固体废物膏体充填不迁村采煤

对比分析了村庄压煤采用传统迁村开采、条带开采存在的问题，以及采用固体废物膏体充填不迁村采煤技术的优越性，阐明我国煤矿发展固体废物膏体充填的重要意义。提出5种不迁村膏体充填采煤方法，分析煤矿膏体充填的特殊性，介绍了专门为煤矿膏体充填研究的2种膏体胶结料，并指出了膏体充填不迁村采煤技术的研究方向。     

沿空留巷巷旁支护技术的发展

在综述巷旁支护技术发展历程的基础上，提出膏体材料巷旁充填沿空留巷新技术；分析沿空留巷顶板破断垮落特征，建立了膏体材料巷旁充填沿空留巷的力学模型，提出了膏体材料巷旁支护体主要参数的确定方法，并将研究结果应用于工程实践。     

东乡铜矿全尾膏体充填材料与充填体强度关系研究

针对东乡铜矿分级尾砂或全尾砂胶结充填体强度不够问题,提出了采用全尾膏体充填,并对充填材料与充填体强度之间的关系进行实验研究,实验结果对矿山充填工作有指导意义.     

纤维增强膏体充填材料的宏细观试验

为了提高膏体充填体的稳定性,在膏体充填材料中加入纤维以改善其脆性. 采用宏细观试验方法研究了聚丙烯纤维增强膏体充填材料的破坏行为. 从宏观上,通过一系列单轴压缩试验定量研究了纤维掺量对膏体充填材料力学性能影响. 采用X射线CT多层切片扫描技术分析了纤维对膏体充填体试件细观结构的影响. 研究结果表明:水泥掺量为10℅时,纤维使膏体充填材料的峰值强度略有增加,纤维可大幅度提高其韧度和峰值强度点的应变;纤维能阻止试件中裂缝的扩展和延伸,使裂缝细化、分散,进而使试件在破坏前可形成更大体积的裂缝,这些裂缝在形成过程中可吸收更多的能量,从而提高膏体充填材料的韧性.     

废石尾砂胶结充填试验研究

对废石尾砂胶结充填进行系统试验研究.研究废石尾砂胶结充填集料特性规律,废石尾砂胶结充填体强度与充填材料配比之间关系规律,废石尾砂胶结充填体强度影响性因素试验等,为废石尾砂胶结充填体评价提供一种新试验方法.结果表明:废石尾砂胶结充填体不存在影响胶结体强度的化学反应危害;废石尾砂胶结充填体强度由水泥含量和废石含量决定,水泥及废石含量增加均能有效提高废石尾砂胶结充填体强度;废石尾砂胶结充填能有效减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山充填配比设计提供参考依据.     

云南某铅锌矿全尾砂膏体室内实验研究

对云南某铅锌矿采用全尾砂膏体充填方案开展了室内实验研究,分析了全尾砂基本物理化学性质（粒级组成、化学成分）,并进行了全尾砂自然沉降试验、坍落度试验、全尾砂试块单轴强度试验,获得了全尾砂及全尾砂胶结料的自然沉降特性、流动性能、析水性能及强度特性.试验结果显示：全尾砂自然沉降2~3 h后,重量浓度达到72%~76%,需要添加絮凝剂加快沉降;全尾砂胶结料的重量浓度为78%~79%时,坍落度为24~17 cm,基本无析水（1%~0.6%）,充填料呈膏体状态,适合长距离输送;全尾砂膏体配合比在1∶4~1∶12时,28 d单轴抗压强度达到1~4 MPa.室内实验初步表明该矿山可以采用全尾砂膏体充填方案.     

