式沿倾向方向向第2阶梯内流动,当浆体质量分数为75.3%时,浆体进入岩块间空隙的最小宽度约为10 mm,当浆体质量分数为71.8%时,浆体进入岩块间空隙的最小宽度约为7 mm,在第2阶梯内浆体如树枝分叉状依次充填岩块间的空腔及空隙,并在倾向边界和走向边界处形成浆体堆积点,其第1阶梯向第2阶梯渗流的浆体可达浆体总量的37.8%以上。(4)模型1和模型2内的浆体垂高分布特征基本一致,浆体垂高随着远离低位灌浆管出口整体上呈下降的趋势,浆体最大垂高2.11 m(1.77 m),位于倾向断面6.5 m(6.3 m)的第1阶梯内,与低位灌浆管出口的水平距离为0.5 m(0.3 m);浆体最小垂高0.797 m(0.669 m),位于倾向断面29.2 m(29.0 m)的第2阶梯中部,与低位灌浆管出口的水平距离为25.595 m(25.364 m)。(5)沿着矸石浆体的流动方向,矸石浆体中粗颗粒的占比呈降低的趋势,细颗粒� 展开更多
关键词 垮落带 矸石浆体 浆体质量分数 低位灌浆
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煤矸石浆体充填技术应用与展望 被引量:2
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作者 朱磊 古文哲 +4 位作者 袁超峰 刘成勇 潘浩 宋天奇 盛奉天 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期93-104,共12页
为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标... 为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标志性成果与关键工艺技术,形成了高位注浆、低位灌浆和邻位注浆3种充填方式,建立了煤矸石浆体采空区垮落带流动的“介入理论”和浆体管道输送的“三度一场”理论,成功开展了国内外首套煤矸石井下浆体充填和地面制浆+井下邻位注浆充填示范工程;阐述了煤矸石浆体充填技术体系,围绕煤矸石浆体充填过程中的煤矸石破碎、成品矸石粉料加水制浆、制备浆体泵送和井下目标区域充填等工艺流程,探讨了煤矸石高效分级破碎、浆体精准制备、浆体管道输送和末端充填等关键技术核心问题,分析了破碎设备、筛分设备、计量设备、搅拌设备和泵送设备等关键设备技术原理与应用场景;以张家峁煤矿小空间、多设备、高能力的煤矸石浆体充填需求为工程背景,创新研发设计了煤矸石浆体充填地面制浆、管道输送、井下充填和智能控制等不同系统的布置,年充填矸石量可达55.4万t,形成了煤矸石浆体充填工程示范,实现了矿井矸石零排放和绿色处置,树立了良好的地区示范效应;未来煤矸石浆体充填技术将围绕设备小型轻量化、系统高度集成化、技术迭代创新化等方向进一步研究发展,为构建煤矿绿色开采技术体系、实现国家“双碳”目标提供技术支撑。 展开更多
关键词 煤矸石 浆体充填 煤矸石高级分级破碎 绿色开采 “双碳”目标
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煤矸石胶结充填管路输送不满管流及其防治方法研究 被引量:7
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作者 黄玉诚 段晓博 +2 位作者 王瑜敏 罗浩天 郝宇鑫 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期117-122,共6页
煤矸石胶结充填料浆质量浓度高,若管路布置和管输参数不合理,充填过程中容易发生不满管流及管路输送故障。为了探究煤矸石胶结充填管路输送不满管流产生的原因与危害,提出相应的防治对策,结合矸石高浓度充填料浆管路输送的实践,建立了... 煤矸石胶结充填料浆质量浓度高,若管路布置和管输参数不合理,充填过程中容易发生不满管流及管路输送故障。为了探究煤矸石胶结充填管路输送不满管流产生的原因与危害,提出相应的防治对策,结合矸石高浓度充填料浆管路输送的实践,建立了泵送充填管路输送模型;基于浆体管道输送基本理论,研究了充填不满管流的产生原因,提出了不满管流状态的理论判别式;根据不满管流输送过程中浆体的运动特征,探讨了不满管流对管路输送系统的危害;结合实例分析提出了不满管流输送状态的防治途径。结果表明:影响充填料浆输送状态的主要因素有充填流量、管道的几何参数和布置方式、料浆的流变特性和密度。