Możliwości wykorzystania wybranych odpadów energetycznych z udziałem środka wiążącego do podsadzki zestalanej w podziemiu kopalń

• Autorzy: Plewa F. , Popczyk M. , Pierzyna P.

Warianty tytułu

EN

Application of selected power generation waste with an admixture of binder in solidifying backfill for underground mining

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Od wielu lat uboczne produkty spalania powstające w polskiej energetyce zawodowej są z powodzeniem wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłowych jako dodatek lub po procesie odzysku jako produkt gotowy. Najpowszechniej UPS-y wykorzystywane są w budownictwie, drogownictwie oraz w technologiach górniczych. W górnictwie podziemnym obecnie powszechnie stosuje się drobnoziarniste odpady energetyczne (popioły lotne) do doszczelniania zrobów zawałowych w ramach prowadzonej profilaktyki pożarowej. Biorąc pod uwagę, że niektóre rodzaje odpadów energetycznych posiadają właściwości wiążące celowym jest poszukiwanie nowych miejsc ich zastosowania jako alternatywnych materiałów w stosunku do stosowanych obecnie. Takim przykładem jest stosowana w górnictwie technologia podsadzkowa, polegająca na wypełnianiu pustych wygrodzonych przestrzeni materiałem wypełniającym w celu ochrony powierzchni. Dominującą w tym zakresie jest technologia podsadzki hydraulicznej, bazująca na piasku podsadzkowym z dodatkiem innych materiałów - najczęściej skruszonego kamienia kopalnianego o uziarnieniu powyżej 0,1 mm. Alternatywną dla tej technologii jest technologia podsadzki zestalanej, bazująca głównie na materiałach o uziarnieniu poniżej 0,1 mm, w tym popiołach lotnych pochodzących z energetyki zawodowej oraz odpadach flotacyjnych. W niniejszym referacie przedstawiono wyniki badań właściwości fizykomechanicznych hydromieszanin na bazie popiołu lotnego o kodzie 10 01 02, piasku dennego z kotła fluidalnego o kodzie 10 01 24 oraz cementu. Udział cementu w mieszance popiołu i piasku wynosił 5, 10 lub 15%. Badania przeprowadzono zgodnie z metodyką opisaną w normie PN-G/11011:1998. Na podstawie przedstawionych wyników badań właściwości fizykomechanicznych tych hydromieszanin należy stwierdzić że: - rozlewność badanych mieszanin mieściła się w zakresie od 178 mm do 237 mm, a ich gęstość od 1,51 Mg/m3 do 1,72 Mg/m3, - ilość wody nadosadowej zawierała się w przedziale od 6,6% do 13,9%, - wytrzymałość na ściskanie po 28 dniach sezonowania wyniosła od 3,7 MPa do 6,2 MPa, - rozmakalność wynosiła od 2,2% do 16,2%. Uwzględniając wymagania normowe należy stwierdzić, że pełną przydatność do podsadzki zestalanej spełnia mieszanina wykonana na bazie mieszaniny o proporcjach popiołu fluidalnego do piasku dennego 75/25 z udziałem cementu w ilości 10 i 15%.

EN

For many years, coal combustion by-products from Polish professional power generation sites (CCB) have been successfully applied in many industries as a material component, or after re-cycling as a ready-made product. Most frequently, CCBs are used in building and road construction engineering, as well as in mining technologies. Currently in underground mining, finely grained power generation waste (fly ash) is commonly used for grouting of cavings as a fire retardant. Taking into consideration that some CCBs possess binding properties, it seems necessary to search for new fields of their application as alternatives to the materials already in use. As an example of this approach, technology for solidifying backfill should be mentioned, consisting of the filling of empty, separated voids with materials in order to protect the ground surface above. Within this field, the dominant application is the technology of hydraulic backfill, where generally sand is applied, sometimes with other materials - most frequently crushed waste rock of a grain size above 0.1 mm. Alternatively, solidifying backfill could be adopted, which mainly employs materials of a grain size below 0.1 mm, including fly ashes from power generation waste and flotation tailings. This paper presents the results of research on the physical-mechanical properties of mixtures being made on the basis of a fly ash with the code number 10 01 02, and sand which represents bottom residue from a fluidal vessel with code number 10 01 24. In order to achieve shorter binding times and higher compressive strength Rc, Portland cement in amounts of 5,10, and 15% has been added to the mixture. Laboratory tests were conducted according to the standard PN-G/11011:1998. On the basis of the conducted research on the physical-mechanical properties of these mixtures, it should be concluded that: - The spread test result value maintains a range from 178 mm to 237 mm, with the density of the mixture in the range from 1.51 Mg/m3 to 1.72 Mg/m3. - Excess water amount is between 6.6% and 13.9%. - Compressive strength after 28 days of cure is between 3.7 MPa and 6.2 MPa. - Soak resistance is from 2.2% to 16.2%. Considering the requirements of the standard, it should be concluded that a mixture fully applicable for solidifying backfill is prepared of 75% fluidal bed ash, 25% bottom sand, with an addition of 10% cement.

Słowa kluczowe

PL

górnictwo; podsadzka zestalana; odpady energetyczne

EN

mining; solidifying backfill; power generation waste

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, z. 4
• Strony: 257--270
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Plewa F.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Popczyk M.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Pierzyna P.

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• MAZURKIEWICZ M, PIOTROWSKI Z., TAJDUŚ T., 1997 - Lokowanie odpadów w kopalniach podziemnych. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Kraków.
• PLEWA F., MYSŁEK Z., 2001 - Zagospodarowanie odpadów przemysłowych w podziemnych technologiach górniczych. Monografia, wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• PALARSKI J., PLEWA F., MYSŁEK Z., 2012 - Odzysk i unieszkodliwianie odpadów w górnictwie podziemnym. Monografia, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice.
• PLEWA F., POPCZYK M., MYSŁEK Z., 2007 - Rodzaj produktów wytwarzanych w energetyce zawodowej i możliwości ich wykorzystania w podziemnych technologiach górniczych. Polityka Energetyczna t. 10, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
• PLEWA F., POPCZYK M., PIERZYNA P., ZAJĄC A., 2011 - Wykorzystanie materiałów z udziałem odpadów energetycznych do likwidacji zapadlisk wywołanych działalnością górniczą. Polityka Energetyczna t. 14, z. 2, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
• PLEWA F., POPCZYK M., PIERZYNA P., ZAJĄC A., 2012 - Analiza możliwości wykorzystania odpadu energetycznego z mokrego odsiarczania spalin (10 01 05) w mieszaninach zestalających w kopalniach węgla kamiennego. XXVI konferencja Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej. 14-17 października, Zakopane. Polityka Energetyczna t. 15, z. 3, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków.
• MYSŁEK Z., PALARSKI J., PLEWA F., POPCZYK M., 2008 - Flotation tailings based backfill technology with mobile slurry preparation plant for a zinc-lead mine. 14th International Conference on Transport And Sedimentation Of Solid Particles, 23-27 June, Saint Petersburg, Russia.
• KOŁODZIEJCZYK U., ĆWIĄKAŁA M., WIDUCH A., 2012 - Zastosowanie popiołów lotnych do produkcji spoiw hydraulicznych i wzmacniania gruntu. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 28, z. 4.
• YILMAZ E., BELEM T., BENZAAZOUA M., 2012 - Parametry jednowymiarowej konsolidacji podsadzki w postaci cementowej pasty. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 28, z. 4, 20.