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基本信息

項目名稱：
基于原生矸石動力混凝土研制的沿空留巷技術(shù)
小類：
能源化工
簡介：
以煤礦井下原生矸石為骨料，通過材料的合理配比，研制成的混凝土，其強(qiáng)度完全符合煤礦深部支護(hù)要求；凝固時間在1-72小時內(nèi)可調(diào)節(jié)，適合了煤礦復(fù)雜條件的長距離輸送；尤其是內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的創(chuàng)新使用，使該混凝土具備了動力特點，即超強(qiáng)流動性,澆筑能效更好，解決了井下難以振搗的難題，形成的混凝土致密，強(qiáng)度穩(wěn)定，耐久性更高，有效防止了充填墻體被壓裂，確保了充填墻體在服務(wù)期間的使用安全。
詳細(xì)介紹：
本發(fā)明克服了以前巷旁充填材料的缺點，發(fā)明一種效果好、成本低、節(jié)約資源、環(huán)保的新型充填材料，整個充填過程井下完成，同時實現(xiàn)煤礦的原生矸石利用。我們設(shè)計的新型充填材料為原生矸石+水泥+水+高效減水劑+速凝劑+水化劑，通過內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)，制作原生矸石動力混凝土，通過泵送系統(tǒng)充填到巷旁的模板中，形成巷旁充填材料。本方法制作的原生矸石動力混凝土，具有高流動性，混凝土的耐久性更高，澆筑能效更好，預(yù)拌混凝土進(jìn)一步取代現(xiàn)場攪拌，自密性強(qiáng)，由于無需振搗，工作環(huán)境也會更加安全。

作品圖片

  • 基于原生矸石動力混凝土研制的沿空留巷技術(shù)

作品專業(yè)信息

設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1.設(shè)計目的： 目前全國矸石山堆積，不僅占用土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，有時還會發(fā)生坍塌、滑坡甚至泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。如何實現(xiàn)矸石不出井和現(xiàn)有矸石的綜合利用，實現(xiàn)矸石置換煤炭（即“以矸換煤”），提高煤炭資源的采出率，將是一件利國利民的大事。 2.基本思路： 井下掘進(jìn)產(chǎn)生的原生矸石，經(jīng)破碎機(jī)破碎至合適粒度后，通過大量試驗確定速凝劑、水化劑、減水劑、內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的最優(yōu)配比，經(jīng)攪拌后制作成原生矸石動力混凝土，通過泵送充填系統(tǒng)充填到巷旁，用于沿空留巷，實現(xiàn)無區(qū)段煤柱開采。 3.創(chuàng)新點： ①本方法制作的原生矸石動力混凝土，具有高流動性，混凝土的耐久性更高，澆筑能效更好，預(yù)拌混凝土進(jìn)一步取代現(xiàn)場攪拌，自密性更強(qiáng)。由于無需振搗，工作環(huán)境也會更加安全，強(qiáng)度完全滿足巷旁充填材料的要求； ②矸石不升井，節(jié)約了提升費用。同時充分利用原生矸石，減少土地占用和環(huán)境污染，變廢為寶； ③該充填材料成本只有現(xiàn)有充填材料成本的1/3～2/3左右，減少開采成本，節(jié)約資金； ④該泵送充填系統(tǒng)全部井下完成，無需建立地面充填系統(tǒng)，充填距離更長，成本只有現(xiàn)有充填系統(tǒng)的1/3～2/3左右，成本低，投資少。 4.技術(shù)關(guān)鍵： 原生矸石動力混凝土添加劑的選擇、各成分的配比，泵送充填系統(tǒng)設(shè)備的研制。 5.主要技術(shù)指標(biāo)： 水化劑、減水劑、速凝劑、原生矸石、水、內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑等各成分配比，泵送充填系統(tǒng)設(shè)備的性能參數(shù)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

原生矸石動力混凝土具有很好的先進(jìn)性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面，第一原生矸石動力混凝土具有高流動性，耐久性更高,澆筑能效更好,預(yù)拌混凝土進(jìn)一步取代現(xiàn)場拌,自密性強(qiáng),無需振搗,1d齡期的單軸抗壓強(qiáng)度為6-9Mpa，28d齡期的單軸抗壓強(qiáng)度為16-24Mpa，強(qiáng)度完全滿足巷旁充填的要求；第二混凝土配料使用掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石，即克服矸石占地和污染環(huán)境的缺點，又達(dá)到變廢為寶的效果；3、本充填系統(tǒng)不用建設(shè)地面配料站，節(jié)省了基建投資，同時節(jié)省了從井上到井下運料的環(huán)節(jié)，減少運輸成本。

獲獎情況及鑒定結(jié)果

2011年4月在安徽理工大學(xué)第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得一等獎。 2011年5月在第四屆“挑戰(zhàn)杯”合鍛股份安徽省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中獲得二等獎

作品所處階段

生產(chǎn)使用階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

合同方式

作品可展示的形式

實物、圖片、動畫

使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測

我們制作出的原生矸石動力混凝土具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益及推廣價值。1)以往煤礦沒有相類似功能的充填材料，本混凝土具有動力特點,即無需振搗，早強(qiáng)高強(qiáng)，能夠確保留巷成功；2)以往充填材料費用高，本混凝土充填材料成本是常規(guī)充填材料成本的1/3～2/3； 3)以往沒有在井下制備本動力混凝土并充填留巷的方法。本技術(shù)改變了以往充填建設(shè)地面配料站的傳統(tǒng)模式，為常規(guī)充填系統(tǒng)投入的1/3至2/3,節(jié)約系統(tǒng)投入為200-500萬元； 4)本動力混凝土的高流動性，可以實現(xiàn)超長距離輸送（達(dá)1200m），充分適應(yīng)了煤礦復(fù)雜巷道條件；5)采用煤矸石為骨料，變廢為寶，大量煤柱被采出,減少開采煤炭損失，解決了煤礦面對的共同難題。 根據(jù)以上分析，原生矸石動力混凝土具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

同類課題研究水平概述

傳統(tǒng)的巷旁支護(hù)材料有：木垛支護(hù)，密集支柱支護(hù)、矸石帶支護(hù)、混凝土砌塊支護(hù)、整體澆注巷旁充填支護(hù)等方式，其中木垛支護(hù)，密集支柱支護(hù)、矸石帶支護(hù)的主要缺點是增阻速度慢、支撐能力低、密封性能差、木材消耗多、和機(jī)械化程度不高；混凝土砌塊支護(hù)工人勞動量大，效率低，留巷速度跟不上機(jī)械化快速割煤進(jìn)度；整體澆注巷旁充填技術(shù)是具有增阻速度快、支撐能力大、密封、性能好和機(jī)械化程度高等優(yōu)點，充填材料多為似膏體、混凝土、高水材料等，成份一般包括石子、水泥、沙子和添加劑，須在地面建立配料系統(tǒng)、運輸和泵送充填系統(tǒng)，成本高，投資大，系統(tǒng)復(fù)雜。 綜合以上的對比分析發(fā)現(xiàn)： （1）現(xiàn)有煤礦沿空留巷充填系統(tǒng)運行成本高； （2）配料及工藝過程存在缺陷，巷旁充填材料成本高； （3）填充后巷道變形過高，充填系統(tǒng)輸送量相對較小。
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