低黏度超细水泥浆液配比试验研究

为配制1种高效注浆的低黏度超细水泥浆液,以超细水泥,减水剂和超细粉煤灰为试验材料,采用正交试验方法,通过SPSS软件处理试验数据,分析水灰比、粉煤灰和减水剂对浆液的黏度、结石体强度、析水率和密度的影响规律,从而得到最优的浆液配比。结果表明:水灰比是影响考核指标的主要因素;随着减水剂掺量的增加,28 d强度和浆液密度无显著变化,但黏度持续降低,7 d强度增强,析水率增高;随着粉煤灰掺量的增加,黏度下降,7 d强度增强,但对28 d强度、析水率和密度的影响不显著;当水灰比、减水剂掺量和粉煤灰掺量分别为1∶1、0.25%、25%时为浆液最佳配比。     

废弃蒸压砌块与煤矸石在煤矿采空区地基加固中的试验研究

随着社会发展，大量的废弃蒸压砌块与煤矸石对周边环境造成不良影响，为了保护环境和资源再利用，这些固体废弃物在注浆加固领域得到了有效利用。提出以废弃蒸压加气混凝土砌块和废弃煤矸石2种固体废弃物为主要材料，分别与水泥混合制成2种不同的黏土采空区地基处理充填注浆浆液。试验采用混料配比方式，在凝结时间、黏度、析水率和结石率、流动性和抗压强度方面进行分析，最终选择配比最适宜采空区地基处理的注浆浆液。研究结果表明：废弃蒸压加气混凝土砌块-水泥浆液各组的凝结时间、黏度、析水率和结石率均符合作为采空区地基处理的注浆浆液标准，但在抗压强度标准上只能选择50%和60%的质量替代率；煤矸石-水泥浆液中煤矸石含量为70%和80%的质量替代率浆液在析水率、结石率和抗压强度不符合标准，故只能选择50%和60%的质量替代率的浆液配比；再从经济角度分析，2种浆液都应优选60%的质量替代率的浆液配比。最后，通过对2种浆液的凝结时间、黏度、析水率和结石率、流动性和抗压强度方面对比分析，宜选择煤矸石-水泥浆液用于煤矿采空区地基处理。     

高强度低黏度注浆材料配比试验研究

为满足微裂隙岩体注浆加固要求,需研究一种强度高、黏度低的高性能注浆材料。选用超细水泥、硅粉、超细粉煤灰、聚羧酸系减水剂为原料,结合单因素试验和正交试验,对浆液进行改性。试验结果表明：在水泥中掺加4%～12%的硅粉,浆液的结石体强度可以提高8%～34%|用超细粉煤灰替代一定量的水泥,可以降低浆液的黏度,当粉煤灰替代量超过20%后,浆液黏度不再降低,达到作用极限值|聚羧酸系减水剂对于降低水泥浆液的黏度有着显著效果,掺加0.1%～0.5%的减水剂,浆液的黏度可以降低25%～90.6%,减水剂掺量越高,浆液析水率越大,浆液越不稳定|当水灰比为0.8、硅粉掺量为10%、粉煤灰代替量为20%、减水剂掺量为0.3%时配置的浆液性能最优,新型浆液结石体28d抗压强度为22.98MPa,比纯水泥浆液结石体的抗压强度提高13.6%,黏度为21.83s,比纯水泥浆液黏度降低89%。     

粒径对煤矸石浆液的性能影响研究

颗粒直径是影响煤矸石注浆充填技术应用的重要因素。通过室内试验，测试了含不同粒径煤矸石的浆液的流动性能(初始流动度和流动时间)、稳定性能(析水率和析水速率)和沉积性能(沉积历时和结石率)。结果表明：煤矸石粒径为20目的静置浆液易堵管、泵送性差；煤矸石浆液在2.5 h后可基本达到稳定状态；在煤矸石的粒径为60目时，浆液的流动性能、稳定性能和沉积性能最好，是泵送注浆的理想浆液；在煤矸石粒径为80目时，浆液最适合于封堵注浆靶区。研究结果可为煤矸石浆液的粒径选择提供参考，也可为煤矸石注浆充填的规模化工程应用提供依据。     

