礦井膏體充填材料應(yīng)用工業(yè)廢棄物項(xiàng)目研究立項(xiàng)書

1、附件1焦煤集團(tuán)研究開發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)書項(xiàng) 目 名 稱：工業(yè)固體廢棄物用于礦井膏體充填膨脹材料項(xiàng)目研究項(xiàng)目承擔(dān)單位：韓王公司項(xiàng)目協(xié)作單位：河南理工大學(xué)研究起止時(shí)間：2013年1月2013年12月申 報(bào) 時(shí) 間：焦煤集團(tuán)研究開發(fā)項(xiàng)目立項(xiàng)書研發(fā)項(xiàng)目名稱工業(yè)固體廢棄物用于礦井膏體充填膨脹材料項(xiàng)目研究一、立項(xiàng)依據(jù)（一）國內(nèi)外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以來人類對(duì)能源的需求日益增大。礦山中蘊(yùn)含著大量能源物質(zhì)特別是煤炭我國未來的發(fā)展對(duì)其的依賴還很巨大。礦山開采在帶來礦產(chǎn)資源的同時(shí)也是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和污染環(huán)境的直接因素。其中最為突出的就是地表沉陷。 礦山充填是治理開采沉陷的有效手段國內(nèi)外學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了大量研究提出

2、了許多行之有效的方法。自20世紀(jì)50年代以來我國礦山充填技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個(gè)階段50年代為廢石干式充填的全盛時(shí)期60年代發(fā)展應(yīng)用分級(jí)尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土膠結(jié)充填70、80年代廣泛應(yīng)用以分級(jí)尾砂和天然砂作為充填料的細(xì)砂膠結(jié)充填技術(shù)，90年代全面發(fā)展了全尾砂膠結(jié)充填、塊石砂漿膠結(jié)充填、碎石水泥漿膠結(jié)充填和膏體泵壓輸送膠結(jié)充填等新技術(shù)促進(jìn)了我國采礦技術(shù)的進(jìn)步和采礦工業(yè)的發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)礦山開采將轉(zhuǎn)向深部礦體、“三下礦體”以及其它復(fù)雜難采礦體。地壓控制問題將日益突出并成為深部高效、安全作業(yè)的主要障礙。膠結(jié)充填是深部及復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境下地壓控制的有效途徑之一因此充填采礦法和充填工藝技術(shù)越

3、來越受到人們的重且在充填采礦法不斷改造與發(fā)展的過程中得到創(chuàng)新與進(jìn)步。但隨著充填開采和建筑等領(lǐng)域?qū)I(yè)廢棄物粉煤灰的應(yīng)用范圍越來越大，粉煤灰已經(jīng)成為一種工業(yè)應(yīng)用資源，造成充填成本和原料來源短缺，研究其它工業(yè)廢棄物應(yīng)用于充填開采勢(shì)在必行。（二）項(xiàng)目研究開發(fā)對(duì)本企業(yè)、行業(yè)的推動(dòng)（帶動(dòng)）作用通過對(duì)充填材料和充填體物理力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識(shí)研究開發(fā)來源更加廣泛、成本低廉、便于制漿和輸送、充填體強(qiáng)度高的新型充填材料，另一方面通過對(duì)充填體力學(xué)作用機(jī)理的探討結(jié)合采礦作業(yè)要求研究新的充填工藝和方式。（三）項(xiàng)目達(dá)到的技術(shù)水平及市場(chǎng)前景近些年來，由于充填材料、充填工藝、管道輸送裝備和技術(shù)的不斷進(jìn)步，充填成本不斷降低，充填效

4、率 不斷提高，其優(yōu)勢(shì)日漸突出。隨著煤炭市場(chǎng)的疲軟，開發(fā)研究新的低廉的符合環(huán)境條件應(yīng)用的工業(yè)廢棄物對(duì)降低生產(chǎn)成本，市場(chǎng)前景廣闊，技術(shù)水平達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。二、研究開發(fā)內(nèi)容和目標(biāo)（一）項(xiàng)目主要內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù) (1)選擇工業(yè)廢棄物中排放量加大、顆粒細(xì)、易于制漿材料； (2)研究新材料漿體在管道中的流動(dòng)性； (3)研究新材料與其它添加材料的化學(xué)反應(yīng)方式和之間的配比； (4)研究新材料充填體強(qiáng)度； (5)研究新材料的環(huán)境影響。（二）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)研究除粉煤灰之外低廉工業(yè)廢棄物應(yīng)用于礦井膏體膨脹材料充填開采，充填體強(qiáng)度和充填成本達(dá)到一定程度的降低。（三）主要技術(shù)指標(biāo)或經(jīng)濟(jì)指標(biāo)使用工業(yè)廢棄物（除粉煤灰外）作為井

