自燃煤矸石代替骨料喷射砼研究与应用.pdf

2 0 0 2 年第5 期击互拭晨科技 自燃煤矸石代替骨料喷射砼研究与应用 新汶矿业集团公司王元仁 摘要采用自燃煤矸石加工至设计粒度，代替砂子和石子用作井下巷道喷射砼支护，经济效益和社会效益突出。 关键词自燃媒矸石喷射砼强度颗粒 新汶矿区自燃煤矸石 即红矸石 量大、面广，存积量达 1 0 h h n 3 左右。红矸石的堆积不仅占用大量土地，而且还污染 环境。新汶矿业集团公司利于红矸石加工至设计粒度，代替 砂子、石子用作井下巷道喷射砼支护，每年可代替1 5 万m 3 左右的砂子和石子材料，支护巷道近4 万m 。 1自燃煤矸石的化学成份及物理性能 矿井开拓掘进排出的矸石主要有粘土岩、砂岩、粉砂 岩、砾岩及铝质岩等。所含有的矿物主要有长石、高岭石、蒙 脱石、石英云母，方解石等，自燃后以硅、铝为主要成份，其中 S i 0 2 和从q 总含量达7 9 ．9 7 ％，并含少量的F b q 、C a O 、M g o 等成份，其性能完全适应巷道喷射砼支护。 2 自燃煤矸石用作喷射砼支护特点 1 自燃煤矸石容重小，密度较低，用作喷浆时不易堵 管，且输送距离远。 2 具有活性，因其所含无定形的s 她和鸽q 能与水 泥水化产生c a O H 二次反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸 钙等产物，可提高砼的后期强度。 3 吸水性强，保水性能高，有利于潮料喷浆，且粉尘和 回弹率可得到降低。 4 由于自燃煤矸中的活性元素于水泥的水化作用，可 使砼初、终凝时间提前，支护效果快，安全得到保证。 3 生产加工工艺 为保证质量，可选择煤矸石燃烧比较充分的部位。加工 机械分别采用锤式6 0 和箱式8 0 粉碎机进行粉碎，6 5 0 r a m 运 输小皮带自动给料，往复式分级筛筛选。筛选规格分0 ．3 m m 以下、0 ．3 m m l m , a 、l m m ～5 m m 、5 m m l O m m 、l O m m 一2 0 a m 6 种。工艺流程为取矸一皮带一粉碎一落筛分级。 4 井下巷道的应用试验 1 巷道选择。试验巷道选择协庄煤矿一5 5 0 水平4 3 十一层轨道下山二中车场，断面1 2 矗，拱形，服务年限1 0 年。 2 材料选择及配比。选择自燃矸石颗料直径为0 ．3 ～ 5 m m 代替砂子，颗料直径5 ～l O m m 的替代石子，粗细骨料按 1 1 配比。喷射砼配比，水泥砂子石子为1 2 - 2 。 3 试验结果。试验巷道1 5 m ，每隔l O i n 取一个砼芯，点 荷载法检测喷射砼强度，结果见表1 。 表1 点荷载法检测喷射砼强度结果 喷射砼水泥 养护 编号及检测平均值b l P a 时间 材料骨料 ’123 4 5平均值 天 自燃煤矸 石材料砼 l 4 2 82 8 ．1 62 0 ．3 32 3 ．4 92 8 ．1 32 5 ．5 32 5 ．1 2 砂子、石子 材料砼 l 4 2 81 7 ．9 21 8 ．4 11 7 ．6 21 8 ．8 01 8 ．O l 1 8 ．1 5 水泥为4 2 ．5 级，水灰比0 ．5 ，速凝参量 水泥重量 3 ．5 备注 4 ％ 表1 可知，自燃煤矸石材料喷射砼养护2 8 天后，其强度 与同样条件下的砂子、石子材料砼强度提高3 8 ．4 ％。 4 喷砼支护设点矿压观测，轨道下山车场两帮位移最 大为1 9 r a m ，顶底板下沉量最大为1 7 r a m ，见图1 。 图1 轨道下山车场位移曲线图 5 经济效益分析 自燃煤矸石材料代替砂子、石子作为喷射砼支护巷道， 在强度、环保、价格上都占有较强的优势。 1 材料价格。预算砂子2 1 ．2 7 元，矗，石子4 2 ．4 1 元，矗， 各矿因运输距离，略有差异。 根据协庄、华丰、汶南、孙村、泉沟、良庄、张庄7 个矿 2 0 0 1 年消耗材料统计，总计年支出费用为3 5 8 万元。 2 自燃煤矸材料生产成本为每0 1 5 ．1 2 元，其中，电价 博M u m o 6一-o 量计壹亿量劬 万方数据 2 小东撼差簪愀 2 0 0 2 年第5 期 U P V C ；i E 水管施工磺量通病的防治 新汶矿业集团工程公司赵振华 硬质聚氯乙烯排水管简称U P V C 排水管，它具有质轻、光 洁、美观、水阻小、组配灵活，安装省时省力，使用中不宜堵 塞，维修量小等特点。