充填材料 水泥制品行业与矿山行业新的结合点

  ——充填材料制备及应用技术交流会

  充填，是一种广泛应用于矿山、道路和建筑等领域的技术措施，矿山充填是治理开采沉陷的有效手段。目前我国应用的充填工艺中所涉及胶结充填技术所使用的胶结充填材料，大多数是以水泥基材料为主要胶凝材料。这就为矿山和水泥制品行业提供了紧密的结合点。

  随着国家优先推行充填采矿法导向政策和绿色矿山建设的深入贯彻落实，充填采矿已在我国矿产地下开采中占据越来越重要的地位。现阶段，我国由于采矿空区填充设计技术落后，或充填成本昂贵等原因，我国仅有一小部分矿山进行了充填。另一方面，矿产资源的迅速开发同时引发了另一问题的出现--尾矿库的治理。尾矿的大量堆存带来资源、环境、安全和土地等诸多问题。国家能源局、财政部、国土资源部、环境保护部四部委曾联合发文：国能煤炭[2013]19号《煤矿充填开采工作指导意见》，明确提出充填开采的重要性。

  
会议现场

  中国混凝土与水泥制品协会充填材料应用技术分会2015年11月1日成立，也成为水泥制品行业与矿产行业结合的新平台，对于混凝土与水泥制品行业来说，充填材料是一个新的行业领域，也是一个发展空间巨大的领域。

建筑材料工业技术情报研究所左彦峰博士主持会议

  为了交流和总结我国矿山充填材料与矿山固体废物综合利用的成功经验，推动新材料、新技术、新设备的广泛应用，促进我国矿山充填技术的发展，中国混凝土与水泥制品协会在北京召开中国混凝土与水泥制品协会充填材料应用技术分会成立大会同时，还举办了充填材料制备及应用技术交流会。

北京科技大学副校长吴爱祥

  北京科技大学副校长吴爱祥在技术交流会上介绍了矿山充填形势及发展趋势，他指出，膏体是由细颗粒、胶凝材料、骨料和水组成的不分层不离析不脱水、略过饱和的柱塞流管道输送物料，其性质稳定，可操作性高，是尾矿充填的最佳材料。膏体在处理地表尾矿等废弃物方面具有环保、安全、经济等三个方面的优势，是技术先进、前途远大的技术，是矿业的新的增长点。

  吴爱祥介绍了我国目前膏体的研究现状及需要解决的问题，并分享了一些应用实例和膏体技术的发展趋势，他指出，中国的膏体充填虽然起步较晚，但是呈现了良好的发展势头，不过在脱水浓缩、膏体泵送、充填体强度、化学药剂改性等方面的科学研究和装备制造整体落后于国际先进水平，还需继续推进。在国家政策引导、安全技术形势要求下，膏体在中国已经全面应用起来，而且还有着更广阔的发展空间。

长沙矿冶研究总院副院长周爱民

  长沙矿冶研究总院副院长周爱民介绍了矿山固体废弃物充填技术及发展趋势，他详细介绍了矿山充填发展背景，并分析了结构流全尾砂胶结充填技术、膏体泵送充填技术与装备、废石胶结充填工艺与技术等技术特点，他指出，目前矿山充填发展趋势将会是大流量充填工业与装备、胶结充填新技术与新材料、深矿井充填技术、充填采矿优化等技术的发展。

  周爱民认为，矿山充填在资源利用、矿区安全、生态环境以及矿山效益的提升等方面有着非常重要的作用，矿山充填可以消除尾矿库与废石场泥石流灾害、减少尾矿库与废石场灾害几率、控制区域地压和采场地压活动、消除采矿区塌陷事故、减少采场片帮事故、控制岩爆。矿山填充也可以保护地表不遭受塌陷破坏与废物堆存破坏，也可以大宗量资源化利用固体废弃物。

中国中煤集团技术管理中心副总经理陈立武

  中国中煤集团技术管理中心副总经理陈立武详细阐述了充填采煤技术，他分析了充填采煤技术的研究意义，介绍了固体充填采煤的发展历程、机械化固体充填采煤技术、充填采煤技术工程实例以及充填采煤技术的研究展望。

  陈立武指出，根据国家能源局发布的煤炭工业发展"十二五"规划，到2015年全国煤炭生产能力达到41亿吨，煤矸石产生量大约为8亿吨。采用充填开采技术，可大量减少煤矸石排放8亿吨，减少大量的粉尘、SO₂、CO₂等大气污染，减少矸石堆存占地和采煤塌陷土地约3000公顷，置换大量"三下"压煤。充填开采技术，在西北地区等，也可以结合当地实际，考虑采用沙土等其他材料，为矿山绿色开采提供新途径。展望未来，随着国家对于安全环境生态的要求日益提高，推广煤矿充填开采技术一样重大，前景日益广阔。

