矸石膏体充填材料物化特性与配比试验研究

以岱庄煤矿矸石膏体充填为例,开展了煤矸石、粉煤灰等材料物化性能及优化配比试验。试验结果表明:岱庄煤矿二级破碎的矸石粒径分布基本符合要求;粉煤灰颗粒较粗,球状玻璃微珠量少,对管道润滑作用一般;配比试验表明p10可作为本次试验的优化配比结果,即胶结料∶粉煤灰∶煤矸石为1∶4∶6,质量浓度为74%。     

矸石胶结充填体力学性能实验研究

根据某煤矿工程地质条件,确定采用矸石胶结巷旁充填体进行留巷。为了寻求承载性能优良、可缩性好、留巷成本低的矸石胶结巷旁充填材料,对充填料的配比进行了实验优化研究,根据对试样力学性能的分析,获得了最优的充填料浆配比为水泥∶粉煤灰∶砂石∶矸石骨料∶水=3.7∶1∶3.8∶29.6∶9.5,早强剂用量为整体质量的1.2%。同时对该材料配比的充填体试件进行了力学压缩实验,研究了承载性能,得到充填体试件4d强度能达到6.9MPa,14d强度能达到11.8MPa,平均弹性模量在14d龄期为1900.9MPa,可缩性较强;在三轴压缩条件下,充填体压缩破坏后仍具有很高的残余强度,其承载能力良好。     

矸石胶结充填材料合理配比研究

矸石胶结充填料的主要组分为矸石废料、水泥(或其他胶结剂)、粉煤灰和水,这四种组分的不同配合将获得不同的强度指标,矸石胶结充填料配合的基本原则是要求获得成本最低而力学强度最高的效果。本文将讨论这四类充填材料的相关特性、配比原则、充填质量与成本控制。     

典型矿区固体混合充填材料力学特性试验研究

通过压实试验,得到了矸石和粉煤灰、矸石和黄土以及风积沙和黄土3种固体混合材料试样在不同配比下的应变-应力及变形模量-应力曲线,结果表明:随着各配比试样中矸石或风积沙质量的不断减少,矸石和粉煤灰、风积沙和黄土这2种混合材料试样的应变呈不断增大而变形模量呈不断减小的趋势;矸石和黄土混合材料试样的应变呈先逐渐减小而后逐渐增大的趋势,变形模量呈先逐渐增大而后逐渐减小的趋势;压应力从0～2 MPa过程是试样变形的主要阶段。通过优化得到矸石和粉煤灰较佳配比为1∶0.35,矸石和黄土较佳配比为1∶0.95,风积沙和黄土较佳配比为1∶0。对3种较佳配比试样进行时间相关特性试验,分析得出了各试样应变主要发生在第1个月,之后应变变化极小,已趋于稳定。在3个矿井的工程应用中,使用各自较佳配比的混合充填材料后可以满足有效控制地表变形的设计要求。     

矸石膏体优化配比及其力学性能基础试验研究

矸石膏体充填技术为"三下"压煤开采提供了一种新的方法。针对煤矿配制矸石膏体存在因素和水平较多的实际情况,提出用均匀设计法优化配比矸石膏体,并对固结后矸石膏体的力学性能进行了测试,结果表明:当煤矸石、粉煤灰、水泥的质量比为7.5∶3.5∶1,膏体材料的质量浓度为81%时,矸石膏体的管道输送和强度都满足要求,是本次试验的最优结果;矸石膏体的破坏主要发生在粗集料和胶结材料的界面,矸石膏体破坏前的变形较小,不超过2%。矸石膏体在不同围压作用下,充填体三轴压缩表现出线弹性变形阶段和塑性强化阶段的变形特征,基本不存在软化阶段。     

