矸石膏体充填体控制地表沉陷力学性能试验研究

针对膏体充填体在煤矿采空区特殊环境下(高温、高湿、高应力、高密闭)所表现出的力学特性, 运用现场取芯、室内试验等方法开展了矸石膏体充填体力学性能研究, 揭示了充填膏体力学特性(抗拉强度、单轴压缩强度、弹性模量、泊松比)随时间的变化规律, 并运用最小二乘法建立了各力学参数与时间的回归方程。结果表明, 采空区特定的环境条件有助于充填体内部各化学物质的充分反应, 使充填体胶凝性增强, 且充填膏体在承载时抗变形能力强, 能够很好控制地表沉陷。     

破碎废石膏体充填材料性能试验研究

山阳秦鼎公司Ⅱ号矿体设计充填系统方案时,考虑到全尾砂含有氰化物,从环保和安全角度出发采用废石作为主要充填材料,并以此结合现场条件开展了以破碎废石为骨料的膏体充填材料性能试验研究。从不同配比的充填料浆下分别进行了塌落度试验、凝结时间试验和泌水率试验,最后结合充填试块的强度试验,为废石膏体胶结充填系统设计、设备选型和充填采矿法的实施提供了数据支持。     

煤矿采空区膏体充填相关技术研究

为了强化对煤矿采空区膏体充填相关技术的理解,系统介绍了采空区膏体充填技术与充填机理,从胶凝材料、充填骨料、外加剂三方面介绍了充填材料的情况及其配比,并从泌水率、坍落度、可泵时间三方面介绍了充填料浆的输送性.最后指出煤矿采空区的膏体充填法是安全绿色的开采方法,可以提高资源的开采率,消除地表塌陷隐患,提高开采效率,从而显著...     

煤矿膏体充填材料电阻率的测定试验研究

针对膏体性能,现阶段的大量实验室研究手段侧重于各组成化学成分以及各项力学性质。从测定膏体材料电阻率入手,开发了1套实时监测材料性能的新思路。电阻率的测定类似于侵蚀剂通过孔隙网络进入膏体内部,很好地模拟了膏体侵蚀剂浸透过程,从而探究膏体的初始性能。通过选取4类不同成分的水泥,共浇注了48个样品,证明了水泥类型和水灰比对膏体电阻率的影响;并应用单项方差分析以及Turkey’s测试验证了膏体电阻率随时间的变化趋势,并提出电阻率随时间演变的最佳拟合多项式,以便于估算膏体的长期电阻率。     

南洺河铁矿膏体充填的FLAC 2D数值模拟

矿山开采导致的地表下沉、地下水流失等问题日趋严峻,膏体充填技术能够有效解决这些问题。该文通过数值模拟的方法初步研究了不同膏体材料的充填效果,从中分析了材料的弹性模量、抗压强度对地表下沉控制的影响并总结出了充填体的应力分布规律。     

煤矿膏体充填材料性能随龄期变化的试验研究

煤矿膏体充填材料(CPBM)由煤矸石、粉煤灰、水泥和水为原料混合而成。为了了解各原料的性质,对煤矸石和粉煤灰的矿物组成、化学成分进行了分析,对固定配比CPBM在不同龄期的抗压强度、孔隙率和电阻率性能进行了研究,测定和观测7,14和28 d的矿物成分和微观结构;针对抗压强度、孔隙率、电阻率和水化过程之间存在的相关性进行了深入探讨。结果表明:1)随龄期的增长,CPBM抗压强度增强,毛细孔减少,孔隙率降低,电阻率增长。2)CPBM原料之间进行水化反应和火山灰反应,生成物是氢氧化钙、C-S-H凝胶和钙矾石。氢氧化钙晶体只存在于7 d龄期的CPBM中,14 d和28 d并未发现氢氧化钙晶体,钙矾石在28 d时化学表达式种类和晶体数量较7 d和14 d时明显增多,并且钙矾石晶体结构随龄期增加呈细长状生长。3)水化反应和火山灰反应是CPBM性能随龄期变化的根本原因,并且性能之间存在着相互联系。     

风积砂似膏体煤矿充填材料特性试验研究

通过对风积砂的取样和试验,分析风积砂似膏体料浆的反应机理,再通过试验研究不同风积砂和辅料掺量对充填材料特性的影响。试验结果表明:风积砂主要成分为SiO2和Al2O3,粒径级配不良,随着风积砂掺量的增加,充填体的表观密度增加23.4%,材料成本下降至93元/m3,降低了25.6%;随着辅料掺量的增加,充填体28 d强度增加59.4%,结石率增加至109.5%,增加了23%,充填体表现为微膨胀。     

充填膏体蠕变宏观硬化试验研究

为探索煤矿充填膏体的长期强度特征,采用水泥、粉煤灰、煤矸石等材料按照1∶4∶6配比制成充填膏体试件,对其进行了单轴压缩与蠕变试验。基于试验结果,分析了充填膏体试件的物理特性、蠕变瞬时变形模量等参数变化规律。研究表明:充填膏体致密性差、可压缩性强,在缓慢加载过程中试件趋于均匀、致密;蠕变试验过程中,在破坏前的各级应力水平上,随着应力水平提高和变形增加,充填膏体试件的瞬时变形模量增大,增长率为1.77×105%;同时,每级应力水平下弹性应变阶段的应变率随应力水平提高而逐渐减小;充填膏体蠕变强度大于单轴抗压强度,平均蠕变系数为1.09,充填膏体在蠕变过程中强度发生了宏观硬化。     