矿渣-粉煤灰注浆材料的性能与微观结构研究及优化

为研究矿渣-粉煤灰注浆材料的宏观性能与微观结构,利用正交试验和极差分析方法对矿渣-粉煤灰注浆材料进行了测试,研究了水玻璃模数、碱固比、水灰比、矿渣粉煤灰比等因素对浆液流动度、表现黏度、析水率、凝胶时间、28 d抗压强度等物理和力学性能的影响规律。通过扫描电子显微镜(SEM)分析了注浆材料微观结构和宏观性能之间的联系。结果表明：水灰比对浆液的物理力学性能有明显的影响,水灰比与浆液流动度、凝胶时间、析水率呈正相关,与表现黏度、抗压强度呈负相关;水玻璃模数主要影响凝胶时间,二者呈正相关;碱固比主要影响析水率,二者呈负相关;矿渣与粉煤灰的比值对流动度和强度有较大的影响,随着比值的提高,浆液流动度和强度升高。利用矩阵分析法得到了料浆配比的优选方案：矿渣∶粉煤灰为7∶3、水玻璃模数2.0、碱固比4%、水灰比0.9。矿渣-粉煤灰注浆材料充分利用工业废渣,现场工程应用效果良好,研究结果为该材料的工程应用提供了参考。     

掺粉煤灰水泥基浆液性能关系模型研究

水泥基浆液在地下、采矿以及水害治理等工程中的应用非常广泛,常常被用来堵漏和加固。超细粉煤灰有助于加强水泥基浆液的流动性,因此采用在水泥基浆液中使用超细粉煤灰替换部分水泥的方法,改变水灰比、水泥掺量和水玻璃体积掺量,研究了水泥基浆液的黏度、1 h析水率、结石率以及28 d抗压强度随之变化的关系,并使用origin对试验结果进行处理,得出各个因素与试验结果之间的经验公式。试验结果和拟合的经验公式表明,水泥基浆液的各项参数与水灰比、水泥掺量和水玻璃体积掺量之间存在一定的关系模型。     

纳米碳酸钙改性超细水泥注浆材料研究

研制了一种低粘度超细水泥复合浆液,以满足深井井筒微裂隙注浆堵水的要求。以超细水泥,纳米碳酸钙,减水剂和超细粉煤灰为试验材料,采取正交试验,研究了在不同水灰比,纳米碳酸钙掺量,减水剂和超细粉煤灰掺量的条件下,浆液的黏度、析水率、凝结时间和结石体抗压强度的变化规律。结果表明:随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,黏度降低;随着纳米碳酸钙掺量增加,黏度先降低后小幅度升高;随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,析水率有不同程度的增加;随着纳米碳酸钙掺量增加,析水率先增大后减小;随着纳米碳酸钙掺量增加,初凝和终凝时间都是先增大后减小,随着水灰比增大、超细粉煤灰和减水剂掺量增加,初凝和终凝时间都有不同程度的增大;水灰比增大,结石体28d抗压强度减小,随着纳米碳酸钙掺量增加,结石体28d抗压强度先增大后减小,超细粉煤灰掺量增加使28d抗压强度略有减小,减水剂对28d抗压强度影响很小,可忽略不计。     

纳米硅溶胶-超细水泥基浆液性能研究

工程实践表明,深井煤矿的渗水问题难以解决,亟需研发一种适用于微裂隙环境的新型低粘度超细水泥基浆液。为获得一种能够较长时间保持低粘度状态且稳定性良好的超细水泥浆液,使用纳米硅溶胶对超细水泥浆液进行改性处理。以浆液粘度、析水率、抗折抗压强度为评价浆液性能的指标,选取纳米硅溶胶掺量、超细粉煤灰掺量、减水剂掺量、水灰比4个因素为浆液性能的影响因素,开展正交试验。结果表明:纳米硅溶胶掺量与水灰比对浆液性能影响显著,水灰比上升,浆液粘度降低,抗折抗压强度降低,析水率升高。纳米硅溶胶掺量增加,浆液粘度会有所增高,但结实体抗折抗压强度降低,析水率也会降低。     

