基于煤矸石填料的路基结构体受力性能分析

为进一步探索煤矸石作为路基填料的应用性能,减小矿山煤矸石堆积压力,达到煤矸石资源化再利用的目的,采集黄陵煤矿二号矿区堆积的煤矸石,通过对其物理性质进行分析和点荷载力学试验,得到该矿区煤矸石的特性和强度值,并运用击实试验和CBR试验对填料进行了路基填筑性能分析.结果表明,煤矸石点荷载强度指数约为2.8 MPa,经点荷载换...     

煤矸石力学特性研究及其在矿区铁路中的应用

通过室内实验,研究了临涣矿区任楼煤矿煤矸石混合料的物理力学性质,结果表明:该矿煤矸石混合料粒径级配良好,可以作为路基填料。根据试验数据,对不同压实度、不同填筑高度的煤矸石路基进行有限元分析表明:填料的压实度越大,路基沉降越小;路基填筑高度越大,工后沉降越大。当路基填筑高度大于15 m时,应在设计、施工和养护阶段采取有效措施,防止路基沉降过大。     

矿区铁路煤矸石路基边坡稳定性研究

分析了任楼矿区煤矸石在不同压实度下的力学性质,并且采用极限平衡法和FLAC法对不同压实度、不同填筑高度的煤矸石路基边坡稳定性进行分析。结果表明,当煤矸石路基的压实度达到90%时,坡度为1.5的路基的填筑高度可以达到10 m,坡度为1.75的路基的填筑高度可以达到15 m;当压实度达到93%时,坡度为1.5的路基的填筑高度可以达到15 m,坡度为1.75的路基的填筑高度可以达到20 m;当压实度达到95%,坡度为1.5和1.75时的路基填筑高度均可以达到20 m。为矿区铁路路基施工提供了指导依据。     

垮落矸石注浆充填体压实特性的颗粒流模拟

利用PFC计算程序建立了垮落矸石充填体的颗粒流模型,通过颗粒流数值模拟试验,再现了煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实整个动态发展过程.通过改变模型中颗粒数目、接触刚度和法向刚度等细观参数,研究了充填率、充填材料的胶结强度和弹性模量等宏观性质对充填体压实特性的影响.研究发现：充填率是影响充填体压实特性的最敏感因素,15％为试验模型的临界充填率,当大于15％时,充填体的压实曲线急剧改变;在相同充填率下,充填料的胶结强度决定充填体的结构屈服应力,是影响充填体压缩下沉量的关键因素,但对压缩下沉量极限值没有影响;充填率越小,弹性模量对充填体压实特性影响越显著.     

高潜水位矿区煤矸石充填复垦对环境的影响

通过对2个矿区不同煤矸石浸泡和淋溶的试验。对煤矸石所含部分微量元素对环境的影响进行了试验研究和分析。试验结果显示，在高潜水位矿区复垦中，充填的煤矸石大半位于潜水位以下，煤矸石（尤其是新矸石）中氟的淋溶和迁移对水质有影响；煤矸石本身重金属含量较低，性质较稳定，煤矸石的风化分解对可溶态重金属含量无明显影响；降雨对煤矸石的淋溶作用不会造成重金属的环境污染，通过科学试验和合理设计，证明用煤矸石充填复垦矿区土地是可行的。     

神东高强度开采煤矸石规模化利用模式研究

针对神东高强度开采矸石产量大且现有各种矸石利用、处置方式均存在一定局限性，导致矸石消化能力不足的问题，提出了神东高强度开采煤矸石规模化利用模式，分析了神东各矿井矸石产量及实际生产条件、神东矿区矿井实际情况及周边产业分布情况、各矿煤矸石利用途径，总结了煤矸石发电、煤矸石铺路、煤矸石生产建筑材料、煤矸石制高岭土、煤矸石用于农业和工业、煤矸石井下充填利用等，构建了神东矿区煤矸石规模化利用模式，实现煤矸石地面资源化利用，结合矿井回收煤柱、灾害治理等进行矸石充填开采，消耗剩余大部分矸石，且应用充填开采不得影响矿井产量，同时对充填方式进行适当优化，精准落实“一矿一策”,形成条带胶结膏体充填、综采膏体充填、注浆充填、固体充填、“采选充”一体化充填和多模式综合充填等神东井下分类精准化充填模式。这种“地面资源化利用+井下精准化充填”矸石规模化利用模式，能够实现经济效益和矸石处置、灾害治理效益最大化。     

