矿井膏体充填材料应用工业废弃物项目研究立项书

1、附件1焦煤集团研究开发项目立项书项 目 名 称：工业固体废弃物用于矿井膏体充填膨胀材料项目研究项目承担单位：韩王公司项目协作单位：河南理工大学研究起止时间：2013年1月2013年12月申 报 时 间：焦煤集团研究开发项目立项书研发项目名称工业固体废弃物用于矿井膏体充填膨胀材料项目研究一、立项依据（一）国内外现状、水平和发展趋势进入工业社会以来人类对能源的需求日益增大。矿山中蕴含着大量能源物质特别是煤炭我国未来的发展对其的依赖还很巨大。矿山开采在带来矿产资源的同时也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。其中最为突出的就是地表沉陷。 矿山充填是治理开采沉陷的有效手段国内外学者对其进行了大量研究提出

2、了许多行之有效的方法。自20世纪50年代以来我国矿山充填技术的发展大致经历了四个阶段50年代为废石干式充填的全盛时期60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填70、80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填技术，90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填等新技术促进了我国采矿技术的进步和采矿工业的发展。进入21世纪矿山开采将转向深部矿体、“三下矿体”以及其它复杂难采矿体。地压控制问题将日益突出并成为深部高效、安全作业的主要障碍。胶结充填是深部及复杂应力环境下地压控制的有效途径之一因此充填采矿法和充填工艺技术越

3、来越受到人们的重且在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与进步。但随着充填开采和建筑等领域对工业废弃物粉煤灰的应用范围越来越大，粉煤灰已经成为一种工业应用资源，造成充填成本和原料来源短缺，研究其它工业废弃物应用于充填开采势在必行。（二）项目研究开发对本企业、行业的推动（带动）作用通过对充填材料和充填体物理力学性质的认识研究开发来源更加广泛、成本低廉、便于制浆和输送、充填体强度高的新型充填材料，另一方面通过对充填体力学作用机理的探讨结合采矿作业要求研究新的充填工艺和方式。（三）项目达到的技术水平及市场前景近些年来，由于充填材料、充填工艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填成本不断降低，充填效

4、率 不断提高，其优势日渐突出。随着煤炭市场的疲软，开发研究新的低廉的符合环境条件应用的工业废弃物对降低生产成本，市场前景广阔，技术水平达到国内先进水平。二、研究开发内容和目标（一）项目主要内容及关键技术 (1)选择工业废弃物中排放量加大、颗粒细、易于制浆材料； (2)研究新材料浆体在管道中的流动性； (3)研究新材料与其它添加材料的化学反应方式和之间的配比； (4)研究新材料充填体强度； (5)研究新材料的环境影响。（二）技术创新点研究除粉煤灰之外低廉工业废弃物应用于矿井膏体膨胀材料充填开采，充填体强度和充填成本达到一定程度的降低。（三）主要技术指标或经济指标使用工业废弃物（除粉煤灰外）作为井

5、下充填体主要材料，可降低开采成本，吨煤成本降低20元。按2013年底开始应用，韩王矿充填开采140万吨计算可节约投入2800万元。同时该项目研究的最大优势还在于解决了赤泥占地、污染环境问题，环境效益和社会效益显著。三、研究开发方法及技术路线工业废弃物研究主要以赤泥为主要研究对象，其它同步研究。赤泥中含有硅酸二钙等水硬性矿物，都具有潜在的水硬活性，可以加碱性激化剂石灰(Ca0) 和酸性激化剂石膏(CaSO42H2)激化其活性而产生凝固强度，但由于赤泥溶出工艺的差异，混联法赤泥粒径较烧结法赤粗，沉降脱水较快。研究方法：第一的主要成分为赤泥与石灰，以石灰作为赤泥活性的激化剂。这种赤泥胶凝材料的配比简

6、单、加上及原料成本较低、一般在加入粉煤灰作为掺和料后直接用来作为矿山胶结充填材料，作为胶结剂使用时，用量较高，故称为普通赤泥胶结料 或普强赤泥。 第二的主要成分为赤泥、石膏、石灰、矿渣，以石膏和石灰作为激化剂，这种赤泥胶凝材料所需原料成分较多，加工成本较高，但其胶结性能更好，用于矿山充填与矿山尾砂混合甚至超过普通 425 号硅酸盐水泥的胶结性能。因此，可以作为矿山充填的胶结剂，称为高效亦泥胶结料或高强赤泥。四、现有研究开发基础韩王矿和其它矿井目前充填开采主要采用粉煤灰或其它石料作为充填的主材料，在开发研究其它工业废弃物方面韩王矿在建材生产方面做了一定的尝试，具有试验设备和化工技术人员，合作单位

7、河南理工大学材料学院是研究材料应用的专门机构，因此研究和开发基础好，具备基础理论和试验条件，是学术研究结合与生产的很好研究项目，项目的研究和应用将降低充填生产成本，提高经济效益，为矿井的可持续发展打下坚实的基础，同时为工业废弃物的再利用，减少环境压力，搞好环境治理开辟一条新的途径。五、研究开发项目组人员名单姓名性别出生年月工作单位专业职称在本项目中承担工作黄北海男1968.8韩王公司水文地质工程师王凤亮男1969.11韩王公司经济管理高级政工师赵子龙男1962韩王公司地测工程师靳中正男1964韩王公司采煤工程师靳玉成男1969.03韩王公司采煤技术员宋永茂男1957.05韩王公司煤矿电气化高工

8、崔建峰男1964.06韩王公司煤矿通风与安全工程师张莉莉女1963韩王公司机电工程师朱家禄男1963.05韩王公司矿采机械工程师倪金胜男1972.03韩王公司矿山通风与安全工程师许新星男1963.11 韩王公司采煤工程师马会林男1972.09韩王公司机电李建华男1979韩王公司采煤赵文印男1959韩王公司水文助工六、计划工作进度本项目计划在韩王煤矿21采区轨道下山与25轨道保护煤柱中实施，1年内完成，分五个阶段顺序进行，其中：第一阶段为研究与方案设计阶段，立项后1个月内完成。重点研究完成工业废弃物原料的选定，并通过相关专家论证。第二阶段为实验室试验阶段。在选定材料后2个月内完成。主要完成试验配方。第三阶段为工业试验阶段。在1个月内完成。主要是按照确定的方案在现场进行充填试验。第四阶段为工业应