近日,西京學(xué)院校級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目《利用陜西當(dāng)?shù)孛喉肥苽涔虖U基充填漿料的關(guān)鍵技術(shù)與性能研究》課題的試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容順利開展并初步取得預(yù)期結(jié)果。該課題小組成員主要由西京學(xué)院土木工程學(xué)院的蘇瑞雪、郝波博和賀柔等五位本科生組成。
煤礦采空區(qū)的存在極易造成巖層的運(yùn)動(dòng),為了控制巖層活動(dòng),保證采空區(qū)安全,需要對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填。注漿充填法在公路、鐵路、橋梁、隧道、建(構(gòu))筑物、水庫(kù)等下伏采空區(qū)治理中都得到了廣泛的應(yīng)用,這些學(xué)者的研究驗(yàn)證了注漿充填法在采空區(qū)治理措施中時(shí)最直接有效的。注漿充填法通過(guò)在地表鉆孔,將漿液注入到開采空洞中,形成漿液結(jié)石體,達(dá)到巖體承載力和抗變形能力增強(qiáng)的效果,從而避免踩空殼體發(fā)生垮落和塌陷,減免了地表因采空區(qū)開采沉陷引起的沉降變形對(duì)地表建筑設(shè)施產(chǎn)生的破壞。
目前采空區(qū)通用的水泥粉煤灰注漿材料的流動(dòng)性難以控制,與采空區(qū)上覆巖層接頂效果不好,同時(shí)析水率高,結(jié)石率低,造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi);而且大多數(shù)的漿液的制備設(shè)備工藝繁復(fù)成本過(guò)高,難以進(jìn)行大型空洞區(qū)的應(yīng)用。應(yīng)用膏體填充塌落破碎松散堆積體,這種輸送設(shè)備要求高,采空區(qū)空洞充填治理效果不足;添加速凝劑會(huì)帶來(lái)清理攪拌和注漿設(shè)備的問(wèn)題,主要因?yàn)樗瘫容^大而速凝效果不明顯。普通硅酸鹽水泥作為注漿材料其成本低,施工簡(jiǎn)便,來(lái)源廣泛,無(wú)毒無(wú)害,但在灌注時(shí)若采用高水灰比時(shí),其析水率和結(jié)石率無(wú)法完全充滿采空區(qū)。然而,因地下注漿需求量的增大,以及工業(yè)廢渣的堆積問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外開始研發(fā)工業(yè)廢渣注漿新型綠色材料�？梢�,適用于治理空洞型采空區(qū)的注漿材料仍有待開發(fā)。
隨著礦產(chǎn)資源的大量開采,礦產(chǎn)資源日漸貧化枯竭,尾礦作為二次資源已備受社會(huì)各界的關(guān)注,綜合利用尾礦資源是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和保護(hù)環(huán)境的需要。通過(guò)將陜西省煤矸石與其他地區(qū)比較可知,煤矸石的化學(xué)成分隨地域變化而變化,但陜西省煤矸石的化學(xué)成分與天然砂相似。用煤矸石砂代替天然砂,不僅使環(huán)境污染得到緩解,而且使資源得到重復(fù)利用。采用煤矸石回填采空區(qū),不僅有效地控制了采空區(qū)的沉陷,而且減少因煤矸石的占地。使用煤矸石回填采空區(qū)的同時(shí),還可以提高煤炭資源采出率、降低地質(zhì)災(zāi)害與礦井生產(chǎn)安全隱患、避免采空區(qū)成為自燃危險(xiǎn)區(qū)域、上下方煤層的正常開采、減少了生產(chǎn)成本、及保護(hù)了自然生態(tài)環(huán)境。
本項(xiàng)目將觸變性水泥漿中加入固體細(xì)顆粒煤矸石砂用于充填空洞型采空區(qū)。采用室內(nèi)試驗(yàn)、模型試驗(yàn)等方法研究出了一種適用于空洞型采空區(qū)的新型注漿材料。該材料利用了觸變漿液的特點(diǎn),解決了傳統(tǒng)灌漿材料流動(dòng)性難以控制和不易堆積的困難,并且節(jié)省了天然砂用量,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,觸變性煤矸石砂水泥漿液在煤礦采空區(qū)治理工程中具有較好的發(fā)展前景和實(shí)用價(jià)值。