矿用喷射混凝土外加剂机理分析

通过对锚喷回弹和产尘机理研究,研制了具有减尘和降回弹效果的矿用喷射混凝土外加剂.该外加剂可以提高锚喷物料的润湿性和黏性,降低反应过程中的pH值;扫描电镜表明,掺入该外加剂后,水泥试块微观结构良好.红外光谱分析表明,加入该外加剂改善了水泥水化过程中的物理化学性能,有助于水泥C-S-H凝胶的形成.该外加剂中蒙脱土和高分子聚合物组份在改善锚喷物料的强度和黏性方面效果显著.     

FZ-H800巷道注浆堵水加固水泥基外加剂试验研究

针对目前注浆材料常出现回弹率大、早期强度不够、抗渗抗裂性能不佳等问题,研制了FZ-H800注浆专用水泥基外加剂。对该外加剂不同掺量的浆液进行试验,通过"BGF-7型指针式压浆剂凝结时间测定仪"、无侧限抗压仪、抗渗性测试和自主研发的膨胀率测试装置分别测出配方浆液的凝结时间、抗压强度、抗渗性和膨胀率。通过分析可知,最佳外加剂掺量为10%,常温下10%外加剂掺量的配方浆液初凝时间184 s、终凝时间339 s,凝结时间快;7 d可达45 MPa,28 d强度可接近或达到70 MPa;抗渗等级可达P8以上;膨胀率可达到0.31。FZ-H800注浆专用水泥基外加剂具有凝结快、早强、抗渗性高、微膨胀等特点。     

湿式混凝土喷射技术在邱集煤矿的应用

针对锚喷作业面采用干喷工艺造成的环境污染、支护质量差、材料浪费等问题,通过采用SPB7-T型湿式混凝土喷射机及其配套搅拌装置,与原有干喷作业相比,湿喷作业区平均粉尘浓度降低了92%,喷射混凝土28 d抗压强度提高了37%,回弹率降低了20%以上。     

粉状速凝剂在喷射混凝土中的应用与研发趋势

阐述了粉状速凝剂在喷射混凝土中的重要性,分析了粉状速凝剂影响喷射混凝土质量的主要因素,并针对这些影响因素,介绍了国内外研究现状及目前国内的研究成果,对现场锚喷应用过程中存在的问题(回弹率、粉尘浓度、抗压强度、抗渗强度等)进行了分析,同时探讨了今后粉状速凝剂的研发方向。     

FZ-H80浇筑水泥基外加剂试验研究及应用

为解决某矿浇筑混凝土强度低、易开裂和抗渗能力不足的问题,采用抗压、抗折、抗渗和微膨胀性能试验方法,分析了不同掺量的FZ-H80浇筑水泥基外加剂对浇筑混凝土力学性能的影响,解释了增强作用机理,并利用温度传感器对浇筑混凝土内部温度进行监测。结果表明:掺量为12%的浇筑水泥基外加剂为最佳配比,抗压和抗折强度增长率分别为10.7%和14.6%、膨胀率为0.28%、抗渗级别达到S34;浇筑混凝土井壁内外温差在合理范围内,表面致密光滑未出现开裂渗水现象,支护效果显著。     

喷射混凝土研究进展与发展方向

本文首先介绍了喷射混凝土的研究进展:通过加入高活性偏高岭土可提高喷射混凝土的抗压强度,能制备C40喷射混凝土;钢纤维或白云母粉可使喷射混凝土的抗折强度提高20%以上;采用加湿上料机、抑尘剂和减水剂,可以使喷射混凝土的呼吸性粉尘降低80%,喷射回弹率由25%降低到12%,28天抗压强度达到52MPa;喷射混凝土的发展方向是3D打印用混凝土,主要应用领域是3D建筑和弓形混凝土支护工程的智能制造。     

