膏体充填开采实施粉煤灰等强替代水泥研究

膏体充填开采实施粉煤灰等强替代水泥 研究 吕昌刚戚洋于光耀 淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿山东省充填开 采工程技术研究中心 摘要 水泥市场价格持续上涨，充填开采成本居高不下，实施粉煤灰等强替代水泥研 究，有效地降低充填开采成本，为企业获取更多效益。粉煤灰等强替代水泥，即 按照一定比例，提高粉煤灰用量减少水泥用量，实现膏体终凝强度相同，保证 充填效果，实现安全开采。 关键词 膏体充填开采;粉煤灰;水泥;等强;替代; 作者简介吕昌刚（1978-），男，山东淄博人，现任淄矿集团岱庄煤矿充填事 业部副经理，助理工程师。 收稿日期2017-06-14 Study on the Application of Fly Ash to the Replacement of Full-strength Cement in Paste Filling Lv Chang-gang Qi Yang Yu Guan-gyao Daizhuang Coal Mine of Zibo Mining Group; Abstract Cement prices continue to rise, so the filling cost is higher. Research on using fly ash replaces full-strength cement will effectively reduce the filling cost for enterprises and obtain more benefits. Using fly ash replaces full-strength cement, that is, based on a certain percentage, increasing the amount of fly ash and reducing the amount of cement can help to realize the same final strength of the paste, ensuring the filling effect, achieving safe mining. Keyword paste filling; fly ash; cement; fullstrength; replacement; Received 2017-06-14 肝石膏体充填开采技术是将煤砰石、粉煤灰、水泥和矿井水等物料按一定比例配 制成不泌水的膏体浆料，水泥是膏体的最重要原材料，其用量多少直接影响膏 体终凝强度大小，并最终反映在地表控制方面，但水泥价格居高不下，严重压 缩企业利润。因此，采用粉煤灰等强替代水泥研究具有重要意义。 粉煤灰作为热电厂的一种废弃物，具有保水、润滑、减阻、促硬等性能，与水可 以生成水硬胶凝性能的化合物，具有一定强度。根据粉煤灰的特性，用粉煤灰替 代部分水泥用量，可达到同等强度膏体。 1实验材料及方案 选用济宁任城地区热电厂粉煤灰、32. 5级普通硅酸盐水泥、煤砰石做实验材料。 粉煤灰替代水泥比例实验从5开始，每次增加5个百分点，直到替代相同成本 的水泥用量，获得不同替代比例粉煤灰对水泥质量的影响数据和对充填体强度 的影响数据，最后对实验数据进行分析，获得实验结论。 参照配比选用目前岱庄煤矿2355充填工作面充填使用配比，实验配比在参照原 配比条件下，适当减少水泥用量，在保证成本不增加的情况下，提高粉煤灰用 量，最大用量以不增加成本为上限。具体配比情况见表1。其中1为参照配比， 27为实验配比。 为了保证实验合理性及实验准确性，减小充填材料和砰石料对实验数据的影响, 砰石、水泥、粉煤灰均选用同一批次原料;此外，为了保证各配比能够获得1方 料浆，各配比浓度统一选定为72o 表1粉煤灰等效强度替代实验配比表下载原表 2料浆可泵性、膏体脱模时间及强度分析 可泵性在室温常温下进行。根据实验情况，各配比料浆可泵性、流动性等物理状 态良好，均符合充填生产的不低于120min要求。可泵时间如表2。 表2各配比可泵时间数据表下载原表 由表3可知，随着粉煤灰用量增加，实验配比的脱模时间均比参照脱模时间长, 延长了 1.7512.28,其主要因搅拌过程中，水泥搅拌不均影响所致，局部水 泥多的模块脱模时间短，局部水泥少的模块脱模时间长，但整体脱模时间符合 812h脱模生产要求。 表3各配比脱模时间数据表下载原表 表4各配比不同龄期膏体强度数据表下载原表 将各配比料浆按照标准试件7X7X7cm进行装模养护，养护条件温度为 30C、湿度99。分别对龄期Id、7d、28d的膏体强度进行测验，详细数据见表 4o 根据表4得，1、4、7配比充填材料成本相同，7水泥用量最少、粉煤灰用量最 多，28d强度最大，由此可知，适当提高粉煤灰用量，减少水泥用量，可提高膏 体强度。24为一组，57为一组，其配比水泥用量相同，粉煤灰用量逐级增加， 两组膏体28d强度呈同一趋势，即随着粉煤灰用量的增加，强度呈上升趋势。 3经济效益和社会效益 在不降低膏体强度、不影响充填安全的前提下，可选表一中的编号6配比代替编 号1配比，因为它们的抗压强度接近。这样，每方水泥下调20kg,每方粉煤灰 上调100kg,水泥参考价格300元/t,粉煤灰参考价格35元/t。则每方膏体配 比成本较先前配比降低2. 25元左右。岱庄煤矿每年生产约60万t充填煤约充 填43. 8万m左右膏体计算，每年节约成本费用创造直接经济效益98. 55万元 左右。 粉煤灰作为电厂燃煤的垃圾产物，提高消耗量有助于减少粉煤灰废弃物占地面 积，又由于粉煤灰过量无法储存时一般露天存放，多消耗粉煤灰有利于减少扬 尘，有助于减少大气污染，有利于环保。 4结论 通过以上实验数据初步认为粉煤灰具有活性胶凝作用，可以等效强度替代水泥， 且符合充填要求，可按照合理比例，降低充填成本。同时，增加粉煤灰用量，改 善料浆稠稀度，保证大砰石颗粒的悬浮不离析，大大提高了泵送安全性。同时充 填效果较好，降低水泥用量，降低了充填成本。 参考文献 [1] 杨占宇，杨兴东，甄巍.浅谈干粉砂浆的组成及应用[J].辽宁建材，2007 06 32-33. [2] 章银祥，马德宝，张海滨.干粉砂浆生产工艺研究[J].墙材革新与建筑节能， 2007 06 51-53, [3] 李伏林.大掺量粉煤灰混凝土用于道路工程的室内实验与研究[J].粉煤灰综 合利用，2002 4 13-16.