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近年來,作為我國經濟建設能源支撐的煤炭行業在快速發展的同時,也帶來了土地資源破壞及生態環境惡化等較多的負面影響,其中較為突出的是煤矸石的排放問題。 每年煤矸石固體廢棄物占煤炭生產總量的比例為 10% ~ 25% 。已成為我國累計堆積量和占用場地最多的工業固體廢棄物之一。
由于我國煤矸石的綜合利用率不高,導致堆放量日益增加,進而引發了多種環境問題:煤矸石堆放易引發滑坡和泥石流,同時,大量煤矸石的堆放以及煤矸石山的自燃,對礦區的生態環境也易造成較大的危害及引起對大氣的污染;影響植被恢復和破壞植物生長基質等方面;煤矸石堆經過自然的風吹日曬,其分解產生的大量酸性水及攜帶重金屬離子的水會滲入地下,進而影響地表水水質,導致嚴重的水污染;煤矸石堆積占用大量土地,目前已形成 1500 座矸石山,占地面積近2×104hm2,造成嚴重的土地資源污染與浪費。因此,對煤矸石進行合理有效地處置,可實現煤矸石減量化、資源化、無害化的目的,也可實現經濟效益和社會效益的協調統一。
利用煤矸石回填煤礦采空區,既能夠大量地消耗煤矸石,又可以解決采空區的地質災害問題。這是一個處理煤矸石的常用方法之一。煤矸石填充采空區的主要方法有機械填充、風力填充以及水力填充三種。利用機械填充采空區,由于質量差、能力低及高成本,所以一般情況下不使用機械填充,經常使用風力填充以及水力填充兩種。但是無論是風力填充還是水力填充,都需要對煤矸石進行粉碎并通過管道輸送到井下。
(1)風力填充
風力填充是利用對空氣進行壓縮而產生的風壓,將粉碎到一定程度顆粒的煤矸石粉、骨架材料以及膠結材料等填充物經過管道輸送到井下,把這些材料緊密結合。隨著填充材料的增多,慢慢的填滿整個采空區。利用風力填充方法,材料運輸簡單,適應性強,填充能力大,但是對管路消耗會比較大。
(2)水力填充
水力填充是應用水力的輸送方式,將煤矸石、碎石、爐渣或者其他固體垃圾混合后,加入一定量的水進行攪拌,攪拌成泥漿后,利用泵通過管道輸送到井下采空區,這些填充材料經過脫水、干燥后,就可以均勻緊密的結合在一起,再利用抽水泵將排出來的水抽到地面上,循環使用。水力填充可以阻止空氣和水進入填充層,從而避減少了煤矸石發生自燃的可能性。
管道在煤矸石回填的流程中是必不可少的一部分,管道輸送可以保證煤矸石的密實度,從而保證回填效果。其次,管道輸送可以減少煤矸石對環境的影響,降低粉塵和噪音等污染物的排放。此外,管道輸送還可以提高作業效率,減少人力和物力的浪費。但現有的回填管道強度低, 耐磨性差,在實際使用過程中極易發生管道磨損、被腐蝕甚至是破裂的情況,存在極大的安全隱患。
傳統的管道材料往往難以滿足煤矸石回填工程的要求,因此耐磨管道材料的研發和應用變得尤為重要。耐磨管道可以有效地保護管道內壁,避免在輸送過程中因物料的磨損而導致管道內壁磨損,從而影響管道的使用壽命。耐磨管道可以減少管道維護和更換的次數,降低工程維護成本和運營成本,可以適用于不同的環境和應用場景,具有廣泛的適用性。
耐磨管道的性能主要包括耐磨性能、耐腐蝕性能、抗壓性能等。其中,耐磨性能是耐磨管道最為重要的性能之一。耐磨性能是指耐磨管道在輸送物料的過程中,能夠承受物料磨損所產生的摩擦和沖擊,保證管道的使用壽命和穩定性。
耐磨管道作為一種新型管道材料,其在煤矸石回填等領域的應用前景十分廣闊。通過不斷的研發和創新,進一步提高耐磨管道的性能和適用范圍,為煤矸石回填等領域的工程建設提供更加可靠的保障。