高海拔高寒地区金属矿山采选固废安全处置现状及研究进展*

针对高海拔寒区金属矿山采选固废处置成本高、有效处置率偏低、安全隐患多等问题,采用室内试验、理论分析、数值模拟及现场实践相结合的方法,开展高海拔寒区排土场散体物料物理力学性质、排土场稳定性、充填料浆输送、充填体固结性能、充填体改性增强等方面的研究,构建冻融循环条件下散体物料内部微观结构信息与宏观力学参数定量关系模型,揭示冻融循环下排土场致灾机理和低温低气压环境下胶结充填料浆固结演化特性,提出冻融循环下排土场堆置工艺和低温低气压环境下胶结充填料浆固结增强技术。相关成果对于提高我国高海拔高寒地区金属矿山采选固废的有效处置率,降低固废处置成本,保障矿山可持续发展具有重要的理论价值和实践指导意义。     

因地制宜推动“无尾矿山”建设——记全国非煤矿山安全生产工作会暨尾矿充填现场会

2012年2月24日～25日,全国非煤矿山安全生产工作会暨尾矿充填现场会在安徽铜陵召开.国家安全监管总局副局长、国家煤矿安监局局长付建华主持会议,安徽省人民政府副省长梁卫国出席会议并致辞.会上,国家安全生产监管总局副局长王德学总结回顾了2011年全国非煤矿山的安全生产工作,安排部署了2012年非煤矿山的安全生产工作任务,并强调,在推进非煤矿山安全生产标准化建设和地下矿山安全避险“六大系统”建设的同时,倡导推动“无尾矿山”建设,切实提高非煤矿山安全生产水平.     

粉煤灰-煤矸石基胶结充填材料制备与性能研究

为了解决我国煤矿采空区地表沉陷以及"三下"压煤资源浪费的问题,提出以粉煤灰-水泥熟料-脱硫石膏复合胶凝材料为胶结材,原状粉煤灰为细骨料,破碎后的煤矸石为粗骨料制备新型煤矿开采胶结充填材料。依据正交试验结果和各因素影响规律趋势图,确定充填材料的优化配合比。研究结果表明,适当增大水泥熟料掺量可缩短材料初凝时间,减小水胶比能使材料强度显著提高,而材料坍落度可通过选取适宜的浆体中的固体质量分数和灰矸比来有效调节,当胶凝材料中水泥含量为15%,脱硫石膏含量为8%,水胶比为2,灰矸比为2∶3,浆体中的固体质量分数为70%时,充填材料性能可达到最佳。通过试验优选材料各项参数,工业废弃物可以用来制备高质量的胶结充填材料。     

反应条件对矿用充填发泡树脂活性的影响研究

采用二价金属A作为催化剂,合成矿用发泡树脂。通过测定树脂的固含量、黏度、凝胶时间、羟甲基指数等,研究反应温度、时间和催化剂用量对矿用发泡树脂活性的影响。试验结果表明:随着反应时间的延长、温度的升高、催化剂用量的增加,树脂的黏度和固含量逐渐增加,而树脂中残余B、残余C和凝胶时间逐渐减少。在较高温度下,羟甲基指数随着反应时间的延长先增加后减少;在较低温度下,羟甲基指数随着反应时间的延长先减少后增加;较大的催化剂用量有利于树脂缩合反应,较低的用量有利于促进B与C的羟基化反应。     

基于Voronoi图和时间效应的矿柱失稳预测

针对香炉山大规模地下采空区,借助Voronoi图确定分摊面积来模拟矿柱荷载分布、矿柱破坏、荷载转移以及荷载重新分布的过程,从而确定现阶段的不稳定矿柱,并在此基础上考虑时间效应。用该方法可得出,目前香炉山钨矿不稳定矿柱的失稳不会造成大规模的坍塌,考虑时间效应,则20年时间效应内二四坑口的南区有发生连续坍塌的可能。为防止矿柱发生大范围坍塌,结合香炉山钨矿的实际情况,最终确定胶结充填法为该矿山当前处理空区的最适宜方法。     

破碎岩体流变特性及其应用研究

受采动应力和水-岩耦合作用,松散含水层下薄基岩煤层采场易发生出水压架致灾事故,而巷采充填方法是解决此类问题的有效途径之一。为了研究巷道充填后上覆岩层的运移规律,首先采用流变仪对充填岩体进行了流变力学试验,其次采用FLAC模拟软件建立了巷采充填的数值计算模型,分析了充填开采时煤柱与充填体的应力、位移变化规律及基岩面的运移规律。研究表明:破碎岩体的压实过程由三部分组成:颗粒的重排、颗粒的破碎和孔隙的填充、颗粒的压缩变形;蠕变状态下,当时间t≥1天,轴向位移基本趋于稳定,破碎岩体达到了一定的强度;随着充填体变形模量的增加,充填体能够有效抑制高位承载岩层的下沉量,从而减小工作面发生压架突水灾害的几率     

确保地表建筑物安全矸石充填开采原料配比及充填量的确定

为确定某矿的矸石充填开采过程中最优充填材料配比和最佳的矸石充填量。设计了一种新型的矸石压缩模具,应用该模具和YE-200A液压试验机对十种不同粒径配比的矸石进行压缩试验,得出均匀配比的矸石为最优充填配比。采用最小二乘法拟合的数学模型,确定了均匀配比矸石充填材料与压力的变化规律。最后推出了均匀配比的矸石充填高度与采厚、顶板允许下沉量及顶板压力的函数关系。     

低强度胶结充填体相似材料配比试验研究

针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试样的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学试验指标。在此基础上总结了单轴抗压强度、弹性模量和泊松比3个试验指标关于石灰、高岭土、石膏和水4因素的回归方程,并分析了各因素对各试验指标的影响特征。通过物理相似模拟试验的实际应用证明了采用该配比方案总结的回归方程的有效性及相似充填体的良好相似性,该成果对胶结充填体相似材料配比的选取具有一定的参考价值和指导意义。     

污泥基充填体浸出水样水质及健康风险评价

为了解污泥基充填体充填至采空区后对地下水环境及周边水质的影响,进行了有毒有害物质浸出试验,选取了4个一般化学指标和6个毒性离子指标,采用和谐度评价法对浸出水样的水质进行评价,结合健康风险评价模型评估了浸出水样的健康风险。结果表明：污泥基充填体浸出水样总体符合Ⅲ类水质标准,部分指标严重超标,其中pH超出Ⅴ类水质标准,浊度略超出Ⅲ类水质标准;重金属年均致癌风险值为4.379×10^-5～9.414×10^-5,介于USEPA、荷兰建设和环境部规定的最大可接受风险值(1×10^-4～1×10^-6)之间,重金属年均非致癌风险值为3.916×10^-9～8.706×10^-9,达到荷兰建设和环境部的可忽略风险水平(1×10^-8)。为保证地下水环境的水质安全,应加强超标项目和健康危害风险较大指标的监测和治理。     

新矿集团煤矸置换技术实现"绿色开采"

近日．随着山东新汶矿业集团公司“煤矿井下原生矸石充填与开采一体化技术”通过专家鉴定会的鉴定,标志着新矿集团煤矸置换技术达到国际先进水平,此技术的推广应用实现了矸石不升井、地面矸石零排放的矿山“绿色开采”,同时有效解放了矿区“三下压煤”,经济效益相当可观。