输送过程中,充填料浆及输送参量匹配不合理,在垂直钻孔管顶部,高浓度料浆将出现拉断现象,由连续体变为不连续体,导致了管道输送的不满管流状态。随着浆体拉断区的进一步发展,垂直钻孔管上部出现空管段,并呈现一定的真空度,处于负压状态,浆体由固、液两相流状态转变成固、液、气(汽)三相流。浆体状态的变化,恶化了充填管路输送的稳定性,对管路输送系统产生明显的影响和危害:"水锤"冲击作用、对管壁的冲蚀磨损、水平管道振动、料浆发生淤积堵塞、损害充填泵。为了避免管路输送不满管流状态的发生,管路建设中要合理选定垂直钻孔位置;实际充填工作中,可以适当提高料浆浓度或减小非主干管道的内径以增大管道摩擦阻力,以保持浆体满管流输送状态。 展开更多
关键词 煤矸石 充填开采 管路输送 不满管流 料浆浓度
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煤矸石井下处理与冒落区流态化充填技术 被引量:6
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作者 李亮 黄庆享 +5 位作者 吴杰 左小 张伟龙 张杰 胡俊峰 杨玉玉 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期865-873,共9页
为解决韩城矿区煤矸石排放引起的制约生产、生态环境恶化的矛盾,在总结煤矸石井下处理与利用方法的基础上,系统阐述了冒落区流态化充填技术原理和优势,采用理论计算和瞬变电磁法探查方法,揭示了试验工作面冒落区残余空间分布规律,确定... 为解决韩城矿区煤矸石排放引起的制约生产、生态环境恶化的矛盾,在总结煤矸石井下处理与利用方法的基础上,系统阐述了冒落区流态化充填技术原理和优势,采用理论计算和瞬变电磁法探查方法,揭示了试验工作面冒落区残余空间分布规律,确定了基于“高、低位协同共充”和“空洞-空隙-孔隙”多类型残余空间精准高效利用的冒落区流态化充填方式,并在桑树坪二号井实施了工业性试验,结果表明:试验累计充填矸石浆体4949 m~3,处理矸石6414 t,验证了冒落区流态化充填矸石的可行性,发现了矸石浆体在冒落区扩散过程中存在显著的“通道效应”,采用“高、低位协同共充”技术可显著降低或解除“通道效应”和高效利用冒落区残余空间,但该技术增大了钻孔工程量,增加了充填成本,因此在工程尺度上合理确定高、低位充填钻孔参数提出要求,进而确保达到较好的充填效果。研究成果为长壁开采冒落区矸石流态化充填技术提供理论支撑。 展开更多
关键词 煤矸石 冒落区 残余空间 流态化充填 浆体 扩散规律
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葫芦素煤矿离层注浆矸石充填浆液制备工艺技术特点 被引量:1
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作者 马鹏飞 《煤炭加工与综合利用》 CAS 2024年第3期75-77,共3页
阐述了现有矸石离层注浆充填存在的问题,介绍了葫芦素煤矿离层注浆中采取的改进措施和特点,对矸石浆液的制备工艺、出料矸石粒度的确定、破碎机的选型、球磨机型式和驱动方式的选择、球磨机的检修、设计中应注意的问题进行了有益的探讨... 阐述了现有矸石离层注浆充填存在的问题,介绍了葫芦素煤矿离层注浆中采取的改进措施和特点,对矸石浆液的制备工艺、出料矸石粒度的确定、破碎机的选型、球磨机型式和驱动方式的选择、球磨机的检修、设计中应注意的问题进行了有益的探讨,分析了葫芦素煤矿离层注浆矸石充填项目运行后的经济效益和社会效益。 展开更多
关键词 煤矿 矸石充填 充填浆液 设备选择 制浆工艺 离层注浆
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煤矸石粉煤灰料浆管道输送数值模拟研究
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作者 王平 权锡柱 +2 位作者 刘艳 陈虎 江强强 《中国煤炭》 北大核心 2024年第6期144-152,共9页