中国循环经济协会尾矿联盟常务副秘书长杜根杰

  中国循环经济协会尾矿联盟常务副秘书长杜根杰简述了工业固废资源综合利用政策，他指出，截止到2014年底，我国大宗工业固废产量约37.79亿吨，其中，尾矿16.52亿吨（充填矿山采空区占尾矿利用总量53%，生产建筑材料约占43%，有价组分回收约占3%，其他约1%），粉煤灰5.9亿吨，钢渣4.22亿吨，工业副产石膏1.89亿吨。2014年大宗工业固废综合利用量为17.35亿吨，同比增加11.7%，工业资源综合利用产值接近1.4万亿元。其中水泥混凝土行业利用废渣量超过11亿吨，同比增加10%以上。

  杜根杰介绍，"十二五"期间，为实现资源综合利用目标任务，我国加强了资源综合利用领域重大战略研究和顶层设计，进一步完善资源综合利用管理体制和工作机制。国务院及有关部门印发了一系列文件：《"十二五"国家战略性新兴产业发展规划》、《"十二五"节能环保产业发展规划》、《关于加快发展节能环保产业的意见》、《矿产资源节约与综合利用"十二五"规划》、《循环经济发展战略及近期行动计划》

北京矿冶研究总院采矿技术中心主任郭利杰

  北京矿冶研究总院采矿技术中心主任郭利杰作《基于矿冶固废的新型充填胶凝材料制备技术》报告，他介绍，尾矿是我国目前产出量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物之一，累积堆存200亿t以上。从尾矿中回收有价组分约占尾矿利用总量的3%，资源回收量达800万吨，生产建筑材料约占尾矿利用总量的43%，充填矿山采空区约占尾矿利用总量的53%。尾矿综合利用年产值达到468亿元。通过采用矿冶固体废弃物取代部分水泥制备胶凝材料用于矿山充填可实现对资源的有效利用，并减少固废中重金属排放对环境造成的污染破坏。

  郭利杰指出，基于矿冶固废的新型充填胶凝材料，与其说是矿山充填水泥的替代品，不如说是特定区域或特大型矿业集团内部废物资源循环利用的经营方式或可持续发展模式。

  当前，矿山新型充填胶凝材料的发展与推广应用，尽可能的与当地大型水泥加工及生产企业协同开展，才能实现区域矿冶废料资源化、最大化利用。

  替代水泥的矿山新型充填胶凝材料发展要因地（区域）制宜、因矿而异，要统筹考虑矿山内部需求与外部原料条件，根据充填方案、新材料制备工艺、充填成本等因素综合平衡，量力而行。

中国矿业大学（北京）资源工程系主任杨宝贵教授

  中国矿业大学（北京）资源工程系主任杨宝贵教授介绍了新阳煤矿高浓度胶结充填开采技术，汾西矿业集团 "三下"压煤量达7.1亿吨，共占可利用储量的22.9%。其中，仅新阳煤矿2#煤层村庄下压煤就高达3363万吨。解放村庄压煤的主要技术途径有：迁村开采、条带开采、充填开采。而迁村开采存在费用高、周期长、破坏生态环境等问题；条带开采会浪费大量资源；因此汾西矿业集团选择了充填开采，并在新阳煤矿进行了试验研究。

  新阳煤矿高浓度胶结充填材料是由煤矸石、粉煤灰、普通硅酸盐水泥、外加剂和水按一定的比例制成的质量浓度为75%~80%、坍落度为220~260mm的高浓度胶结充填料浆。其特点如下：（1）流动性好，输送阻力小，2.0~4.5kPa/m ；（2）悬浮性好，悬浮时间>2h，不易堵管，井下不脱水；（3）充填体整体性好，压缩率为1~3%，长期稳定；（4）强度高>4MPa。

北京科技大学刘娟红教授

  北京科技大学刘娟红教授作《腐蚀环境中高水充填材料劣化机理与控制》报告。她从高水充填材料特点、碳酸盐溶液中高水充填材料腐蚀及劣化机理、氯盐环境中高水充填材料腐蚀及劣化机理、酸性环境中高水充填材料腐蚀及劣化机理、腐蚀环境中高水充填材料劣化控制几个方面介绍。并指出，高水充填材料硬化体在碳酸盐、氯盐、酸性等环境下，钙矾石遭到了分解，强度显著降低，影响充填体稳定性。改良后的高水充填材料，增加了增进后期强度的矿物组成，适当降低了硬化体中钙矾石的量，其硬化体在碳酸盐、氯盐、酸性等环境下，抗腐蚀性能大大改善。

欧凝科技（上海）有限公司董事长苏奇

  欧凝科技（上海）有限公司董事长苏奇分享了煤田火灾治理及充填技术。他介绍了煤田火区灾害现状、灾害成因分析、治理技术要点、治理解决方案以及煤田灭火技术市场前景。他介绍，煤炭自燃是一种由来已久的自然现象，煤田煤矿煤层的自燃，就是一种破坏自然环境、影响社会经济、危害生命安全的地质灾害，煤田火灾治理，迫在眉睫。煤区火灾治理及充填国内市场总产值约计800-1000亿，客户主要是所有的煤矿主、政府及矿业主。