碱性粉煤灰对煤矸石硫污染防治技术

针对煤矿废弃物高硫煤矸石产生的硫污染,根据循环经济的原理,利用废弃物粉煤灰的碱性来解决煤矸石硫污染问题.采用柱状淋溶试验,通过碱性粉煤灰参与下的不同配比工艺来研究煤矸石硫污染防治的技术,以降低煤矸石硫化对土壤和水体的污染.研究结果表明,不同粒径的煤矸石分别与粉煤灰以等体积分2层（煤矸石为20 cm,粉煤灰为20 cm）配比和以等体积分4层（煤矸石和粉煤灰相间隔成4层,每层厚10 cm）配比处理均能有效地提高淋滤液pH值,降低淋滤液盐离子浓度,减少硫脱出量.对硫污染防治效果中2层配比厚20 cm粉煤灰处理优于4层配比每层厚10 cm粉煤灰处理,粉煤灰对淋滤液硫污染防治的贡献率最高达到64%,显示了粉煤灰在煤矸石硫污染治理中较好的应用潜力.     

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。     

不同粒径组合对煤矸石基充填材料性能的影响

为解决胶结充填成本高、煤矸石和低品质粉煤灰等固废堆存占用大量土地及污染环境等问题,在充分利用煤矿固体废弃物、满足工程实际需求的前提下,制备了煤矸石基充填材料。根据不同胶凝材料的水化特性,研究了高活性辅助胶凝材料和低活性辅助胶凝材料的颗粒级配。通过组分筛选、配比优化、性能测试分析,获得了材料抗压强度、泌水率和流动度3项性能指标;利用XRD、SEM和压汞研究了不同粒径组合对充填材料性能的影响机理。研究表明:水泥熟料30%、煤矸石40%、粉煤灰20%、脱硫石膏10%为最优配比,此时早期强度发展较快,3 d强度达到0.83 MPa,后期强度最高,28 d强度达到9.92 MPa;煤矸石粒径变化对材料性能起主要作用,粉煤灰和脱硫石膏粒径变化起次要作用,并且存在最优的粒径组合,即煤矸石粒径0.075~0.106 mm、粉煤灰和脱硫石膏粒径0.053~0.075 mm的组合性能最优,材料的3 d抗压强度为0.78 MPa,28 d抗压强度达到12.1 MPa,流动度大于320mm,泌水率低。     

矿渣粉黏土水泥复合浆液主要性能试验与分析

注浆法是解决施工中出现突水、涌泥问题的主要方法,而注浆材料的选择又是关键因素。对矿渣粉黏土水泥注浆浆液的黏度、流动性、析水率及立方体抗压强度进行试验研究,再与纯水泥浆液的性能作对比分析。试验结果表明,复合浆液的最佳配合比为:水胶比0.75,水泥替代率20%(即矿渣粉掺量10%,黏土掺量10%)。此时,复合浆液的黏度为30.34 s,流动性为135.25 mm,析水率为1.44%;3,7和28 d三个龄期结石体的抗压强度分别为5.865,9.263和14.351 MPa。     

粉煤灰膏体充填材料工作性能影响因素研究

为促进充填开采的推广应用,采用正交试验的方法,通过泌水率、坍落度和单轴抗压强度试验,研究了料浆质量浓度、矸石粒径、矸灰比和粉煤灰替代率对粉煤灰基膏体充填材料输送和力学性能指标的影响规律,给出了当前试验阶段充填材料的最佳配比.结果表明:料浆质量浓度是输送性能的主控因素,粉煤灰替代率和矸灰比次之,矸石粒径的影响较小;料浆质量浓度也是力学性能的主控因素,矸灰比次之,粉煤灰替代率和矸石粒径的影响较小;现阶段粉煤灰基膏体充填材料的较优配比为80％料浆质量浓度、0~5 mm 矸石粒径、1.0矸灰比以及30％粉煤灰替代率.研究成果对于降低充填成本具有重要意义.     

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%。     

混合骨料级配对不同浓度充填膏体流变性能影响试验研究

为明确混合骨料配比及粒径级配对不同浓度充填膏体料浆流变性能的影响,以煤矸石和河砂为混合骨料,对不同骨料粒径特征分析,开展不同骨料配比、不同浓度条件下的流变试验,通过宾汉姆模型转换得到流变参数和流变特性曲线.试验结果表明:混合骨料配比和浓度共同影响料浆流动性,相对塑性黏度系数和相对屈服应力均随浓度增加而增大,相对塑性黏度...     