为了研究煤矸石粉煤灰充填料浆的管道输送特性,以华润电力(锡林郭勒)煤业有限公司西一矿采空区煤矸石粉煤灰充填项目为研究背景,开展了管道输送数值模拟及环管试验,分析了不同流速、不同浓度条件下充填料浆在管道输送中的沿程阻力损失... 为了研究煤矸石粉煤灰充填料浆的管道输送特性,以华润电力(锡林郭勒)煤业有限公司西一矿采空区煤矸石粉煤灰充填项目为研究背景,开展了管道输送数值模拟及环管试验,分析了不同流速、不同浓度条件下充填料浆在管道输送中的沿程阻力损失特征。试验结果表明,在煤矸石粉煤灰充填料浆的管道输送过程中,管道中的流速、压力均沿着管道半径方向递减,呈现出中心大、四周小的分布规律;弯管处流速、压力分布呈现弯管外侧大,内侧小的分布规律。充填料浆的沿程阻力与质量浓度、泵送流速呈正相关关系,且质量浓度对沿程阻力损失的影响相对更大,弯管段的沿程阻力损失要略大于直管段的沿程阻力损失。由于质量浓度为68%的煤矸石粉煤灰充填料浆沿程阻力损失过大,因此在采空区充填管道输送的适宜料浆浓度为64%~66%,推荐泵送流速不低于1.8 m/s。 展开更多
关键词 煤矸石 粉煤灰 充填料浆 管道输送 沿程阻力损失
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垮落带矸石浆体填充管道压力试验研究 被引量:1
8
作者 郝登峰 刘卫娟 +3 位作者 夏大帅 齐治虎 黄波 郑启明 《能源与环保》 2023年第12期296-302,共7页
以龙王沟煤矿为研究对象,针对该煤矿的绿色化排矸需求,采用垮落带矸石浆体充填技术,将地表一定浓度的矸石浆体输送至矿井垮落带,实现煤矸石资源再利用。为确保该技术可行性及充填参数的有据可依,在该矿地面铺设管道,研究不同类型浆体在... 以龙王沟煤矿为研究对象,针对该煤矿的绿色化排矸需求,采用垮落带矸石浆体充填技术,将地表一定浓度的矸石浆体输送至矿井垮落带,实现煤矸石资源再利用。为确保该技术可行性及充填参数的有据可依,在该矿地面铺设管道,研究不同类型浆体在管道中的压力与流速配置关系。研究结果表明,按照浆体浓度小→大→小的顺序输送浆体,受浆体浓度等的影响,泵头压力呈上升稳定再下降稳定的变化趋势,矸石浆体输送浓度大时,泵头压力大,管道监测压力也大;随着输送距离的增加,管道压力呈先增大后减小的趋势;管道监测点的压力与泵头压力变化基本一致,管道出口压力比较稳定,压力衰减较小;浆体浓度和粒度与输送速度配置良好,管网长距离输送稳定。 展开更多
关键词 垮落带 矸石浆体 管道压力
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煤矸石充填料浆坍落度研究现状分析 被引量:2
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作者 李丹 于道渊 +2 位作者 杨英 黄思 徐玉成 《科技创新与应用》 2019年第36期29-30,34,共3页
近些年来随着煤矿资源的不断开采,煤炭企业在给一系列工业企业提供原材料的同时,煤矸石作为煤矿生产过程中产生的主要固体废弃物,其外排量也在不断地增加,久而久之就压占了数量可观的有用土地。为减少煤矸石堆放所压占的土地面积,同时... 近些年来随着煤矿资源的不断开采,煤炭企业在给一系列工业企业提供原材料的同时,煤矸石作为煤矿生产过程中产生的主要固体废弃物,其外排量也在不断地增加,久而久之就压占了数量可观的有用土地。为减少煤矸石堆放所压占的土地面积,同时也为降低煤矸石堆放所带来的一系列负面影响、提高宝贵煤炭资源的回收率,文章结合煤矸石充填技术相关特点,开展煤矸石充填料浆坍落度性能的调查分析,旨在为充填料浆的有效利用提供一些参考。 展开更多
关键词 煤矸石 充填料浆 坍落度 现状分析
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粉煤灰煤矸石混合浆液性能试验研究 被引量:1
10
作者 张勇 王启庆 +3 位作者 张育宝 李林哲 袁飞 顾天煜 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2023年第3期140-146,共7页
为探寻粉煤灰煤矸石混合浆液的性质,以粉煤灰和不同粒径的煤矸石为试验材料,采用正交试验方法,通过SPSS软件处理试验数据,分析体积浓度、煤矸石粒径和粉煤灰与煤矸石质量比对浆液的密度、黏度和析水率的影响规律;并结合注浆现场实际,设... 为探寻粉煤灰煤矸石混合浆液的性质,以粉煤灰和不同粒径的煤矸石为试验材料,采用正交试验方法,通过SPSS软件处理试验数据,分析体积浓度、煤矸石粒径和粉煤灰与煤矸石质量比对浆液的密度、黏度和析水率的影响规律;并结合注浆现场实际,设计黏度降低试验。结果表明:体积浓度、煤矸石粒径、粉煤灰与煤矸石质量比3种因素都对浆液密度和浆液黏度变化起到了显著作用;其中煤矸石质量占比达到70%会使浆液黏度增加变快;体积浓度和粉煤灰与煤矸石质量比对浆液析水率变化起主要作用,其中煤矸石质量在不同占比对析水率的变化快慢有差异,煤矸石粒径对浆液析水率变化起次要作用;聚羧酸减水剂含量增加对粉煤灰浆液和粉煤灰煤矸石混合浆液黏度降低有明显的作用,并随剂量的加大,黏度变化逐渐减缓达到极值。 展开更多
