膏體充填料漿質(zhì)量控制

摘要：介紹了膏體充填采礦法在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)上可行，經(jīng)濟上合理，安全上可靠和具有可持續(xù)發(fā)展的優(yōu)點，概述了膏體充填的特點和各種充填法的比較。

關(guān)鍵詞：膏體充填料漿配比控制管理

0引言

膏體充填是21世紀(jì)的“綠色采礦”項目，但是能否保證料漿的合格泵送，而不至于堵管子，是一門技術(shù)，也是一門學(xué)科。所以搞好料漿的質(zhì)量控制，是保證合格充填得關(guān)鍵一環(huán)。

1原料的質(zhì)量控制

1.1骨料(矸石)的控制關(guān)鍵參數(shù)是骨料的溫度、水分、灰分。據(jù)工藝說明矸石的粒度合格是0-25mm的矸石料。但是骨料中的粒度也有差異。

1.1.1最佳粒度：矸石5／+5含量35-45％，最佳38-40％；-5就是說小于5mm的矸石，+5mm是指5mm～25mm的矸石。煤矸石自然粒徑級配變化大，對膏體的配比和流動性影響較大，因此需對煤矸石進行破碎。在滿足膏體配比的前提下，為了盡可能的降低煤矸石破碎設(shè)備的投資，破碎煤矸石的粒徑級配考慮了兩種規(guī)格，一是～5mm煤矸石，二是5-25mm煤矸石，通過對兩種規(guī)格的煤矸石進行實驗室優(yōu)化配比，初步確定出兩種煤矸石的配比關(guān)系。－5mm破碎煤矸石的含量在30％-50％之間時，其膏體坍落度均在20-25cm，能夠滿足膏體管道泵送的需要，這也說明兩種規(guī)格的矸石級配具有較大的選擇空間。從強度實驗結(jié)果看，實驗范圍內(nèi)(-5mm矸石的含量在30％～50％)強度變化不大，相對而言-5mm破碎煤矸石的含量分別38％左右，膏體充填材料早期強度-和后期強度都相對較高，因此，破碎矸石級配初步考慮5ram破碎煤矸石的含量選擇為38％。

1.1.2矸石的含泥量或者其他雜物，影響矸石漿，生成粘度偏大，影響泵送。

1.2粉煤灰質(zhì)量控制粉煤灰是從煤粉爐煙道氣中收集到的粉末，屬人工火山灰質(zhì)材料，顆粒很小，多呈球形《通稱微珠》。摻人膏體中，它的顆粒形態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生減水勢能，微集料效應(yīng)產(chǎn)生致密勢能，火山灰質(zhì)效應(yīng)產(chǎn)生活化勢能；從而起到減少需水量，提高耐久性和抗?jié)B能力，減少收縮，降低內(nèi)部溫升，提高抗拉強度，抗硫酸鹽侵蝕，減少泌水和抑制堿一骨料反應(yīng)等多方面的作用。因此，在膏體中摻粉煤灰，不僅僅是為了節(jié)省水泥，更主要的是為了改善和提高膏體的性能，粉煤灰是膏體的重要組份。

1.2.1粒度：對和易性的影響主要體現(xiàn)在粘聚性方面，另外摻量過高對強度也有影響。對耐久性也有影響，細(xì)度大的粉煤灰耐久性差，實體中膏體碳化較大。

1.2.2燒失量：粉煤灰中的未燃碳是有害成分，燒失量越大，含碳量越高，膏體的需水量就越大，從而導(dǎo)致水膠比提高，嚴(yán)重影響了粉煤灰效用的充分發(fā)揮，同時粉煤灰燒失量過高會嚴(yán)重影響對膏體中含氣量的控制。