新矿集团研发成功矿用TX喷射混凝土外加剂

<正>日前,一种在煤矿井下施工作业中,可以使喷射混凝土回弹率降低50%,后期强度提高60%的TX喷射混凝土外加剂通过国家建筑材料测试中心检测,获得国家发明专利。     

高强高性能喷射混凝土的试验研究

针对煤矿巷道等支护用喷射混凝土强度低、回弹率高的特点,研制出一种新型的高强高性能喷射混凝土并进行了性能试验.试验中用喷射混凝土专用增强剂(MK-1)取代部分水泥(P.O42.5),进行了水泥净浆试验和抗压强度试验.试验结果表明:增强剂MK-1具有速凝作用;随着MK-1掺量的增加,喷射混凝土抗压强度呈递增趋势;在速凝剂用量减半时掺15%的MK-1,喷射混凝土28 d后抗压强度提高了40%～50%.在焦作赵固一矿进行井下现场试验,28 d抗压强度达到了43.8 MPa,喷射回弹率较普通喷射混凝土降低50%,在原来漏水的地段使用以后,消除了漏水现象.新型喷射混凝土的强度达到了煤矿常用浇筑混凝土的强度要求(C40).     

废渣黄石膏配制胶结材和混凝土的研究

以废渣黄石膏、水泥、石子、砂子、外加剂为原料配制胶结材和混凝土,并对其性能进行了研究。结果表明:加入10%黄石膏的水泥胶砂抗压抗折强度均满足P.042.5水泥的强度指标要求,其凝结时间及安全性合格;采用配比为黄石膏30%、水泥70%、CJ-1高效减水剂1.2%~2.0%可以配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求。该工艺既可以大量利用废渣黄石膏,又可以解决环境污染问题。     

矿井湿喷过程的产尘特性和复合降尘外加剂的制备

矿井湿喷过程的粉尘污染是制约湿喷支护工程高效、清洁和安全生产的重要因素。为降低湿喷过程粉尘对作业人员的危害,提高矿山企业粉尘防治和职业健康保障的能力,运用气溶胶力学与HertzMindlin碰撞理论,构建了湿喷混凝土冲击产尘的动力学模型;并针对湿喷工艺特点,建立了湿喷混凝土相似实验装置,对不同工艺条件下的产尘特性进行分析;结合湿喷过程外加剂的降尘机制,对外加剂的减弹降尘性能进行研究,配置适用于湿喷工艺的高性能复合降尘外加剂。结果表明,湿喷过程中弥散在空气中的气溶胶颗粒粒径大部分在2μm以下,2μm以下(不含2μm)颗粒数占比在90%以上。湿喷产尘主要受喷射距离、喷射压力和水灰比影响。喷射距离不宜太大或太小;随着喷射距离的增加,颗粒浓度呈先降低后增加的趋势。同样,喷射压力为0.4 MPa时,较为合适。当压力太大时,会导致回弹率和粉尘质量浓度增加;当压力太小时,物料到达受喷面时的动能较小,不能很好地黏附在受喷面。同时,在保证物料流动性的同时,可通过减小水灰比来降低回弹率和产尘量。研制的复合降尘外加剂主要由速凝剂、络合剂、早强剂、黏结剂以及表面活性剂复配形成。通过正交实验以及优化实验,最终确...     

基于回弹法的岩石强度预测及切割采矿应用分析

以玲珑金矿灵山矿区某极破碎矿体机械化开采为研究背景,采用N型回弹仪选取11个测定区域开展回弹测试,并在测试点钻孔取芯加工为标准岩石试样进行声波试验和单轴压缩试验。通过分析试验结果,得到回弹值、纵波波速与单轴强度之间的关系,可知回弹值与岩石单轴抗压强度呈指数型相关,而纵波波速与岩石强度拟合关系曲线贴合较差,在此基础上进行声波—回弹结合的二元回归分析,综合比较得到幂函数的相关系数最好。研究结果能为玲珑金矿灵山岩体强度预测和掘进开采分析提供帮助。     

磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度与减少回弹的试验研究

为降低矿山巷道掘进工作面喷射混凝土粉尘浓度、减少喷射混凝土回弹量,并同时提高其强度,减轻三者带来的损失和灾害,采取在混凝土喷射机供水管中直接串入磁水器,用不同磁感应强度磁化后的磁化水拌制喷射混凝土,在施工现场进行了磁化水改善喷射混凝土强度的试验、磁化水降低喷射混凝土粉尘浓度试验和磁化水减少喷射混凝土回弹率的试验,并对磁化水能够提升喷射混凝土强度、降低喷射混凝土粉尘浓度及改善回弹量的作用机理进行了全面分析。研究表明:与普通水喷射混凝土相比,用磁化水拌制的喷射混凝土其强度平均提高幅度在10%左右;磁化水喷射混凝土所产生的粉尘浓度均比普通水喷射混凝土粉尘浓度低50%以上;磁化水能一定程度地减少喷射混凝土的回弹量,在磁水器磁感应强度355 mT后效果较为明显。磁化水能有效提高喷射混凝土强度,降低施工作业时的粉尘浓度,改善回弹量。     

基于TQC理论的某矿巷道喷混凝土回弹率及 粉尘浓度降低措施

针对贵州某铝土矿在喷混凝土支护过程中存在的回弹率及粉尘浓度大的现象，基于全面质量管理（Total quality control,TQC）理论，通过PDCA质量控制程序，在调查矿山喷混凝土回弹率及粉尘浓度现状的基础上，分析了喷混凝土回弹率及粉尘浓度高的影响因素，采用因果分析关联方法确定了导致喷混凝土回弹率高的主要原因，通过制定管理措施、改良矿山喷混凝土支护料配比、优化喷混凝土设备配置，同时对喷混凝土支护的工作方法和工艺参数进行了改进。通过现场试验验证，成功解决了该矿喷混凝土支护回弹率和工作面粉尘浓度过高的问题，取得了预期的效果，可为类似矿山提供借鉴。     

硅灰优化矿井巷道喷射混凝土的应用研究

采用硅灰对矿井巷道喷射混凝土进行了优化,其工艺流程为：确定硅灰掺量为水泥质量的5%,采用水料比为0.50的硅灰水溶液,将碎石表面润湿,润湿后的碎石先与水泥拌合,再与砂子拌合。现场测试结果表明：回弹率下降了约1/3,粉尘浓度减小的幅度在20%～48%,28 d抗压强度提高了约30%。通过优化,不仅降低了回弹,减小了粉尘,而且使混凝土抗压强度增大,对矿井巷道喷射混凝土的优化具有较好的指导意义。     

基本顶板结构初次破断与全区域反弹时空关系

为了研究基本顶初次破断与全区域反弹压缩场的时空关系,建立弹性基础边界基本顶板结构初次破断扰动力学模型,基于有限差分理论与主弯矩破断准则计算研究了基本顶板结构初次破断时全区域反弹压缩场的基本形态特征以及基本顶破断长度、破断发展过程及破断程度对全区域反弹压缩场的影响。结果如下:①基本顶深入煤体断裂时,在破断线外侧依次产生"半椭圆形反弹I区"、"椭环形压缩区"、"椭环形反弹II区"及"椭环形压缩区";②断裂线前侧反弹I区中部位置的反弹量最大,断裂线的两端部为压缩区;③首次断长与二次断长均较小时,破断线外围依次为"M形反弹I区"、"椭环形压缩区"及"椭环形反弹II区";首次断长与二次断长均较大时,断裂线外围依次为"M形反弹I区"、"环8字形压缩区"及"环8字形反弹II区";④基本顶破断程度越大,反弹量越大,而反弹压缩的分区特征与破断程度无关;⑤反弹II区包围了"悬顶区"且贯穿两巷及邻侧巷道区,反弹II区的内、外边界线的垂距基本相等,所以基本顶深入煤体破断时可在邻侧巷道及两巷区监测到反弹压缩信息。采用特制高精度位移传感器实验与工程实践验证了结论的合理性。形成预警基本顶大面积初次破断的"一同时与两滞后"原理及"两区域与两指标"监测位置及方法。     