关键词 粉煤灰 煤矸石 混合浆液 正交试验 SPSS软件 聚羧酸减水剂
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Multi-criteria comparative analysis of the pressure drop on coal gangue fly-ash slurry at different parts along an L-shaped pipeline
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作者 Defeng Wang Dengwu Jiao +2 位作者 Zhanbo Cheng Qingwen Shi Helmut Mischo 《International Journal of Coal Science & Technology》 EI CAS CSCD 2023年第2期129-145,共17页
Disposing of coal gangue and fly-ash on the surface is a risky method with tremendous potential catastrophic consequences for the environment.Backfill mining is a promising practice for turning those hazardous wastes ... Disposing of coal gangue and fly-ash on the surface is a risky method with tremendous potential catastrophic consequences for the environment.Backfill mining is a promising practice for turning those hazardous wastes into functional backfill materi-als.Unfortunately,how to efficiently deliver the slurry to the desired places remains under-researched.To address this issue,the computational fluid dynamics software Fluent was used in the current study in addition to a laboratory rheological test to simulate the impact of various parameters on the evolution of pressure at a particular section of the pipeline.Furthermore,the response surface method was employed to investigate how the various components and their corresponding influencing weights interact to affect the pressure drop.This study demonstrates that the pressure drop of the slurry is highly influenced by slurry concentration,speed,and pipe diameter.While conveying speed is the main component in the bend section,pipe diameter takes over in the horizontal and vertical pipe sections. 展开更多