义桥煤矿矸石不升井“采选充”一体化开采设计

针对义桥煤矿建筑物下压煤开采、地面矸石处理困难等问题，通过理论分析、方案比较、设备选型等方法，提出了井下矸石智能分选后不升井方案，研究了井下矸石充填开采技术，选择了合适的分选及充填设备，确定了密实胶结充填材料采用水泥、粉煤灰、水、矸石，其配比为1∶1∶2.57∶20,充填体强度大于2.98 MPa,充填工作面生产能力为13万t/a,形成了一整套“井下矸石不升井‘采选充’一体化”开采系统，工程应用表明，该系统满足了矿井建筑物下压煤开采要求，解放了建筑物下压煤资源量，消化了矿井矸石，实现了义桥煤矿绿色开采的要求。     

矸石粉基胶结充填材料析水特性试验研究

为了探明矸石粉基胶结充填材料的析水特性,运用正交试验设计了以矸石粉、高水材料、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差分析、方差分析等方法,研究了矸石粉基质量浓度（A）、水泥含量（B）、粉煤灰含量（C）、高水材料含量（D）4个因素对胶结材料的析水率的影响情况;得到各因素对矸石粉基胶结充填材料析水特性影响的拟合公式。结果表明：基于极差分析的矸石粉基胶结充填材料的析水率影响程度为D>A>B>C,基于方差分析的材料析水率影响程度为D>B>A>C,析水率随着矸石粉浆质量分数的升高呈现下降趋势,随着水泥含量的增加则呈现先减少后增大再减少的趋势,随着粉煤灰质量增加呈现先减少后平稳的趋势,随着高水的增加呈现下降的趋势;高水含量对材料析水率的影响程度最大,矸石粉基质量分数与水泥质量对材料析水率影响相当,粉煤灰含量对材料析水率影响较小。     

碱渣改良矸石胶结充填材料力学性能试验研究北大核心

基于固废碱渣排放量大、处理成本高和污染环境的背景,探讨利用碱渣改良矸石胶结充填材料力学性能的可行性;通过测试碱渣基本物理力学特性,研究碱渣掺量和养护龄期对胶结充填材料力学性能的影响规律及其强度机理。结果表明:随着碱渣掺量在0%~12%范围内逐渐增大,充填体早期强度、中期强度和后期强度均呈现出先增强后降低规律;碱渣胶结充填材料的最佳配合比为碱渣∶粉煤灰∶石灰∶水泥∶矸石∶旧集料=6%∶34%∶10%∶2.5%∶24%∶23.5%,材料早期强度和后期强度增幅高达449%和187%;碱渣胶结充填材料料浆体系中C-S-H胶凝与N-A-S-H胶凝共存,N-A-S-H胶结性能更强,减少了孔隙的连通性,适量的碱渣掺量能够有效提高材料强度;碱渣制备胶结充填材料能够实现节能减排,其技术、经济与社会效益显著,具备良好的工程应用价值。     

煤矸石似膏体充填材料配比优化研究

为了解决煤矸石大量堆积引起的生态环境污染及膏体充填材料泵送性差、投资大等问题,以煤矸石、河砂为骨料,水泥和粉煤灰为胶结料,运用正交试验对煤矸石、粉煤灰、质量浓度等因素对似膏体充填材料性能的影响及矿用似膏体充填材料的最优配比进行了研究。结果表明:胶结料中水泥的比例越大,似膏体材料的强度越大;适当的增加煤矸石用量有利于提高材料的长期强度;提高粉煤灰比例、减小材料质量浓度及合理的粗细骨料比例可提高材料的泵送性能。获得的最优配比为:水泥、粉煤灰、煤矸石和河砂的质量比为1∶3∶5∶5,质量浓度为74%,早强剂含量为1%。     

矸石固体充填材料胶结性能的实验研究

通过对矸石粉煤灰、矸石黄土作为固体充填材料的胶结性能的实验研究,分析矸石粉煤灰、矸石黄土充填体强度性能,并以水泥作为胶结材料,重点分析了水泥对矸石黄土固体充填材料的强度影响。实验结果表明,以矸石黄土进行固体充填,充填体强度高于矸石粉煤灰充填体;在矸石黄土固体充填材料中加入水泥,并随着掺量的增加,充填体强度特别是早期强度得到大幅度提高,且可缩短充填采煤周期,降低生产成本。