胶结充填体应变率与声发射特征响应规律

应变率是影响胶结充填体力学特性和声发射特征的重要因素.为研究胶结充填体应变率与声发射特征响应规律,文中进行了单轴压缩条件下胶结充填体的声发射试验,研究了应变率、声发射在加载过程中的时序特征,探讨了应变率与声发射时序特征之间的相关性,以及两者变化趋势之间的内在联系,进一步揭示了荷载作用下胶结充填体的裂纹演化规律.结果表明:胶结充填体应变率、振铃计数率在变形全过程均表现出"升→降→稳→升"的变化趋势和阶段性特征,两者相关性较高;胶结充填体内部破裂是由骨料之间的摩擦以及胶结材料的断裂演化造成,应变率对声发射特征在一定程度上起到了支配作用;基于应变率在塑性屈服和失稳破坏阶段表现出明显的突变性,可为胶结充填体破裂预测提供有效的前兆信息;结合声发射振铃计数率、平静期以及扩容现象可更加全面的反映胶结充填体破裂情况.研究结果可为胶结充填体力学特性研究奠定理论基础.     

高低应力水平下胶结充填体蠕变特征及分数阶本构模型

胶结充填体在采场中会经历不同应力水平的长期荷载作用，其不同应力水平下的蠕变特征直接影响矿山的安全生产.基于此，本研究制备了不同灰砂质量比的胶结充填体试样，进行了单轴压缩与分级蠕变试验，获取了不同应力水平下胶结充填体蠕变变形规律，探讨了胶结充填体在低应力水平与高应力水平下的蠕变特征，构建了胶结充填体分数阶蠕变本构模型，并进行了验证.研究结果表明：胶结充填体的蠕变特征是其在蠕变过程中内部应力的不断调整、硬化与损伤共同作用所产生的结果；低应力水平下，胶结充填体蠕变全过程中硬化作用占据主导，其中减速蠕变阶段硬化特征最为显著；高应力水平下，胶结充填体蠕变全过程中损伤作用占据主导，其中加速蠕变阶段损伤特征最为显著；同一应力水平下，灰砂质量比越低的胶结充填体蠕变全过程中硬化-损伤作用越明显，即抵抗变形能力的提升与损伤累积的速度越明显；构建的胶结充填体分数阶蠕变本构模型与各试验数据均有较高吻合度，且较好地表征了胶结充填体在不同应力水平下的蠕变特征.研究成果可为提高胶结充填体稳定性和矿山安全生产提供理论依据.     

胶结碎石充填体的力学特性与强度设计

本文对由水泥、尾砂和粒径大至15mm的碎石形成的胶结碎石充填体的力学特性,胶结充填矿柱中的应力分布及其强度设计进行了研究。 1.胶结碎石充填体的应力应变关系 对胶结碎石充填体的力学属性进行了分析讨论,结果表明,胶结碎石充填体与岩土、混凝土和胶结尾砂充填体这些材料的力学性质有许多相似之处,是一种具有明显非线弹性,各向异性和非均质性的材料,可用岩土力学的研究方法来研究。     

似膏体粘弹塑性流变模型与流变方程研究

以浆体流变力学，粘弹性力学为基础，通过对似膏体充填料浆的微观结构分析。建立了其广义粘弹塑性流变模型。推导出流变方程的一般表达式；通过稳态和动态剪切条件下流变特性和流变参数的测试，得出了似膏体充填料浆的流变方程，研究结果为浆体输送的管路设计，阻力计算和参数优化等提供了理论依据。也为似膏体和其它高浓度（质量分数）浆体输送的管道损坏，机理以及解决措施的研究提供了新思路和新方法。     

Using particle swarm optimization algorithm in an artificial neural network to forecast the strength of paste filling material

In order to forecast the strength of filling material exactly, the main factors affecting the strength of filling material are analyzed. The model of predicting the strength of filling material was established by applying the theory of artificial neural networks. Based on cases related to our test data of filling material, the predicted results of the model and measured values are compared and analyzed. The results show that the model is feasible and scientifically justified to predict the strength of filling material,which provides a new method for forecasting the strength of filling material for paste filling in coal mines.     