关键词 Coal gangue slurry Pressure drop Numerical simulation Response surface analysis
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煤矸石山注浆灭火的实践应用 被引量:1
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作者 崔彦鹏 《山西冶金》 CAS 2021年第5期250-251,255,共3页
针对煤矸石山体不稳定,容易发生山体自燃的特点,通过注浆灭火安全快速解决煤矸石山的自燃和有效避免灭火后煤矸石山的复燃。在降低施工成本的同时,兼顾良好的生态环保效益,将煤矸石山变废为宝,实现煤矸石山的可持续健康发展。
关键词 煤矸石 注浆灭火 自燃 灭火材料 浆液配比 成孔率
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工艺参数对泡沫煤矸石浆料流变性能的影响 被引量:1
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作者 张继香 杨金龙 +1 位作者 刘炜 董英鸽 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A02期377-379,共3页
研究了固相体积分数、气相含量及发泡剂种类等对泡沫煤矸石浆料流变性能的影响。结果表明:泡沫煤矸石浆料在中低剪切速率区呈现明显的剪切变稀的流体特征;泡沫浆料的粘度随固相体积分数的增大而显著增大;用曲拉通TritonX-100发泡制得的... 研究了固相体积分数、气相含量及发泡剂种类等对泡沫煤矸石浆料流变性能的影响。结果表明:泡沫煤矸石浆料在中低剪切速率区呈现明显的剪切变稀的流体特征;泡沫浆料的粘度随固相体积分数的增大而显著增大;用曲拉通TritonX-100发泡制得的泡沫浆料的粘度要明显高于用没食子酸丙酯发泡制得的泡沫浆料的粘度,但二者均随着气相体积分数的增大而增大。 展开更多
关键词 煤矸石 泡沫浆料 流变性能
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搅拌桶中煤矸石沉降的研究
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作者 朱必勇 韩森 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2009年第2期38-40,共3页
将煤矸石用于胶结充填可降低成本,有利于环境保护,煤矸石由于块度大、不均匀系数高,易在搅拌桶内率先沉淀,影响了搅拌效果。对充填浆体制备流程进行了研究分析,发现煤矸石在搅拌均匀的水泥、粉煤灰浆体中的沉降速度要远远小于其在清水... 将煤矸石用于胶结充填可降低成本,有利于环境保护,煤矸石由于块度大、不均匀系数高,易在搅拌桶内率先沉淀,影响了搅拌效果。对充填浆体制备流程进行了研究分析,发现煤矸石在搅拌均匀的水泥、粉煤灰浆体中的沉降速度要远远小于其在清水中的沉降速度。根据这一特性提出了对充填物料下料顺序的优化。 展开更多
关键词 煤矸石 充填料浆 沉降速度 干涉沉降
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似膏体自流充填工艺在孙村煤矿的应用 被引量:15
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作者 王新民 龚正国 +2 位作者 张传恕 张钦礼 曹刚 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2008年第2期10-13,共4页
山东孙村煤矿已进入深井开采阶段。为最大限度地回收留设的保安煤柱及解决煤矸石排放问题,进行了煤矸石似膏体自流充填试验研究。试验结果表明,可以制备出合乎设计要求的煤矸石似膏体,并能实现膏体自流充填。采用煤矸石似膏体自流充填... 山东孙村煤矿已进入深井开采阶段。为最大限度地回收留设的保安煤柱及解决煤矸石排放问题,进行了煤矸石似膏体自流充填试验研究。试验结果表明,可以制备出合乎设计要求的煤矸石似膏体,并能实现膏体自流充填。采用煤矸石似膏体自流充填工艺既经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持。 展开更多
