为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标志性成果与关键工艺技术,形成了高位注浆、低位灌浆和邻位注浆3种充填方式,建立了煤矸石浆体采空区垮落带流动的“介入理论”和浆体管道输送的“三度一场”理论,成功开展了国内外首套煤矸石井下浆体充填和地面制浆+井下邻位注浆充填示范工程;阐述了煤矸石浆体充填技术体系,围绕煤矸石浆体充填过程中的煤矸石破碎、成品矸石粉料加水制浆、制备浆体泵送和井下目标区域充填等工艺流程,探讨了煤矸石高效分级破碎、浆体精准制备、浆体管道输送和末端充填等关键技术核心问题,分析了破碎设备、筛分设备、计量设备、搅拌设备和泵送设备等关键设备技术原理与应用场景;以张家峁煤矿小空间、多设备、高能力的煤矸石浆体充填需求为工程背景,创新研发设计了煤矸石浆体充填地面制浆、管道输送、井下充填和智能控制等不同系统的布置,年充填矸石量可达55.4万t,形成了煤矸石浆体充填工程示范,实现了矿井矸石零排放和绿色处置,树立了良好的地区示范效应;未来煤矸石浆体充填技术将围绕设备小型轻量化、系统高度集成化、技术迭代创新化等方向进一步研究发展,为构建煤矿绿色开采技术体系、实现国家“双碳”目标提供技术支撑。
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浆体充填技术是将煤炭全生命周期过程中产生的煤矸石、粉煤灰和炉渣等固废破碎成制浆要求的粒径,与水按一定配比搅拌均匀,利用充填工业泵提供动力,借助管道输送至采空区附近[38-40]。浆体充填关键技术包括煤矸石高效分级破碎技术、煤矸石浆体精准制备技术、煤矸石浆体管道输送技术和煤矸石浆体末端充填技术。
1.2.1 煤矸石高效分级破碎技术
煤矸石高效分级破碎技术是将煤矸石等固废破碎成满足制浆要求的粒径,且各粒径占比需满足相应要求。根据各粒径占比对煤矸石浆体流变特性的影响规律,高效分级破碎技术需各级破碎设备选型和配套合理,避免破碎粉料不足影响煤矸石浆体输送的稳定性和粉料过多影响浆体在采空区垮落带的流动性与扩展度,以及增加破碎系统运行成本。
1.2.2 煤矸石浆体精准制备技术
煤矸石浆体精准制备技术是将破碎的成品矸石粉和水按一定配比制成设定浓度的浆体。现阶段常用的煤矸石浆体制备工艺主要分为连续制备和间断制备。连续制备是利用称量带式输送机连续输送矸石粉至搅拌系统,并与水进行充分搅拌,此过程需要称量带式输送机和给水阀实时匹配调整。间断制备是将定量的成品矸石粉和水混入搅拌系统搅拌,因采用静态计量方式,可以保证制备浆体浓度的精准控制。连续制备因避免矸石粉给料设备和转运设备定期启停而受到广泛应用。但受限于称量带式输送机和给水阀门控制精度,使得连续制浆工艺在浆体浓度精准控制方面还面临较大挑战,其制备的煤矸石浆体浓度在一定范围内波动,如某矿连续制浆10h的浆体质量分数波动介于61.9%~67.2%,平均质量分数65.0%,如图4所示。煤矸石浆体精准制备包括成品矸石粉静态或动态计量技术、自动给水技术和高效搅拌技术等。
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来源: 煤炭科学技术 . 2024 ,52 (04) ,作者: 朱磊,古文哲等 。
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固废处理
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只看楼主 我来说两句 抢板凳资料不错,学习了,谢谢楼主分享
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