垮落区注浆充填压实特性的PFC^2D模拟试验

首次采用了颗粒流程序PFC^2D模拟垮落区充填中煤层采出、顶板垮落、充填的整个动态过程;为研究垮落区注浆充填压实特性,建立了122个PFC^2D模型进行了数值模拟试验,分别研究了垮落区的充填量,作用在充填体上的载荷Q,充填体的弹性模量和胶结特性等4个因素与垮落区充填压实特性的关系.结果表明,垮落区的充填量是影响垮落区充填体压实特性的首要因素,充填体的弹性模量和充填体上所加载荷大小对垮落区充填的压实特性影响显著,充填体的胶结特性对垮落区的压实特性影响有限.PFC^2D是研究垮落区注浆充填的有效手段.     

垮落区注浆充填压实特性的PFC~(2D)模拟试验

首次采用了颗粒流程序PFC2D模拟垮落区充填中煤层采出、顶板垮落、充填的整个动态过程;为研究垮落区注浆充填压实特性,建立了122个PFC2D模型进行了数值模拟试验,分别研究了垮落区的充填量,作用在充填体上的载荷Q,充填体的弹性模量和胶结特性等4个因素与垮落区充填压实特性的关系.结果表明,垮落区的充填量是影响垮落区充填体压实特性的首要因素,充填体的弹性模量和充填体上所加载荷大小对垮落区充填的压实特性影响显著,充填体的胶结特性对垮落区的压实特性影响有限.PFC2D是研究垮落区注浆充填的有效手段.     

探究煤矸石在矿区铁路路基中的应用

介绍了煤矸石的基本特征,提出路基填筑与路基整改运用煤矸石的可行性,并且对具体应用技术进行了阐述,实践证明:矿区排放的煤矸石做为铁路路基的填料,可节约矿区铁路施工成本,同时也减少了煤矸石带来的污染,经济效益显著。     

煤矸石路堤填筑质量控制

通过对煤矸石压实机理的分析,煤矸石路基的压实过程可分为两个阶段,即颗粒重组和颗粒破碎使粗大矸石比例下降,细颗粒比例提高,颗粒级配得到改良,压实程度得到提高。分析了含水量、压实能量和铺筑层厚度等对施工条件对煤矸石作路基填筑的影响。提出了可采用压实计法、表面波法和碾压沉降差法对其填筑质量进行控制。     

沉陷区矸石分层充填压实效果影响因素分析

煤矸石作为地基充填材料的技术关键是压实特性。本文根据国内外有关资料,用压实系数作为沉陷区分层充填压实处理效果的评价指标,分析研究影响分层充填压实效果主要因素即:颗粒级配、分层厚度、压实方式、压实能力、矸石含水量和压实趟数,并介绍压实质量控制方法。     

固体充填材料比例特征及应力特性研究

在综合机械化固体充填采煤技术中,以地面煤矸石、粉煤灰、黄土等固体废弃物为主要充填材料,借助充填设备实现采空区充填与压实是一种行之有效的充填方法。为了更好实现固体充填的充填质量,保证充填密实,切实起到有效支撑地面的作用,本文探讨了固体充填材料的比例特征,对充填体应力特性进行试验研究,确定了煤矸石与黄土最佳配合比例,分析了未掺及掺入胶结料后固体充填体的强度及密实充填率、充填体压缩率变化情况,提出了对固体充填体进行二次注浆方法,结果表明通过此方法完全可以实现充填胶结体的连续性,保证了充填体的密实充填率。     

煤矸石作铁路路基的技术经济分析

分析了煤矸石的物理、化学性能对铁路路基的影响，进行了煤矸石作路基填料的经济分析，以兖州矿区用煤矸石做路基为例，说明煤矸石是一种良好的路基填筑材料，具有土质路基所不可比拟的优点。     

