研究建筑垃圾膏體充填試驗(yàn)的意義

膏體充填開采技術(shù)是解決“三下一上”壓煤的主要方法之一，而高濃度膏體充填料漿管道輸送性能和流變特性對(duì)充填起著關(guān)鍵作用。由于充填系統(tǒng)較為復(fù)雜，僅靠理論計(jì)算，無法保證充填料漿輸送參數(shù)的準(zhǔn)確性。因此，通過室內(nèi)環(huán)管試驗(yàn)?zāi)�擬系統(tǒng)對(duì)建筑垃圾－粉煤灰膏體充填料漿進(jìn)行試驗(yàn)，得到管道阻力損失，為現(xiàn)場(chǎng)充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對(duì)城市建筑垃圾合理利用和礦山充填技術(shù)發(fā)展具有重要意義。

膏體充填模擬系統(tǒng)主要組成部分包括自動(dòng)稱重裝置、自動(dòng)上料機(jī)、攪拌機(jī)、攪拌桶、空氣壓縮機(jī)、混凝土泵、充填管道、管道清洗機(jī)、采場(chǎng)模擬裝置和控制系統(tǒng)等。

試驗(yàn)以破碎、篩分后的建筑垃圾為骨料，粉煤灰為主要膠凝材料。為獲取不同濃度條件下，該種膏體充填料漿流動(dòng)參數(shù)，輸送試驗(yàn)過程采用自質(zhì)量濃度78%到質(zhì)量濃度74%的方案。

試驗(yàn)以1組配方料漿3個(gè)試驗(yàn)單元，進(jìn)行3次試驗(yàn)。配料的多少根據(jù)輸送管路容量和試驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)每次配料總體積為2.06m3，充填料漿的總質(zhì)量為3.5t。

該組配方料漿需要進(jìn)行3種濃度的測(cè)試，設(shè)計(jì)充填料漿濃度的變化方法是由濃到稀依次改變，即首先按照設(shè)計(jì)用料配合比配制最高濃度的料漿，該濃度條件下工況數(shù)讀取完成后，均勻地按設(shè)計(jì)計(jì)算用量向回流的料漿中加水，使充填料漿濃度降到下更好濃度，經(jīng)攪拌20min后重復(fù)上一濃度的工作。

(1)對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分進(jìn)行性能穩(wěn)定性測(cè)試，保證試驗(yàn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。檢查和清除攪拌機(jī)、管道、充填泵喂料斗等內(nèi)的雜物。具體做法是:打開攪拌機(jī)、充填泵等設(shè)備，向攪拌斗加水1.6m3(保證滿管)，進(jìn)行輸送管路清洗及設(shè)備檢測(cè)。在清洗過程中，特別注意壓差計(jì)、電磁流量計(jì)的數(shù)據(jù)讀取是否正確。

(2)管道潤(rùn)滑。用0.5t左右由骨料、細(xì)集料制備成濃度為75.5%的料漿泵入管道，該部分充填料漿不返回充填泵。

(3)人員分配。在進(jìn)行試驗(yàn)之前，要安排人員在各測(cè)點(diǎn)、拍攝點(diǎn)、控制點(diǎn)做好試驗(yàn)準(zhǔn)備。

膏體充填材料制備

(1)分別稱取粉煤灰0.702t、生石灰0.09t、石膏0.072t、早強(qiáng)劑0.036t、建筑垃圾1.8t，混合后加入料斗中。

(2)混合后的材料經(jīng)自動(dòng)給料裝置送入攪拌機(jī)，攪拌機(jī)對(duì)干料進(jìn)行5min左右的攪拌。

(3)在攪拌機(jī)干料入口處，連續(xù)定量(按設(shè)計(jì)濃度)加水，與干料混合后，攪拌10min。

(4)待制備的料漿攪拌均勻后，裝滿充填泵料斗0.8m3后，即開泵輸送，并通過調(diào)節(jié)泵的流量改變充填料漿的流速。

(5)好的濃度的料漿充滿整個(gè)環(huán)管管道后，通過彎道返回到攪拌機(jī)料斗，再至充填泵料斗形成循環(huán)。

(6)充填料漿在環(huán)管泵送系統(tǒng)中連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)15～20min，濃度達(dá)到穩(wěn)定后，可以開始這一濃度的各種數(shù)據(jù)采集工作。

(7)進(jìn)行下一濃度梯度的轉(zhuǎn)變，按照表1所示的加水量，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌均勻，重復(fù)上一濃度下的試驗(yàn)工作。

(8)對(duì)3種濃度的膏體充填材料環(huán)管試驗(yàn)，總需要時(shí)間控制在3～4h。

(9)在每一次試驗(yàn)前后，標(biāo)定充填泵活塞沖程周期，人工取樣測(cè)定膏體充填材料的塌落度、稠度、分層度、泌水率等，并澆筑試驗(yàn)試塊，以備測(cè)定材料的力學(xué)性能參數(shù)。

(10)試驗(yàn)結(jié)束后，將充填料漿排至沉淀池，并清洗試驗(yàn)系統(tǒng)，重點(diǎn)是充填泵的活塞缸、喂料斗及管路彎道處。

利用實(shí)驗(yàn)室膏體充填模擬系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)膏體充填材料的配比試驗(yàn)、攪拌試驗(yàn)和管道輸送試驗(yàn)。建筑垃圾再生骨料膏體充填材料的塌落度和分層度隨泵送時(shí)間的增長(zhǎng)而減小，質(zhì)量濃度則稍有增加。經(jīng)4h管道輸送后，質(zhì)量濃度為76%的膏體充填材料塌落度達(dá)到18.5cm和分層度達(dá)到0.9cm，兩者均可滿足煤礦膏體泵送的要求。通過流變?cè)囼?yàn)，分析了膏體基本性能變化規(guī)律，并分析了管道阻力損失與流速、膏體質(zhì)量濃度、管徑之間的關(guān)系，表明流速在0.8～1.1m/s之間較為理想。