1.2.3需水量比：需水量比是核心，關(guān)系到外加劑摻量／膏體需水量等。影響需水量比的因素除了燒失量和細(xì)度外，還有含珠率、微珠的粒形狀等等因素。

粉煤灰到處都有，膏體漿料要用1級灰。用作膏體料漿摻合料的|級粉煤灰成品應(yīng)符合下列指標(biāo)：含水量不大于1％；燒失量不大于4％；細(xì)度(0.045mm方孔篩篩余量)不大于12％；需水量比不大于95％：三氧化硫含量不大于3％。

1.3膏體的添加劑包括減水劑，保塑劑，引氣劑，緩凝劑等材料。

1.3.1減水劑也叫膏體料漿超塑化劑(減水劑)，減水劑的功能是具有早強和高強性能，又具有延緩水泥硬化速度、延長砼凝結(jié)時間的作用，可減少坍落度損失，改善砼的施工性能。主要成分TH-928聚羧酸系高性能減水劑。

1.3.2保塌(塑)劑膏體充填增稠劑。以羥基羧酸及其鹽類為主要成分和其他改性組分的復(fù)合劑。主要功能是有效控制摻加泵送劑、高效減水劑的預(yù)拌商品混凝土、流態(tài)混凝土的坍落度、流動度的經(jīng)時損失，使混凝土在所要求的時間內(nèi)保持良好的可泵性。保塌劑：隨著溫度變化，低于18度以下，不用保塌劑；溫度大于18小于24一般5％到10％，大干24度到30度，30％，一桶里邊60kg，大干30度，50％。

1.3.3引氣劑使膏體料漿拌合物在攪拌時引入空氣而形成微小氣泡的外加劑。引氣增多則會增加可泵時間，增加和易性和懸浮，但是如果氣泡太多，一旦氣泡破裂，則會減少可泵時間；太少容易泌水，增加可泵時間。引氣劑的加量和粉煤灰的顆粒度大小有關(guān)。同時和泵送壓力有關(guān)，如果壓力太高，多加引氣，泵壓力可以減小。