煤矸石凝石似膏体充填材料的制备及其性能

针对煤矸石大量堆存引起严重的生态环境问题的现状,在仿地成岩凝石思想指导下,以实现煤矸石的大宗高效利用为目的,开展了煤矸石凝石似膏体充填材料的制备及其性能研究。在研究煤矸石物相组成及热力学特性的基础上,研究了煤矸石凝石似膏体充填材料的物理性能和力学性能,并对比研究了水泥混凝土和以煤矸石凝石似膏体充填材料为胶凝材料的混凝土的耐久性能,结果表明,煤矸石凝石似膏体充填材料具有较好的力学性能和耐久性能,可以作为胶凝材料用于矿区似膏体充填。     

煤矸石-粉煤灰充填复垦材料性能的试验研究

煤矸石-粉煤灰充填复垦材料作为塌陷区充填复垦基质直接影响着植物的正常生长及地表的沉降。为了揭示不同粒径煤矸石对充填复垦材料性能的影响,分别测定了自然破碎后煤矸石、0~2.5mm,2.5~5mm,5~10mm,10~16mm和16~20mm六种粒径下煤矸石-粉煤灰充填复垦材料的堆积密度、含水率、饱和含水率及应力-应变曲线。结果表明:随着煤矸石粒径的增大,充填复垦材料的堆积密度、含水率及饱和含水率都在逐渐减小;煤矸石-粉煤灰充填复垦材料的应力-应变曲线呈非线性关系,且当轴向应力相同时,随着煤矸石粒径的增大,煤矸石-粉煤灰充填复垦材料的应变逐渐增加;以粒径为自然破碎后的煤矸石配制充填复垦材料时,其堆积密度、含水率、饱和含水率及压实情况较好。     

基于ArcEngine的煤矸石充填开采适宜性评价

通过建立多级隶属函数模型,采用层次分析等方法计算相关影响因子权重,形成了一套煤矸石充填开采区适宜性评价模型体系和方法.在此基础上,利用C#结合ArcEngine开发包开发出相关系统,进行图形处理、空间分析及煤矸石充填开采适宜区划分评价,根据矿区的实际可利用煤矸石总量确定适宜充填的优先顺序,输出地表保护范围,为合理有效利...     

固体充填材料压实特性及应用

针对目前广泛应用的5种固体充填材料,设计实验方案,对其压实特性展开研究,得出在侧限压缩条件下的应力-应变、应力-密度和压实本构特性规律,为固体充填采煤技术控制岩层及地表变形研究提供基础数据;并基于压实特性,制定了5种充填材料充填采煤工艺标准-夯实力设计指标和充采质量比,为各矿区选用不同充填材料进行固体充填采煤提供指导。     

煤矸石综合利用研究进展

煤矸石是我国目前排放量最大的矿山固体废弃物之一,其排放和堆存造成了资源浪费、环境污染等问题。从煤矸石的资源特性出发,系统论述了煤矸石资源化利用的途径和研究现状,主要有：提取和回收煤矸石中煤炭、硅、铝、钛等有用组分;制备用于废水处理的光催化剂、吸附剂和沸石分子筛;代替黏土矿物生产混凝土、水泥、砖等建筑材料;改良土壤、制备育苗基质、肥料等;作为充填材料进行采空区回填、路基充填、煤矿塌陷区复垦等;发电以及制备纸张等。我国煤矸石的资源化利用刚刚起步,整体利用率未达到理想水平,因此煤矸石资源化利用的研究应该注意地域差异、分批资源化及二次污染问题。通过对当前煤矸石综合利用最新研究现状的归纳整理,有利于系统性了解煤矸石资源化利用的优势与不足,以期为煤矸石的综合利用提供参考和借鉴。     

理论探讨煤矸石分层充填压实的最佳厚度

国内外经验表明，分层充填压实是煤矸石使用的有效方式之一。但由于煤矸石本身特性的影响，常规经验得出的分层厚度大小差别却很大。本文利用最优化和土力学等理论，探讨了最佳分层厚度确定的准则，提出了在工程应用中设计其合理值的方法。     

充填矸石的物理力学性能研究

为了解矸石在充填过程中压实、膨胀等特性对充填效果的影响,对矸石的应力应变曲线、压实度与应力关系、碎胀系数与应力关系进行了试验。试验结果表明:矸石压实应力应变为非线性关系;矸石的压实度与轴向应力呈非线性关系,压实度随着应力的增加而降低;由于破碎间隙的存在,矸石的碎胀系数随着轴压的增加而减小,两者为非线性关系。