关键词 煤矸石 似膏体料浆 自流充填 料浆配比 充填强度
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煤矸石综合利用系统的研究与应用 被引量:12
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作者 刘峰 刘超 《煤炭技术》 CAS 2019年第12期144-146,共3页
根据煤矿生产过程中产生煤矸石的物理特性,对煤矸石处理系统进行改造,将可以利用的部分提取出来。其中系统改造中设计了滚筒式转动洗选机;提出了新型煤泥沉淀、处理方法,设计了水资源循环利用系统,制定了矸石分选系统采用色选机进行选... 根据煤矿生产过程中产生煤矸石的物理特性,对煤矸石处理系统进行改造,将可以利用的部分提取出来。其中系统改造中设计了滚筒式转动洗选机;提出了新型煤泥沉淀、处理方法,设计了水资源循环利用系统,制定了矸石分选系统采用色选机进行选分不同颜色矿石的方案。降低了矿井生产成本、对污染大气环境的废弃物进行综合治理并予以开发利用,具有明显的经济效益和社会效益。 展开更多
关键词 煤矸石 综合利用 转动洗选机 煤泥水沉淀 矸石分选
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矸石浆体充填空间特征研究与工程实践 被引量:7
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作者 古文哲 杨宝贵 +1 位作者 朱磊 赵萌烨 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第3期409-418,共10页
煤矸石浆体充填是一项顺应煤炭绿色可持续发展、响应国家环保政策的矸石绿色处置新技术。宏观的破碎空间特征与微观的空隙特征是决定矸石浆体充填效果的关键,为建立浆体充填基础理论体系,采用理论分析、模拟实验与现场工业实验结合的方... 煤矸石浆体充填是一项顺应煤炭绿色可持续发展、响应国家环保政策的矸石绿色处置新技术。宏观的破碎空间特征与微观的空隙特征是决定矸石浆体充填效果的关键,为建立浆体充填基础理论体系,采用理论分析、模拟实验与现场工业实验结合的方法,揭示了浆体充填空间覆岩运动规律,探索了破碎空间内可供浆体充填的空隙分布特征,明确矸石浆体-采空空隙的作用关系。研究表明,采动过程中控制岩层是影响浆体充填空间范围的关键,“拱-梁-壳”的空间演化过程分别对应浆体充填空间的自由堆积区、载荷影响区及压实区,直接决定矸石浆体充填效果;采空区内垮落岩体的孔隙率沿倾向、走向及垂向均满足负对数函数关系,据此建立了浆体充填空间空隙分布模型,并确定浆体充填的重点区域;通过开展地面原位注浆充填试验,证明了矸石浆体在采空空间的可充填特性,阐述了矸石浆体-采空空隙的作用过程普遍经历了初始流淌、垂直涌流及水平扩散3个阶段;在黄陵二号煤矿井下针对浆体充填空间自由堆积区与载荷影响区开展了矸石浆体充填工程实践,成功验证了井下矸石浆体充填技术的可行性及理论的正确性,为矸石绿色处置提供了新的依据。 展开更多
关键词 浆体充填 空间结构 控制岩层 空隙分布
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杨家沟铝土矿充填材料配比优化研究 被引量:7
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作者 许良发 姚维 +3 位作者 黄腾龙 邓高岭 林顺才 杨鑫 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2022年第2期88-95,共8页
