礦井膏體充填材料應用工業(yè)廢棄物項目研究立項書

1、附件1焦煤集團研究開發(fā)項目立項書項 目 名 稱：工業(yè)固體廢棄物用于礦井膏體充填膨脹材料項目研究項目承擔單位：韓王公司項目協(xié)作單位：河南理工大學研究起止時間：2013年1月2013年12月申 報 時 間：焦煤集團研究開發(fā)項目立項書研發(fā)項目名稱工業(yè)固體廢棄物用于礦井膏體充填膨脹材料項目研究一、立項依據(jù)（一）國內外現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢進入工業(yè)社會以來人類對能源的需求日益增大。礦山中蘊含著大量能源物質特別是煤炭我國未來的發(fā)展對其的依賴還很巨大。礦山開采在帶來礦產資源的同時也是誘發(fā)地質災害和污染環(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外學者對其進行了大量研究提出

2、了許多行之有效的方法。自20世紀50年代以來我國礦山充填技術的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個階段50年代為廢石干式充填的全盛時期60年代發(fā)展應用分級尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土膠結充填70、80年代廣泛應用以分級尾砂和天然砂作為充填料的細砂膠結充填技術，90年代全面發(fā)展了全尾砂膠結充填、塊石砂漿膠結充填、碎石水泥漿膠結充填和膏體泵壓輸送膠結充填等新技術促進了我國采礦技術的進步和采礦工業(yè)的發(fā)展。進入21世紀礦山開采將轉向深部礦體、“三下礦體”以及其它復雜難采礦體。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。膠結充填是深部及復雜應力環(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)新與進步。但隨著充填開采和建筑等領域對工業(yè)廢棄物粉煤灰的應用范圍越來越大，粉煤灰已經(jīng)成為一種工業(yè)應用資源，造成充填成本和原料來源短缺，研究其它工業(yè)廢棄物應用于充填開采勢在必行。（二）項目研究開發(fā)對本企業(yè)、行業(yè)的推動（帶動）作用通過對充填材料和充填體物理力學性質的認識研究開發(fā)來源更加廣泛、成本低廉、便于制漿和輸送、充填體強度高的新型充填材料，另一方面通過對充填體力學作用機理的探討結合采礦作業(yè)要求研究新的充填工藝和方式。（三）項目達到的技術水平及市場前景近些年來，由于充填材料、充填工藝、管道輸送裝備和技術的不斷進步，充填成本不斷降低，充填效

4、率 不斷提高，其優(yōu)勢日漸突出。隨著煤炭市場的疲軟，開發(fā)研究新的低廉的符合環(huán)境條件應用的工業(yè)廢棄物對降低生產成本，市場前景廣闊，技術水平達到國內先進水平。二、研究開發(fā)內容和目標（一）項目主要內容及關鍵技術 (1)選擇工業(yè)廢棄物中排放量加大、顆粒細、易于制漿材料； (2)研究新材料漿體在管道中的流動性； (3)研究新材料與其它添加材料的化學反應方式和之間的配比； (4)研究新材料充填體強度； (5)研究新材料的環(huán)境影響。（二）技術創(chuàng)新點研究除粉煤灰之外低廉工業(yè)廢棄物應用于礦井膏體膨脹材料充填開采，充填體強度和充填成本達到一定程度的降低。（三）主要技術指標或經(jīng)濟指標使用工業(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年底開始應用，韓王礦充填開采140萬噸計算可節(jié)約投入2800萬元。同時該項目研究的最大優(yōu)勢還在于解決了赤泥占地、污染環(huán)境問題，環(huán)境效益和社會效益顯著。三、研究開發(fā)方法及技術路線工業(yè)廢棄物研究主要以赤泥為主要研究對象，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)激化其活性而產生凝固強度，但由于赤泥溶出工藝的差異，混聯(lián)法赤泥粒徑較燒結法赤粗，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

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充填材料，作為膠結劑使用時，用量較高，故稱為普通赤泥膠結料 或普強赤泥。 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 號硅酸鹽水泥的膠結性能。因此，可以作為礦山充填的膠結劑，稱為高效亦泥膠結料或高強赤泥。四、現(xiàn)有研究開發(fā)基礎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方面做了一定的嘗試，具有試驗設備和化工技術人員，合作單位

7、河南理工大學材料學院是研究材料應用的專門機構，因此研究和開發(fā)基礎好，具備基礎理論和試驗條件，是學術研究結合與生產的很好研究項目，項目的研究和應用將降低充填生產成本，提高經(jīng)濟效益，為礦井的可持續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎，同時為工業(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)職稱在本項目中承擔工作黃北海男1968.8韓王公司水文地質工程師王鳳亮男1969.11韓王公司經(jīng)濟管理高級政工師趙子龍男1962韓王公司地測工程師靳中正男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韓王公司煤礦通風與安全工程師張莉莉女1963韓王公司機電工程師朱家祿男1963.05韓王公司礦采機械工程師倪金勝男1972.03韓王公司礦山通風與安全工程師許新星男1963.11 韓王公司采煤工程師馬會林男1972.09韓王公司機電李建華男1979韓王公司采煤趙文印男1959韓王公司水文助工六、計劃工作進度本項目計劃在韓王煤礦21采區(qū)軌道下山與25軌道保護煤柱中實施，1年內完成，分五個階段順序進行，其中：第一階段為研究與方案設計階段，立項后1個月內完成。重點研究完成工業(yè)廢棄物原料的選定，并通過相關專家論證。第二階段為實驗室試驗階段。在選定材料后2個月內完成。主要完成試驗配方。第三階段為工業(yè)試驗階段。在1個月內完成。主要是按照確定的方案在現(xiàn)場進行充填試驗。第四階段為工業(yè)應