田庄矿薄煤层充填开采超高水材料配比及其工程应用研究

发布时间：2024-05-30 04:45

　　论文以临矿集团田庄矿为试验矿井,针对目前超高水材料及充填工艺存在的不足,通过调整材料组分结构、优化外加剂组成配方,并对材料性能进行分析研究;根据材料性能和充填开采工程要求,简化充填系统,优化充填工艺,在田庄矿1619工作面进行工业性试验,并对充填效果和经济效益进行全过程的分析。首先,针对材料配比,进行单因素试验,根据查阅的资料和现场要求,确定各外加剂的掺量范围,然后在单因素试验结果的基础上进行三因素三水平正交试验,通过极差分析法选择分析试验数据,确定超高水材料的最优配比,测试试样性能,完成超高水材料的泌水特性、固结体生成物、微观形貌、体积应变性能分析,并进行大体积固结试验。接着,结合材料性能和田庄矿1619试验面的实际情况,对充填系统和工艺进行设计,地面上通过安装简洁的配置,实现半连续制浆、连续放浆的工艺;通过PLC的应用,实现充填浆体的生产自动化,建造了简单高效的地面制浆系统。井下通过合理的管道布置,实现了充填浆体的自流输送;通过设计工作面高效充填方案,制定简单高效的充填工艺过程,实现工作面的快速回采;通过合理设计制浆作业循环图,上水和上料平行作业,搅拌和放浆交替作业,提高制浆的效率...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 充填开采方法研究现状
        1.2.2 充填材料研究现状
        1.2.3 高水/超高水材料研究现状
    1.3 主要研究内容与方法
    1.4 技术路线
2 充填工作面开采条件
    2.1 矿井概况
    2.2 工作面概况
    2.3 本章小结
3 超高水充填材料配比研究
    3.1 超高水充填材料概述及实验方法
        3.1.1 概述
        3.1.2 试验方法及设备
    3.2 基础配比研究
        3.2.1 石膏、石灰比例确定
        3.2.2 复合速凝剂掺量选取
        3.2.3 复合早强剂掺量选取
        3.2.4 复合缓凝剂掺量选取
        3.2.5 正交试验确定最优配比
    3.3 超高水材料泌水研究
        3.3.1 泌水率测试
        3.3.2 搅拌工艺对材料泌水影响
    3.4 超高水材料固结体生成物及微观形貌分析
        3.4.1 XRD测试
        3.4.2 热重及差热分析
        3.4.3 水化热分析
        3.4.4 扫描电镜测试
    3.5 超高水材料体积应变研究
        3.5.1 三向受限试验
        3.5.2 蠕变试验
    3.6 大体积固结试验及力学性能测试
        3.6.1 试验方案
        3.6.2 温度记录结果与分析
        3.6.3 单轴力学性能测试
    3.7 本章小结
4 充填开采工艺设计
    4.1 地面制浆系统
        4.1.1 制浆站选址
        4.1.2 地面制浆站设计
        4.1.3 自动控制系统
    4.2 井下充填管路布置
        4.2.1 料浆输送管路系统
        4.2.2 料浆混合系统
        4.2.3 混合管路防凝固冲洗设计
        4.2.4 防漏措施
    4.3 工作面充填方案设计
    4.4 管路冲洗设计
    4.5 充填工艺过程
        4.5.1 制浆工艺参数
        4.5.2 充填工序
        4.5.3 充填过程控制
    4.6 本章小结
5 工业性试验及效果分析
    5.1 充填效果分析
        5.1.1 充填效果检验
        5.1.2 充填体强度检测
        5.1.3 工作面顶底板移近量监测
        5.1.4 工作面地表位移观测
    5.2 经济效益分析
        5.2.1 掘进费用
        5.2.2 采煤费用
        5.2.3 经济效益分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 论文主要结论
    6.2 不足与展望
参考文献
作者简介
学位论文数据集



本文编号：3984583