为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石。结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响。研究结果表明,粉煤灰的"滚珠"... 为了充分回收铝土矿资源和保护地表村庄安全,杨家沟铝土矿拟采用条带进路充填法回采矿石。结合矿山周边固废情况,探讨了煤矸石尺寸、粉煤灰和脱硫灰渣掺量对充填料浆流动性和充填体强度的影响。研究结果表明,粉煤灰的"滚珠"效应能够改善充填料浆的流动性,但在大掺量情况下主要起填充作用,表现为充填体强度随掺量的增加而降低;单一增大煤矸石尺寸导致料浆极易离析,脱硫灰渣掺入后能够增加料浆的黏聚性,适合长距离泵送;充填体强度与煤矸石尺寸呈正相关,但早期强度增长较慢,各龄期增长幅度为3.06%~20%。通过类比相似矿山及结合室内试验结果,推荐充填配比:1步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶1∶6.4∶1.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为3.28 MPa,坍落度为26.2 cm;2步骤配比为水泥∶粉煤灰∶煤矸石∶灰渣=1∶2∶14.4∶3.6,料浆质量浓度80%,该配比28 d强度为0.76 MPa,坍落度为25.7 cm。 展开更多
关键词 条带充填开采 骨料尺寸 充填体强度 料浆流动性 配比优化
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基于裹浆工艺的煤矸石混凝土性能研究 被引量:5
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作者 姚志鑫 穆川川 +3 位作者 单俊鸿 刘捷 王奎 高鹏 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第2期587-597,共11页
采用裹浆工艺对煤矸石骨料进行预处理,研究原状煤矸石骨料与不同浆体裹浆煤矸石骨料的吸水率、压碎值和干湿、冻融环境下的劣化行为以及裹浆煤矸石混凝土的强度和耐久性能,并分析骨料性能强化与混凝土性能提升的相关性。采用XRD、SEM分... 采用裹浆工艺对煤矸石骨料进行预处理,研究原状煤矸石骨料与不同浆体裹浆煤矸石骨料的吸水率、压碎值和干湿、冻融环境下的劣化行为以及裹浆煤矸石混凝土的强度和耐久性能,并分析骨料性能强化与混凝土性能提升的相关性。采用XRD、SEM分析原状煤矸石骨料与裹浆煤矸石骨料干湿、冻融循环前后的矿物组成、微观形貌和界面过渡区。结果表明,原状煤矸石骨料吸水率高,硬度低,在干湿、冻融环境下劣化明显,裹浆后煤矸石骨料性能提升。原状煤矸石混凝土强度与耐久性能较差,裹浆后煤矸石混凝土性能得到增强,骨料性能与混凝土性能相关性良好。煤矸石骨料劣化的主要原因是黏土矿物吸水后在干湿、冻融环境下软化失稳,而裹浆可以起到隔绝水分的作用,从而使骨料性能得到强化。骨料强化以及骨料与砂浆基体的结合程度提高共同促进了裹浆煤矸石混凝土性能提升。 展开更多
关键词 混凝土 煤矸石骨料 裹浆工艺 干湿循环 冻融循环 强度 耐久性能
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大粒径矸石料浆配比优化及全尺寸环管输送阻力测试研究
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作者 苏鹤鸣 刘思旭 +1 位作者 陈为高 杨波 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期71-77,共7页
为确定不同粒径范围矸石料浆的最优配比,给出了大粒径矸石料浆骨料粒径的划分依据,提出了矸石料浆输送性能的优化原理,设计了输送性能测试指标及筛选标准,揭示了0~2 mm和0~5 mm这2种粒径范围矸石料浆输送性能随浓度和粒径级配的变化规律... 为确定不同粒径范围矸石料浆的最优配比,给出了大粒径矸石料浆骨料粒径的划分依据,提出了矸石料浆输送性能的优化原理,设计了输送性能测试指标及筛选标准,揭示了0~2 mm和0~5 mm这2种粒径范围矸石料浆输送性能随浓度和粒径级配的变化规律,分析了大粒径矸石料浆输送性能指标的变化机理,最终结合输送性能筛选标准确定了大粒径矸石料浆最优配比,并通过全尺寸环管输送测试验证了料浆优选配比的可行性。结果表明:矸石料浆中0~0.15 mm小粒径矸石具有较强的保水悬浮能力,对矸石料浆的输送性能具有明显改善作用;料浆的沉析率随浓度升高而减小,随粗粒径矸石占比增加而增大;料浆的黏度随浓度升高而增大,随粗粒径矸石占比增加而逐渐降低。矸石料浆在直管段的压力损失受浓度、粒径级配的影响,在弯管段又受到管路曲率半径的影响。 展开更多
关键词 大粒径矸石料浆 保水悬浮 输送性能 配比优化 全尺寸环管输送
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