5、下充填體主要材料，可降低開采成本，噸煤成本降低20元。按2013年底開始應(yīng)用，韓王礦充填開采140萬噸計(jì)算可節(jié)約投入2800萬元。同時(shí)該項(xiàng)目研究的最大優(yōu)勢(shì)還在于解決了赤泥占地、污染環(huán)境問題，環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著。三、研究開發(fā)方法及技術(shù)路線工業(yè)廢棄物研究主要以赤泥為主要研究對(duì)象，其它同步研究。赤泥中含有硅酸二鈣等水硬性礦物，都具有潛在的水硬活性，可以加堿性激化劑石灰(Ca0) 和酸性激化劑石膏(CaSO42H2)激化其活性而產(chǎn)生凝固強(qiáng)度，但由于赤泥溶出工藝的差異，混聯(lián)法赤泥粒徑較燒結(jié)法赤粗，沉降脫水較快。研究方法：第一的主要成分為赤泥與石灰，以石灰作為赤泥活性的激化劑。這種赤泥膠凝材料的配比簡(jiǎn)

6、單、加上及原料成本較低、一般在加入粉煤灰作為摻和料后直接用來作為礦山膠結(jié)充填材料，作為膠結(jié)劑使用時(shí)，用量較高，故稱為普通赤泥膠結(jié)料 或普強(qiáng)赤泥。 第二的主要成分為赤泥、石膏、石灰、礦渣，以石膏和石灰作為激化劑，這種赤泥膠凝材料所需原料成分較多，加工成本較高，但其膠結(jié)性能更好，用于礦山充填與礦山尾砂混合甚至超過普通 425 號(hào)硅酸鹽水泥的膠結(jié)性能。因此，可以作為礦山充填的膠結(jié)劑，稱為高效亦泥膠結(jié)料或高強(qiáng)赤泥。四、現(xiàn)有研究開發(fā)基礎(chǔ)韓王礦和其它礦井目前充填開采主要采用粉煤灰或其它石料作為充填的主材料，在開發(fā)研究其它工業(yè)廢棄物方面韓王礦在建材生產(chǎn)方面做了一定的嘗試，具有試驗(yàn)設(shè)備和化工技術(shù)人員，合作單位

7、河南理工大學(xué)材料學(xué)院是研究材料應(yīng)用的專門機(jī)構(gòu)，因此研究和開發(fā)基礎(chǔ)好，具備基礎(chǔ)理論和試驗(yàn)條件，是學(xué)術(shù)研究結(jié)合與生產(chǎn)的很好研究項(xiàng)目，項(xiàng)目的研究和應(yīng)用將降低充填生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，為礦井的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)為工業(yè)廢棄物的再利用，減少環(huán)境壓力，搞好環(huán)境治理開辟一條新的途徑。五、研究開發(fā)項(xiàng)目組人員名單姓名性別出生年月工作單位專業(yè)職稱在本項(xiàng)目中承擔(dān)工作黃北海男1968.8韓王公司水文地質(zhì)工程師王鳳亮男1969.11韓王公司經(jīng)濟(jì)管理高級(jí)政工師趙子龍男1962韓王公司地測(cè)工程師靳中正男1964韓王公司采煤工程師靳玉成男1969.03韓王公司采煤技術(shù)員宋永茂男1957.05韓王公司煤礦電氣化高工

8、崔建峰男1964.06韓王公司煤礦通風(fēng)與安全工程師張莉莉女1963韓王公司機(jī)電工程師朱家祿男1963.05韓王公司礦采機(jī)械工程師倪金勝男1972.03韓王公司礦山通風(fēng)與安全工程師許新星男1963.11 韓王公司采煤工程師馬會(huì)林男1972.09韓王公司機(jī)電李建華男1979韓王公司采煤趙文印男1959韓王公司水文助工六、計(jì)劃工作進(jìn)度本項(xiàng)目計(jì)劃在韓王煤礦21采區(qū)軌道下山與25軌道保護(hù)煤柱中實(shí)施，1年內(nèi)完成，分五個(gè)階段順序進(jìn)行，其中：第一階段為研究與方案設(shè)計(jì)階段，立項(xiàng)后1個(gè)月內(nèi)完成。重點(diǎn)研究完成工業(yè)廢棄物原料的選定，并通過相關(guān)專家論證。第二階段為實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)階段。在選定材料后2個(gè)月內(nèi)完成。主要完成試驗(yàn)配方。第三階段為工業(yè)試驗(yàn)階段。在1個(gè)月內(nèi)完成。主要是按照確定的方案在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充填試驗(yàn)。第四階段為工業(yè)應(yīng)