由于一些施工人员不熟悉I ／P V C 排水 管的安装特性，经常出现管道表面碰伤污染，伸缩节安装不 到位，排水管漏水，过楼板管道灌口渗漏等现象，因此，在施 工中应加强检查，杜绝质量通病的出现。 1 塑料管表面划伤及污染 聚氯乙烯管道表面硬度不如钢铁，容易受损坏，施工人 员在管材和管件运输、装卸时不注意，塑料管经常受到尖锐 物品碰撞，抛摔滚拖和曝晒。施工过程中，随意将管材、管件 置于地面上存放和切割；粘接时没能根据插入深度线抹胶， 造成粘接剂外露，没能及时清理；吊洞前没有用塑料薄膜或 废纸将管道包起来；竣工卫生清理时没有用软布擦洗，而是 用砂纸或尖锐器具利磨，所有这些现象均造成管道变形，表 面碰伤污染，使排水管表面失去光泽，影响了施工质量。 2 伸缩节安装不到位 U P V C 排水管的管材两端为插头，管件均为承口，多数采 用承插粘接法连接，属不变的永久性连接，而塑料制品的线 膨胀系数较大，管道受环境温度和污水温度变化引起的伸缩 较大，管道收缩必须依靠伸缩节这个专用配件来解决，否则 就有拉坏或胀坏弯管的可能。但在安装过程中常犯的毛病 是不按规范规定增设伸缩节，随意变动伸缩节位置，减少伸 缩节数量，即使位置数量均符合要求，又不按当时的环境温 度，在管材插口处做插入深度记号，安装后又不知道插入多 深，质检人员无法检查，造成天冷时插口脱出橡胶密封圈的 保护范围，臭气外泄；天热时管材又无处可伸，涨坏接口，造 成不应有的渗漏。 3t l P V C 排水管道接口渗漏 U P V C 排水管的安装，多数采用承插粘接法连接。看似 很简单的工艺，施工人员在操作过程中常常出现种种错误， 造成排水管道接口漏水现象严重。施工人员下料时一是管 口切割不齐，有时下料过短，造成插入深度不够；粘接前没有 擦净管道及管件表面粘有的油污、灰砂、水迹；涂胶时承插口 表面的粘接剂没有均匀涂抹；粘接时没能保证承插接口直度 和接口位置准确及插入深度；粘结强度不够就开始施工下道 工序，造成接口滑脱，管道接口变形，出现管道连接不顺直和 粘不牢现象。所有这些均会造成渗漏现象。 4 塑料管与楼板接合部渗漏 由于u P v c 排水管的外壁表面光洁度较高，加上施工时 没有作为重要工序对待，穿过楼层的结合部时，常因细石混 凝土与管道外壁结合不好，而使上下层之间顺管皮漏水。 5 在施工中必须采取的措施。 1 U P V E 排水管必须采取保护措施，不能碰伤曝晒，抹 胶时不能外露并及时清理，清理时不能用尖锐器具刮磨，保 持排水管表面无损伤污染。 2 U P V C 排水管伸缩节的安装位置及数量严格按照规 范标准要求，插接时必须根据环境温度确定插入深度。 3 【F 阢排水管配管时，应使承口插入深度符合要求， 粘接前用棉纱将承口内侧和插口外侧擦干净，粘接剂涂抹均 匀，粘接确保强度后，再进行下道工序，以防接口滑脱。 4 塑料管与楼板接合部除严格混凝土配比浇灌外，也 可采取用砂布将塑料管外皮在接合部打毛，使外皮粗糙；或 涂粘接剂粘上一层中沙；亦或将接合部位粘上止水环，一并 打入混凝土中等方法，增加塑料管与混凝土粘接力。 5 加强施工人员技术培讥，熟练掌握塑料管的特性和 安装技巧后再上岗，确保施工质量。 1 0 元，人工费5 元，设备摊销o ．1 2 元，按上述7 矿年耗材料 1 0 ．9 万m 3 计算，支出成本费用为1 6 5 万元，可净节约资金 2 0 3 万多元。如果集团公司1 0 个矿井全部应用，年节约资金 可达3 0 0 万元以上。 6自燃煤矸的深加工与利用 1 将粉碎机粉碎的0 ．3 ．m 以下的粉沫再细磨后，按一 定比例可配制煤矸石水泥，水泥标号达3 2 ．5 级，适应于喷射 砼之用。 2 根据颗粒的规格要求，通过试验可用做地面工业建 筑材料。 3 选用规格的颗粒，配比一定的石灰岩岩粉，可作为加 工树脂锚固剂原料，以取代石子原料。 7 结语 自燃煤矸石的开发与利用，不仅变废为宝，而且减少了 砂子、石子的开采，保护了自然环境；解决了大量矸石山的占 地问题，减少了环境的污染，社会效益突出。 利用自燃煤矸石喷射砼强度高，对围岩起到了加强支护 作用，有利于安全生产。自燃矸石单价成本低，相应的降低 了巷道的支护成本，企业经济效益明显提高。 作者简介王元仁男，1 9 5 0 年生，1 9 7 4 年毕业于出东矿业 学院采矿系，现任新汶矿业集团公司总经理，工程技术应用 研究员。 万方数据