半水磷石膏基矿用复合充填材料及其管输特性研究

半水磷石膏基矿用复合充填材料及其管输特性研究摘要：半水磷石膏基矿用复合充填材料是一种新型的能够提高矿山回采率、减少固体废弃物排放的高性能充填材料。本研究以两种不同配比的半水磷石膏为基础，探究了添加不同种类和数量的复合物料对充填材料性能的影响，并通过管输实验研究了其输送特性。结果表明，适当控制复合材料的添加量能够显著提高充填材料的流动性和稳定性，在管输过程中能够有效减少材料的堵塞和流失。本研究为半水磷石膏基矿用复合充填材料的发展和应用提供了重要参考。

关键词：半水磷石膏；复合充填材料；管输特性；回采率；固体废弃物

1.引言

随着矿物资源的日益枯竭，对于矿山回采率和固体废弃物排放的治理已经成为矿业企业必须重视的问题。传统的矿山回采方式容易造成矿山空洞塌陷、绿化难以恢复等问题，而充填采矿技术则是一种可行的解决方式。充填采矿技术是在矿体空洞中填充高性能物料，形成人工支撑，在实现矿体回采的同时减少了固体废弃物的排放，可以达到较高的经济效益和环保效益。然而，传统的充填材料使用普通水泥作为主要成分，流动性和稳定性都较差，对于矿山回采效果并不理想。

半水磷石膏是一种新型的矿用复合充填材料，其以半水磷石膏为基础，经过一系列物理、化学改性制备而成。与传统的水泥充填材料相比，半水磷石膏基矿用复合充填材料具有流动性好、硬化速度快、稳定性高等特点，能够有效提高充填工艺效率和回采率，同时减少了固体废弃物的排放。

本研究以两种不同配比的半水磷石膏为基础，探究了添加不同种类和数量的复合物料对充填材料性能的影响，并通过管输实验研究了其输送特性。结果表明，适当控制复合材料的添加量能够显著提高充填材料的流动性和稳定性，在管输过程中能够有效减少材料的堵塞和流失。

2.实验方法

2.1材料制备

本研究选用了两种不同配比的半水磷石膏作为基础材料，并分别添加不同种类和数量的复合物料制备了复合充填材料。其中，添加的复合物料包括硅灰石、硅微粉、聚丙烯纤维和膨润土等。

2.2试验设备

本研究采用了管输实验装置对充填材料的输送特性进行了研究。该装置主要包括料槽、输送管道、压力计、流量计等部分。

2.3试验方法

首先，将充填材料均匀地放入料槽中，通过电动机带动螺旋输送机将材料输送至管道中，并控制管道中的输送压力和流量，观察材料在输送过程中的流动性和稳定性。

3.实验结果与分析

3.1充填材料的性能测试

通过水泥快测仪测试充填材料的硬化速度，表明添加一定量的硅灰石和膨润土可以显著提高硬化速度；通过质量分数分析仪测试充填材料的密度，表明添加适量的硅微粉和聚丙烯纤维对密度的影响不大；通过压缩试验测试充填材料的抗压强度，表明添加适量的硅灰石和膨润土可以显著提高抗压强度。综合上述测试结果，加入适量的硅灰石和膨润土可以显著提高充填材料的整体性能。

3.2管输特性测试

通过管输实验研究了不同充填材料在输送过程中的流动性和稳定性。结果表明，在相同的输送压力和流量下，添加复合材料的充填材料显示出更好的流动性和稳定性，未添加复合材料的充填材料易出现堆积和流失等问题。同时，在输送过程中添加适量的聚丙烯纤维可以有效防止充填材料的沉降和分层现象。

4.结论

本研究以两种不同配比的半水磷石膏为基础，通过添加复合物料制备了具有优异性能的半水磷石膏基矿用复合充填材料，通过管输实验研究了其输送特性。结果表明，适当控制复合材料的添加量能够显著提高充填材料的流动性和稳定性，在管输过程中能够有效减少材料的堵塞和流失。本研究为半水磷石膏基矿用复合充填材料的发展和应用提供了重要参考此外，通过性能测试也证明了添加适量的硅灰石和膨润土可以显著提高充填材料的硬化速度和抗压强度，这对于矿井支护和安全生产具有重要意义。

基于本研究结果，可以进一步推广应用该复合充填材料于矿井支护工程中，并进一步探讨其应用于其他领域的可能性。需要注意的是，添加复合材料的过程需要严格控制添加量，以充填材料的性能和稳定性为前提，同时还需要对充填材料在不同条件下的输送特性进行进一步研究和实验此外，还需加强对该复合充填材料的环境影响和可持续性的评估和探究。在采矿活动中，充填体的使用和处理会产生大量的废弃物和污染物，对环境和生态造成不利影响。因此，需要从可持续的角度出发，考虑如何优化充填体的使用、回收和利用，减少对环境的负面影响。

此外，对于该复合充填材料的成本和可行性也需要深入研究。虽然该材料在提高充填材料性能方面有着显著作用，但其成本相对于传统充填材料也更高。因此，在推广应用该材料时需要综合考虑其性能和成本，评估使用该材料是否符合经济效益和实际需求。

总之，通过本研究结果，我们展示了复合充填材料的潜力，为提高矿井支护和安全生产做出了积极贡献。未来，应加强该材料在环境、成本和可持续性方面的研究和报告，以推广其在更多领域的应用和发展此外，需要注意复合充填材料的生产和加工过程中可能存在的安全隐患。由于该材料中添加了多种成分，如果不加以妥善控制和管理，可能会对生产工人和环境造成危害。因此，在生产和加工过程中需要加强安全防护，合理管理和处理产生的废弃物和污染物，确保生产过程安全可靠，避免对人体和环境造成不良影响。

此外，还需要重视该复合充填材料在长期使用过程中可能出现的性能衰退及其影响。由于该材料中添加的有机成分容易分解和挥发，可能会对充填体的稳定性和耐久性产生影响。因此，在使用过程中需要注意监测和评估其性能变化情况，及时采取相应的维护和修补措施，以保证其持久可靠地发挥作用。

此外，该复合充填材料的推广和应用也需要面临一系列技术和经济上的挑战。在技术方面，需要加强与传统充填材料的比较研究，进一步优化材料的配方和加工工艺，提高其适用范围和性能表现。在经济方面，需要考虑如何降低材料成本、提高市场竞争力、拓宽应用领域等问题，以实现对该材料的大规模推广和应用。

综上所述，复合充填材料是一种具有潜力的新型充填材料，其在矿井支护和安全生产方面具有广阔的应用前景。但其在环境、可持续性、成本、安全等方面也存在一系列问题和挑战。因此，需要加强相关研究和探究，完善材料的技术、经济和环境评估体系，促进其可持续发展和应用推