压水试验定量评价注浆效果研究

注浆后岩体渗透性和力学强度是反映岩体注浆效果的重要参数,为定量评价注浆堵水工程效果,以安徽某矿奥灰特大突水抢险注浆堵水工程为例,提出采用钻孔高压压水试验方法,对C53太原组灰岩堵源注浆效果进行定量评价。针对高压压水试验过程中岩体渗透性的剧烈变化特征,提出采用紊流渗透定律计算岩体渗透系数。研究结果表明:C53太原组灰岩注浆后表现出良好的隔水性能,阻水性能呈现出高阻弱渗的特点,渗透性等级属极微~微透水,与注浆前弱~中等透水的渗透性等级对比,渗透性能显著变弱,说明堵源注浆效果良好;可根据临界抗渗强度来评价C53太原组灰岩注浆后抵抗水力劈裂的力学强度,经计算其临界抗渗强度为1.83 MPa/m,依据阻水系数消能试验测试原理,注浆后C53太原组灰岩足以抵抗5.64 MPa奥灰水的劈裂破坏,可以消除煤层底板奥灰突水威胁,能够达到堵源注浆工程目的。     

新型煤尘抑尘剂的研制与性能测试

以聚乙烯醇(PVA)、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)和少量成膜助剂为原料,利用单因素试验和正交试验方法研究了一种新型煤尘抑尘剂的配方,并对其性能进行了测试。试验结果表明,该抑尘剂粘度为19.10 mPa.s,表面张力为37.6 mN/m,喷洒后在较短时间内可在煤炭表面形成一层柔韧、致密的连续高分子微膜,50 d后抑尘率仍可达到95.3%,与洒水抑尘相比,其抑尘效果和抑尘时间都得到大幅提高。该抑尘剂同时具有较好的抗风、抗雨淋性能,特别适宜在煤炭储运过程中使用。     

煤矸石混合料抗压回弹模量试验研究

路基回填材料的抗压回弹模量是路面结构基层或底基层设计的一个重要参数指标,文章针对邢台地区某类煤矸石的化学物理性质,根据均匀设计原理,在煤矸石中加入少量的粉煤灰、消石灰粉、水泥配制成不同配比的煤矸石混合料,并对抗压回弹模量进行试验研究。建立了煤矸石混合料抗压回弹模量与各掺合料掺量之间的回归方程,并提出此类煤矸石混合料抗压回弹模量的范围。     

底抽巷防风化新型喷涂材料研究及应用

针对传统喷射混凝土防巷道风化的缺点,以长平矿底抽巷为工程背景,研究了1种新型喷涂材料,通过试验得出其材料组成、合理配比、力学性能,并进行井下试验。试验结果得出:喷涂材料A组分为ASX02水性树脂,B组分粉体的主要原料为BSN02,A、B组分最优配合比为1∶1,喷涂材料覆盖后,板材最大变形率可提高7~8倍。井下试验表明:喷涂层外观质量好,喷涂最优厚度为8 mm或者10 mm,喷涂覆盖后巷道变形量显著减小,施工回弹量小,无粉尘,单班喷涂进尺可达20~30 m。     

露天矿掘沟爆破的爆炸水雾场降尘技术研究

由于露天矿掘沟爆破的孔网参数小、炸药单耗高,与正常台阶爆破相比,露天掘沟爆破产生的粉尘浓度更高、扩散速度更快、污染危害更大。传统爆区地表洒水预浸润的方法仅能湿润浅表岩体,并且受爆破飞石、冲击波等有害效应影响,矿用水炮车等远程喷淋降尘方法无法与爆破产尘同步实施。此外,爆破粉尘扩散后的被动治理难度大、效果差。通过Fluent数值模拟研究露天矿掘沟爆破粉尘的生成及初期扩展特性,提出了在掘沟爆区四周布设爆炸水雾场实施就地降尘的技术方案。通过爆炸水袋及爆炸水雾场定型正交试验,确定了爆炸水袋构成及爆炸水雾场的空间尺度及滞空时间等重要降尘技术参数。在白云鄂博铁矿现场降尘试验中按照“四周拦截、同步生成、就地吸附”的原则布设了爆炸水雾场,现场高速摄影分析表明:爆炸水雾场在爆破蘑菇粉尘云形成初期高速生成,对爆破粉尘实施就地拦截和同步吸附,实现了源头降尘的环保目标。测试结果显示:爆破粉尘的质量浓度降低了40%,为低粉尘掘沟爆破和露天矿山绿色开采提供了一种新的环保型技术。