基于双屈服模型的膏体充填数值模拟

通过基于双屈服模型的数值模拟方法初步研究了不同膏体材料的充填作用机理和效果,从中分析了材料的性质与地表下沉的关系,以及充填体对开采活动中周围岩体应力的改善情况,总结出充填体的应力分布规律,并针对实际充填工程提出了提高材料初凝强度、缩短开采与充填时间间隔等一些建议。     

含硫尾矿砂膏体充填材料力学特性试验研究

用单轴抗压强度试验与单轴蠕变试验对3种含硫尾矿砂充填材料进行了测试。结果表明,以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料,按照设计配比制备的膏体充填材料满足采空区回填工作与力学性能要求;3种含硫量试件的单轴抗压强度均随养护龄期的增大而增大,但后期增幅均有所减小;含硫量为10%时的试件单轴抗压强度值最大,含硫量为25%时最小;载荷不变时试件的轴向应变随加载时间的增长几乎不变,载荷增加时轴向应变均有突变,曲线呈非线性台阶状,具有典型的非线性特征。     

尾矿砂膏体充填材料毛细吸水特性试验研究

采用ISAT法与吸水动力学法测试膏体充填材料的毛细吸水特性与孔结构变化情况,结果表明:增大粉煤灰与水泥用量均能降低膏体充填材料的表层毛细吸水性,且粉煤灰的效果更显著;增大粉煤灰与水泥用量均能降低充填体的平均毛细孔径;水泥用量增加,尾砂充填体的孔径均匀性系数减小,且均匀性系数随粉煤灰掺量的增加先增大后减小;确定粉煤灰最优掺量,适当增大水泥用量,能够优化膏体充填材料的孔结构,保证其耐久性能。     

煤矿充填膏体力学性质试验研究

为研究煤矿井下工程条件下充填膏体的力学性质,在岱庄煤矿充填现场取得不同龄期的膏体,采用MTS815.03电液伺服岩石试验系统对其进行单轴压缩试验,分析了在工作面有限空间和特定环境下充填膏体的力学特性。研究表明,井下充填体强度相对较高,但凝结性差,力学性质离散性大;单轴压缩强度为2.3～13.17 MPa,平均5.436 MPa;膏体的弹性模量很低,为53.66～2614.35 MPa,平均645.14MPa,在承载时变形较大;泊松比偏低,为0.0001～0.2112,平均0.0265,表明膏体承载压缩变形不需要横向变形空间;拟合回归了不同龄期充填膏体的力学参数。研究成果对有效控制地表开采沉陷、解放"三下"煤炭资源、保护矿区生态环境具有一定的意义。     

紫金山新型尾砂胶结充填材料的试验研究

为降低紫金山充填成本,利用矿山废渣制备的新型胶凝材料开展尾砂充填试验。结果表明:分级后的尾砂级配更好,有利于尾砂充填。与水泥尾砂充填结果比较,新型胶固料尾砂充填试块抗压强度明显优于水泥充填试块,28 d抗压强度最高可达水泥的2.4倍。在同等条件下,新型胶固料的充填试块沉缩率(1.62%)小于水泥充填试块沉缩率(5.3%),且新型胶固料与水泥充填料浆的坍落度相近。若采用新型胶固料充填,可选用分级尾砂、矿浆质量分数在74%~76%进行自流充填。     

尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

瑞克充填材料在柴沟煤矿的应用

介绍了瑞克充填材料的基本性能和充填密闭墙的优点,将该材料在柴沟煤矿1501采煤工作面辅运巷、皮带巷进行充填密闭墙的应用后,对1501采煤工作面起到了良好的密闭作用:辅运巷密闭墙内的O2体积分数由20%左右降到了2%左右,皮带巷密闭墙内的O2体积分数由18%左右下降到了2%左右,且两密闭墙内均未检测到乙烯、乙炔等煤自然发火标志性气体,因此,可以判断在停产期间此次密闭消除了1501采煤工作面煤自燃倾向性。     

纹山某铅锌矿山全尾砂膏体充填材料实验研究

为建立全尾砂膏体充填系统,须对膏体充填材料进行实验研究。实验研究包括分析全尾砂理化性质、进行絮凝沉降实验、塌落度实验、单轴抗压强度试验。实验结果表明：该铅锌矿全尾砂作为充填骨料是可行的;絮凝剂的合理添加量为20g/t时,沉降效果最佳。膏体充填料适宜泵送充填质量浓度为81%,根据充填地点和目的,采用不同灰砂比的全尾砂膏体充填料进行充填。     

龙门峡南矿沿空留巷巷旁充填技术研究

针对龙门峡南煤矿沿空留巷围岩变形严重且传统支护困难的问题,采用理论分析、数值模拟和实验室实验相结合的研究方法,从巷旁充填体承受载荷、墙体材料强度以及承载时应力状态三方面入手,提出巷旁柔模墙体承受载荷进行材料的配比选择,并根据其承载时应力状态得出需通过在墙体内部进行植筋以提高其抗滑和抗倾覆能力,最后结合龙门峡南煤矿3131工作面沿空留巷具体工况提出支护方案,并进行工业性试验,取得了较好的控制效果。