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        用泡沫混凝土回填废矿井的探讨

        浏览次数: 日期:2014年12月25日 12:16

                       用泡沫混凝土回填基础与矿井工艺

         

        一、 引言

           废矿井是指已被开发枯竭的矿井,如煤矿、金矿、铜矿、铁矿等矿井,当将可利用的矿藏从地下开采后,便在地下留下了深浅不等、纵横交错的空井,这些空井隧洞,分布在农田、道路、建筑物的下方,随着时间变迁,或受地震、地下水的升降影响,多会出现下沉、塌陷,对地面设施和人员安全构成威胁,因此废矿回填是非常重要的安全措施。

           矿井回填对一些小规模或较浅的矿坑而言,用废矿渣等开矿废弃物填充即可,也有地下水自然填充,因其空间较小所以无明显塌陷下沉现象。但是有的矿井废坑,其深度和广度相对较大,无法用废料简单回填,而且需要回填材料坚实稳定,因此回填材料的选择受到一定限制。首先,回填的物理特性应满足要求;其次,取材应该方便,成本也要尽量的低;再次,施工需要方便快捷。根据以上条件,近年兴起的泡沫混凝土成为了矿井回填的理想材料。

        二、 泡沫混凝土的特性

           泡沫混凝土又名“发泡水泥”或“发泡混凝土”,它是用普通水泥与石灰、石膏、骨料等混合物经过制浆、发泡、输送、混合等工艺生产出不同性质的泡孔,均匀的轻质混凝土,其容重可控制在180kg/m3~1200kg/m3 之间,其强度是随容重的变化而变化,也受水泥标号的影响,即标号越高,强度也越高。其制成品的初凝初硬时间同水泥制品一样,是随时间的延长而增强。就目前常用的325R 普通硅酸盐水泥制成容重350~450kg/m3 的发泡水泥其(28 天)强度应大于0.8~2Mpa/cm2,若用添加骨料或用高标号水泥,强度会明显提高。

           发泡水泥的制作目前国内采用较先进的方法是高压空气发泡、混合镀浆工艺,其产品是在高压、高流速下制成,所以其可输送性比较理想。泡沫混凝土制成后,应在较短时间内用完,其最长存留时间不应超过40 分钟,因此其输送和使用过程一般被限制在30 多分钟内,而发泡水泥的输送速度一般控制在每秒1.5 米以内,如果流速过快会导致泡沫的分离,而过慢则会发生水泥沉淀,因此设备设定的水平输送距离控制在500 米,向上输送高度最大在100 米左右,向下输送可大于500 米。

           目前市场上的发泡水泥生产工艺是沿用地暖施工工艺的改进,其制品流动性大、泡沫破损率高,制成的产品只能满足地暖薄层(4cm)施工,施工厚度超过10cm 则会产生分离沉淀现象。近几年在我国市场上已经开发出专用于屋面保温和墙体浇注的发泡混凝土施工设备,其性能有了很大的提高,其一次浇注厚度可达3 米多不沉淀不缩体,该产品如果用于矿井回填可以达到理想效果。首先,该发泡工艺每立方产品水泥用量可以减至300kg 一下,若加入尾矿砂作为骨料,水泥用量可以降至200kg,成本大幅度下降。用该配方回填的矿井稳定性,保水性和持久性好。发泡水泥在自然养护状态下,其后期强度增长缓慢,一年后可达28 天强度的2~4 倍。因此用发泡混凝土回填矿井,是一种可行性很高的方案。

        三、 发泡混凝土制作设备与施工:

           发泡混凝土制作设备称为水泥发泡机,它由上料机,制浆搅拌机,发泡机,泵送机及控制系统组成。还有水囊、高压输送管、水泵等附属设施组成一套完整的施工设备,设备安装调试后可连续作业,自动化程度高,作业量大,现场施工对水泥、矿砂、水、电的供应要求是持续不间断的,现场作业人员主要保证物料供应及时,同时监控设备运行状态变化即可,作为回填作业,需要将输送管路送至回填处末端或下端,一边施工,一边回收管道。由于水泥的初凝特性每个作业面或作业单元最好控制在一个小时内为最佳,若是大容量坑道填充可以使用多台机器同时作业,也可以选用近期市场上推出的大产量发泡混凝土浇筑设备快速作业,其施工工艺和产量均可满足矿井回填的需要。

        四、 矿井回填方案:

           1、 直填法;这种方法适合深度小于100 米横道深度小于500米的小型矿井,方法是发泡机置于矿井的井口,将发泡机的输出管直接送入井底,如果有多条巷道,可先填离井口远的巷道,深度不一样先填深的。

           2、 分段回填法:这种方法是针对巷道大于500 米的矿井,为保证发泡水泥不受损伤,从地面上对地下坑道每300-400 米打一个树井,用多台发泡机同时施工,也可用一台发泡机移动施工。

           3、 回填要求;由于发泡水泥的特性决定,每次连续回填要小于4 小时,方法是采用移位施工法,即每连续施工三小时再换一个工位,每工位再填间隔时间要超过八小时,最好是20小时。

           4、 回填容重;400 公斤/立方,(水泥50%;矿砂50%,也可用粉煤灰等低成本料)。

           5、 水灰比;100:50。

           6、 水泥标号;325R 普通硅酸盐水泥。
         
           7、 发泡水泥泡经要求;ø0.05-0.2mm。
         
           8、 强度要求;28 天大于0.4Mpa。

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