1.3.4緩凝劑延緩混凝土凝結(jié)時間而對后期強度無明顯影響的外加劑。

溫度對添加劑的影響非常重要，溫度高的夏天，添加劑反應(yīng)快，所以可泵時間短，上強度時間短，為了保證可泵時間，所以要增加緩凝劑，而冬天則相反。

2濃度配比過程控制

2.1控制過程方案

2.1.1配料的過程與控制岱莊煤礦充填每次配料涉及5種物料，包括煤矸石、粉煤灰(2種)、水及膠結(jié)料，這些物料的配料過程及其控制如下：①來料稱重驗收與管理：來料稱重是一個重要環(huán)節(jié)，但是，此環(huán)節(jié)與充填站攪拌、泵送過程是相對獨立的，來料稱重驗收與管理有兩個方案，一是不考慮計算機控制，采用一般的地磅對來料車稱重計量，二是與充填系統(tǒng)計算控制系統(tǒng)形成一體，來料稱重管理是其中一部分。②煤矸石定量供給：煤矸石供給子系統(tǒng)包括煤矸石倉、稱量斗、斗傾斜皮帶輸送機、水分測定儀和緩沖斗。每2個煤矸石倉服務(wù)1臺攪拌機。在配料過程中，在規(guī)定的時間范圍內(nèi)，首先打開2個煤矸石倉出口給料器同時給料，到達到設(shè)計值90％時，保留1個給料器繼續(xù)給料，直到達到設(shè)計值；確認(rèn)計量好以后，再將煤矸石卸入皮帶輸送機轉(zhuǎn)送到充填樓第三層的煤矸石緩沖斗；在攪拌機需要加料時，煤矸石緩沖斗打開卸料門，依靠重力卸料到攪拌機，卸料完成以后及時關(guān)閉卸料門，然后開始進行新一批次稱料。在煤矸石給料過程中如果發(fā)現(xiàn)料倉下料不暢，還需要啟動振動裝置，破拱下料。⑨粉煤灰定量供給：兩種粉煤灰獨立計量和給料。粉煤灰供給子系統(tǒng)包括粉煤灰料倉、螺旋給料機和稱料斗，在規(guī)定時間的配料過程中，首先料倉螺旋給料機快速給料到稱料斗，稱料斗開始監(jiān)視進斗物料質(zhì)量，到達到設(shè)計值90％時，改為慢速給料，達到設(shè)計值前適當(dāng)時間螺旋給料機停機，利用螺旋機慣性使所加物料正好達到設(shè)計值。在粉煤灰給料過程中如果發(fā)現(xiàn)料倉下料不暢，還需要啟動振動裝置，破拱下料。螺旋給料機直接將粉煤灰運送到充填樓第三層的粉煤灰稱料斗，待本次配置粉煤灰全部進入稱料斗以后，進行稱量。④膠結(jié)料定量供給：膠結(jié)料供給子系統(tǒng)包括圓筒料倉、螺旋給料機、稱料斗，在規(guī)定時間的配料過程中，首先料倉螺旋給料機快速給料到稱料斗，稱料斗開始監(jiān)視進斗物料質(zhì)量，到達到設(shè)計值90％時，改為慢速給料，達到設(shè)計值前適當(dāng)時間螺旋給料機停機，利用螺旋機慣性使所加物料正好達到設(shè)計值。在膠結(jié)料給料過程中如果發(fā)現(xiàn)料倉下料不暢，還需要啟動振動裝置，破拱下料。⑤水定量供給：水的供給子系統(tǒng)包括管道水泵、調(diào)節(jié)閥、稱水斗。在工作時間水泵一直運轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)閥向稱水斗內(nèi)加水，設(shè)置大、小兩個加水管，先同時開啟加水，達到一定程度后，關(guān)閉大給水管，小給水管繼續(xù)給水到設(shè)定值，小給水管關(guān)閉。需要指出的是，充填站在制漿過程中要定期檢測煤矸石的含水率，根據(jù)煤矸石含水率的變化及時調(diào)整充填材料配比。攪拌的過程與控制：充填站均采用周期式雙臥軸混凝土強制攪拌機制作膏體料漿，主要是考慮周期式攪拌機在一批料拌好卸出后，再進行下批料的裝料和攪拌，易于控制配比和保證拌合質(zhì)量，另外周期式雙臥軸混凝土強制攪拌機近年來在建筑工程中得到最普遍的應(yīng)用，形成了系列化產(chǎn)品，國內(nèi)最大的周期式雙臥軸混凝土強制攪拌機一次可以攪拌6m3的混凝土，周期式雙臥軸混凝土強制攪拌機制造技術(shù)已經(jīng)成熟，設(shè)備長時間連工作可靠性高。周期式攪拌機攪拌制作充填料漿的過程是加料、攪拌、出料按周期性循環(huán)作業(yè)的過程。前面設(shè)計選擇的岱莊煤礦充填系統(tǒng)攪拌機為DKX2 25m3型周期式雙臥軸混凝土強制攪拌機，設(shè)計從稱料斗向攪拌機的投料時間15～20s、攪拌時間50～60s、出料時間15s，一個攪拌周期90s。在充填過程中攪拌機的攪拌機構(gòu)(也是攪拌機的主機部分)一般開啟以后便連續(xù)運轉(zhuǎn)，攪拌機的卸料門一般是通過電動(或氣動)推桿驅(qū)動勻速打開或關(guān)閉，攪拌機在推桿兩側(cè)已經(jīng)裝有限位開關(guān)，可以控制卸料門的開閉極限位置，所以攪拌的過程需要控制的是開啟和關(guān)閉攪拌機卸料門的時機，在執(zhí)行加料時，要確保卸料門已經(jīng)全部關(guān)閉，在出料完成以后才關(guān)閉卸料門。⑥泵送的過程與控制：充填泵泵送分充填料漿和清水兩種介質(zhì)，在輸送管道中有四種情況，即完全充填料漿、完全清水、灰漿推水、水推灰漿，充填泵的泵送過程控制的目的是保持泵送速度與攪拌機拌料的速度協(xié)調(diào)一致，維持泵送系統(tǒng)的連續(xù)作業(yè)，控制每班充填量，為協(xié)調(diào)井上下作業(yè)提供依據(jù)。泵送流量大小依據(jù)料漿緩沖倉的料位計進行必要的調(diào)節(jié)控制，保證泵送與攪拌協(xié)調(diào)連續(xù)作業(yè)，避免充填泵吸空。