Stability study on naturally filling body in gob-side entry retaining

In the construction of the filling gob-side entry retaining in a lane, we utilize the self-slide natural phenomenon of a falling gangue in an inclined coal seam goaf. First, we put the falling gangue of goaf above the laneway and made it the main filling material by adopting the measurement of flexible supporting system combined with those of rigid supporting system. Then we made the filling material gunited and solidified to maintain the filling goal of the gob-side entry retaining beside the lane. Considering the law of energy conservation and law of pressure distribution for retaining the active and static soil of the wall, we analyzed the reliability of a gangue blocking facilities and the stability of the filling material in the lane. We analyze the figures to see the stability. The result shows that the gangue block supporting system is reliable, and has been successfully practically applied.     

电解锰渣胶结膏体材料的充填性能

针对电解锰渣占用大量土地资源、易产生重金属污染等问题，使用电解锰渣基胶凝材料、原状电解锰渣、中粗砂等材料制备电解锰渣自胶结膏体充填材料用于矿山回填。测试充填材料水化浆体流动度、试件抗压强度和浸出毒性，以评价该材料的性能，并用X射线衍射、扫描电镜进行表征。结果表明：该充填材料浆体流动度达到200 mm，流动性能满足充填技术要求；充填材料固化体固化28 d后，抗压强度可达到1.5 MPa以上，达到矿采场充填体强度要求；充填材料浸出毒性明显降低，主要污染重金属Mn、Co被充分固化稳定，浸出毒性满足地下水标准。固化体XRD及SEM分析发现，该充填材料水化生成的水化硅酸钙、钙矾石等晶体是固化体强度稳定、重金属得以固化的主要原因。研究表明，该方法能有效固化/稳定化电解锰渣，降低环境污染风险。     

固化疏浚淤泥作路基材料工程特性试验研究

为了探讨粉煤灰和工业矿粉固化疏浚淤泥作路基材料的可行性,通过一系列室内实验研究了不同固化剂配比对固化淤泥击实特性、水稳定性、承载力和抗剪强度的影响。实验结果表明,不同固化剂配比下固化淤泥的最大干密度均超过1.50 g/cm³,最优含水率约为20~21%;淤泥固化处理后浸水4 d的膨胀率均不超过1.1%,水稳性大幅提升;矿粉含量越高,粉煤灰含量越低,CBR（California Bearing Ratio）值越高,土样的承载力越高,抗剪强度也越高。不同工况浸水4 d的CBR值均达到了较高的水平,工况SD10FA20MP（淤泥：粉煤灰：矿粉=7：1：2）CBR值最高,达到了34.8%,是规范中高速、一级公路路基填料要求最低CBR值的4.35倍,作路基填料使用可行。     

矿区煤矸石充填复垦的材料确定与标高设计

为科学确定煤矸石充填复垦的材料和标高，以徐州矿区为例，采用现场试验和实验室分析测定相结合的方法，研究了煤矸石的地球化学性能和有毒元素状况，分析了煤矸石孔隙度计算的理论和方法，建立了煤矸石充填超高计算的数学模型，提出了煤矸石充填标高确定的数学方法．结果表明：徐州矿区煤矸石可作为煤矿塌陷地的充填复垦材料，煤矸石地球化学组成中SiO2的质量分数平均为54．66％，使得煤矸石具有一定的硬度，煤矸石的Hg，Cd，Pb，As和F等有毒元素含量不超标；煤矸石充填复垦的实际充填高度应为设计充填高度的1．3649倍．     

Adsorption mechanism of polycarboxylate-based superplasticizer in CFBC ash-Portland cement paste