巷道围岩注浆水泥浆液性能试验研究

针对水泥浆液黏度、析水率、结石体抗压强度等主要性能指标,选择P·O42.5、P·O52.5两种标号普通硅酸盐水泥,0.5∶1～1.2∶1六个水灰比等级和塑化剂、速凝剂两种外加剂进行全面组合试验,研究了水泥标号、水灰比和外加剂对水泥浆液基本性能的影响效果.试验表明,在水泥浆液中添加1％的塑化剂,能够显著降低浆液黏度,在保证良好可注性的前提下大幅降低水灰比,从而提高结石体强度.     

复杂散体状顶板回采巷道围岩注浆改性控制分析

复杂散体状顶板巷道围岩破坏严重,变形量大,支护困难。通过对复杂散体状顶板巷道围岩变形破坏特征与失稳原因分析,研究了不同配比似膏体注浆材料的浆液密度、析水率、流动度特征,探明了不同水灰比、粉煤灰掺量对似膏体注浆材料强度的影响机制,确定了似膏体注浆材料优化配比与注浆加固支护方案。结果表明:复杂散体状顶板巷道围岩表现为顶板破坏严重呈网兜状下沉,高低帮呈整体“凹”型膨胀变形;散块体、弱胶结、高应力、软煤体、支护失效是巷道围岩失稳的主要原因;随着水灰比、粉煤灰掺量增大,浆液析水率与流动度呈增加趋势、浆液密度则呈降低趋势,水灰比对浆液流动度影响大于粉煤灰掺量;浆液结石体破坏强度随着水灰比与粉煤灰掺量的提高分别表现为加速衰减姿态与急剧下降—缓慢增加—缓慢下降趋势;似膏体注浆材料优化配比的水灰比与粉煤灰掺量分别为0.6∶1与80%;采用锚杆(索)+似膏体注浆控制技术方案30 d后,顶板最大下沉量小于80 mm,两帮最大收敛量小于70 mm,巷道围岩稳定性较好。     

煤矸石与城市污泥混合制备植生基质的试验研究

同为废弃物的煤矸石和城市污泥在性质上存在着一定的互补性,目前针对协同利用这2种废弃物的研究较少。为探究煤矸石与城市污泥混合制备植生基质的可行性并得到具体的高效利用方式,研究使用不同体积占比（50%、60%、70%、80%、90%）和不同粒径大小（≤2目（8.0 mm）、≤4目（4.75 mm）、≤8目（2.36 mm））的煤矸石与城市污泥混合制成15种植生基质,施用于沙土并种植高羊茅（Festuca arundinaceaL．）,通过测定分析土壤重金属和营养元素含量以及植物的发芽率和生物量积累情况来评价煤矸石与城市污泥共处置的效果。结果表明：污泥可作为植生基质的主要营养源,尤其可以提供大量的磷元素;煤矸石本身含有一定的营养物质且可以调节植生基质的物理结构,使其更适用于困难立地;与其他粒径组相比,煤矸石粒径大小≤8目时土壤中的有机物含量显著提高（P<0.01）;煤矸石的体积占比和粒径大小都对高羊茅的生物量积累有显著影响且两变量之间有明显的交互作用,综合考虑得到当煤矸石与城市污泥的体积配比为1∶1（煤矸石体积占比50%）,煤矸石粒径大小≤8目时,土壤的保水保肥性表现最佳,煤矸石的养分...     

煤系废弃物对磷的吸附及解吸特性

粉煤灰、煤矸石及其不同的配比对磷的吸附与解吸特性不同.研究结果表明：煤矸石（M）、粉煤灰（F）、粉煤灰与煤矸石等体积混合（FM）、粉煤灰与煤矸石体积比10∶1混合（FM10）以及土壤（S）对磷的吸附量均随磷浓度增加而增加,但其吸附率随浓度增加而减少.Langmiur方程能较好地拟合废弃物对磷的吸附规律,不同基质的最大缓冲容量大小顺序：FM>M> FM10>F>S.4种废弃物对磷的解吸率与最大缓冲容量的顺序恰恰相反,废弃物对磷的解吸能力远低于土壤.表明废弃物与土壤相比磷的生物有效性较低,对废弃物改良需要综合考虑其pH和其它生物措施,促进废弃物的资源化利用.     

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。