2.2操作步驟及注意事項控制系統(tǒng)分兩種模式，一為手動，一為自動。控制單元分兩個大的單元，一是充填泵站的自動化，一是以攪拌機工作為核心的下料控制過程，矸石、粉煤灰、膠結(jié)料、水各個小單元自行自動控制。

3料漿配比的質(zhì)量監(jiān)督

目的：保持混凝土塌落度：23：可泵時間：2.5小時；

3.1注意檢測各種溫度，其中包括粉煤灰的溫度，灰漿溫度，水的溫度，環(huán)境溫度，車間內(nèi)溫度等隨時記錄在案。

3.2灰漿：膠結(jié)料+粉煤灰+水①主控室要根據(jù)前一天的料漿和來料粉煤灰的粒度調(diào)整料漿濃度；②主要通過現(xiàn)場的工人及時匯報料位及灰漿的濃度。③主控員要根據(jù)泵送能力和泵送壓力的變化，隨時調(diào)整濃度。④特殊情況調(diào)節(jié)要調(diào)節(jié)膠結(jié)料，如膠結(jié)料溫度突變，質(zhì)量突變。⑤濃度過大可以進入攪拌控制；

3.3矸石漿：矸石料+膠結(jié)料+水①濃度范圍75-81％，膠結(jié)料粉煤灰定量計算矸石量及加水量；②膠結(jié)料粉煤灰的量一般是在450-600。主要看矸石±5的量：⑨濃度稀稠調(diào)節(jié)矸石量和含水量，其他因素見上；④注意泵運行過程中泵壓力變化范圍，調(diào)整濃度，或者調(diào)整泵送壓力，主要分析有無漿發(fā)粘的現(xiàn)象，后改變濃度配和外加劑的置。

4數(shù)據(jù)管理

4.1要對所有的料漿質(zhì)檢實驗記錄詳細(xì)，其中包括實驗料漿的塌落度、可泵時間、膠凝時間、單軸抗壓強度等，為下一步的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析奠定基礎(chǔ)。

4.2要對添加劑的各種成分的配比做大量的實驗，不同配料的相關(guān)參數(shù)要做不同的記錄，最后統(tǒng)計規(guī)律。

4.3要記錄料漿濃度、充填泵的壓力流量、攪拌機的參數(shù)與電流的關(guān)系的曲線，從各個渠道分析并統(tǒng)計規(guī)律。

5質(zhì)量控制員需要的素質(zhì)

①嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)地做好運行前的各類試驗，為充填中的料漿調(diào)整提供指導(dǎo)作用：②掌握運行中料漿的各類參數(shù)，及時反饋運行中的信息；⑨做好運行中的各類實驗，為快速掌握料漿配比做好實驗；④要嚴(yán)格控制泵送能力、壓力、濃度、溫度之間的關(guān)系，要記錄詳實認(rèn)真：⑤熟練掌握濃度稀稠和條件的關(guān)系；⑥熟悉外部因素：搞好協(xié)調(diào)工作，對井下故障能夠及時反映；⑦系統(tǒng)中要處理斷電因素及快速處理單機故障；泵壓力突然增大耍停車處理；⑧系統(tǒng)供應(yīng)、攪拌等各工藝時間及量要熟練掌握。