Circulating fluidized bed combustion （CFBC） ash exhibits the desirable pozzolanic activity which makes it a potential supplementary cementitious material to replace cement for concrete production. However, the high unburnt carbon content and porous surface structure of CFBC ash may adsorb water reducer and thereby significantly reduce the efficiency of water-reducing agents. The adsorption mechanism of polycarboxylate superplasticizer in CFBC ash-Portland cement paste was investigated by ultraviolet-visible spectrophotometer, and the conception of ＂invalid adsorption site＂ of CFBC ash was presented. The results show that the adsorption behavior of polycarboxylate superplasticizer in coal ash-Portland cement paste can be described by Langmuir isothermal adsorption equation. The adsorption capacity of CFBC ash-Portland cement paste is higher than that of pulverized coal combustion （PCC） fly ash-Portland cement paste. Moreover, the adsorption amount of polycarboxylate superplasticizer increases with the ratio of ash-to-cement in the paste. At last, the fluidity of CFBC ash-Portland cement paste is lower than that of the PCC fly ash paste. This work suggests that when CFBC ash is used as concrete admixture, the poor flowability of the cementitious system due to the high adsorption of water and water-reducing agent should be taken into consideration.     

北京地区浅层采空区高密度电法探测应用分析

高密度电法已广泛应用于煤层采空区探测之中,采空区充填性质的不同造成其在高密度电法数据剖面中的表现特征也不相同。本文主要介绍运用高密度电法进行浅层小煤窑采空区探测的一些经验和案例。采用高密度电法中的温纳装置对门头沟地区未充填、部分充填的小煤窑巷道和石景山区富水充填的小煤窑采空区的探测,取得了很好的效果。探测结果显示,未充填和部分充填的小煤窑巷道表现为高视电阻率异常,位置与测线周边发现的小煤窑窑口位置相对应。而富水充填的小煤窑采空区表现为低视电阻率异常,经钻探验证,采空区内充填有富含水的粉末状的煤灰,含坑木。需注意在山区进行高密度电法测试时,台阶状的地形对高密度电法测试的干扰影响较大,以温纳装置为例,测试数据在台阶地形处表现为高低阻相邻的八字形干扰,且电极距越小,干扰越明显。     

Experimental research on inorganic solidified foam for sealing air leakage in coal mines

In order to efficiently seal air leakages and control spontaneous combustion of coal, solidified foam was developed by adding a certain compound additive to fly coal ash and cement as the main materials. It was prepared basing on the foaming characteristic through physical and mechanical system. We studied the effects of the different types of foaming agents, the mass ratio of cement to fly ash, and the mass ratio of solid to water and content of cellulose on the performance of solidified foam. The results show that when adding the composite protein, surfactant and cellulose foaming agents. The cement-fly ash ratio of 0.75:1, the water solid ratio as large as 2:1, and the solidified foam with high properties and density of only 516 kg/m³ and compressive strength of up to 12.68 MPa were prepared. But the initial setting time, identity and compressive strength may be changed by varying the water solid ratio and/or the additives. We theoretically analyzed the influence mechanism of foam density, compressive strength and water solid ratio. The solidified foam is especially suitable for sealing surface leakage channels and filling the goaf with a wide application prospects.     

硅灰改性水泥固化含U（Ⅵ）模拟有机废液试验

以铝酸盐水泥（Aluminate Cement,AC）和普通硅酸盐水泥（Ordinary Portland Cement,OPC）为基材,活性炭为吸附剂,硅灰、聚合物外加剂为水泥改性剂,研究了水泥种类、改性剂掺量、水胶比等因素对模拟混合浆体流动度、固化体的有机废液最大包容量的影响,测定了优化配方条件下固化体的力学性能及U（Ⅵ）浸出性能。结果表明：硅灰（Silicon Fume,SF）和聚合物外加剂协同作用下,可以显著提高有机废液的最大包容量。当硅灰掺量为15%,聚合物外加剂掺量为2%,水胶比为0.45,OPC及AC固化体有机废液的包容量分别可达21%和24%;优化配方条件下,固化体28 d抗压强度均大于20 MPa,抗冲击性合格,U（Ⅵ）42 d浸出率均为2×10-6cm/d,符合GB 14569.1-93的要求。