温度对水玻璃化学浆胶凝时间的影响研究

为了研究温度对水玻璃化学浆液胶凝时间的影响,选用4种典型水玻璃化学浆液进行试验。使用高低温试验箱调节不同温度进行试验,对试验数据进行拟合分析。试验结果表明,温度对水玻璃化学浆液胶凝时间的影响规律符合Arrhenius关系式。     

水玻璃-超细矿渣粉-水泥注浆材料主要性能研究

为减少传统注浆材料水泥用量和提高矿渣回收利用率,以超细矿渣粉、水玻璃和水泥为主要材料,配制出一种新型复合注浆材料。采用正交试验法,以水胶比、超细矿渣粉掺量和水玻璃添加比例为因素水平,通过分析复合注浆材料的流动性、析水率及固结体抗压强度,得出最优浆液配比。试验结果表明:不添加水玻璃时,不同水胶比的浆液流动度均在超细矿渣粉掺量为10时,达到最佳。随着超细矿渣粉掺量和水玻璃添加比例的增加,不同水胶比的浆液析水率呈现明显下降趋势。水玻璃添加比例为1%时,不同超细矿渣粉掺量的固结体抗压强度增长率达到最大。     

影响水泥-水玻璃注浆材料特性的关键因素研究

为了探究水泥-水玻璃双液注浆材料凝胶时间、凝固时间、强度的影响因素,通过多组实验得出水玻璃波美度、水泥浆的水灰比、水泥浆和水玻璃质量比等因素均对材料的特性参数产生影响,其中双浆液的质量比、体系中水含量及温度等因素影响较大。     

水泥-水玻璃双液注浆中的最优参数选择

水泥-水玻璃(CS)双液注浆技术以其凝固速率可控性强、材料来源广,在岩土工程中得到广泛应用。本文结合玲珑金矿塌陷巷道治理工程,进行了水泥-水玻璃不同配比下的凝胶试验,得出各浆液的初凝速率变化不大,而水泥的终凝速率却变化很大,并在不同的配比会出现一个拐点呈直线上升趋势。本文提出在拐点附近选择注浆配比最经济有利的看法,此论点在玲珑金矿255塌陷巷道治理工程中得到验证。它对相关工程具有重要的参考价值。     

松软煤层加固用泡沫水泥浆的实验研究

针对松软煤层顺层钻进长钻孔成功率低、煤层机械强度低的难题,提出将机械发泡式泡沫水泥浆通过高压旋喷的方式注入松软煤层进行随钻加固的技术思路。室内试验中,通过改变松软煤岩与泡沫水泥浆的比例,模拟注浆后形成不同固结效果的松软煤岩-泡沫水泥固结体。以抗压强度和气体渗透率作为主要评价指标,研究了松软含煤量对固结体性能的影响规律。结果表明：（1）与纯泡沫水泥浆的固结体相比,当松软煤岩含量（以下简称“含煤量”）为5%时,固结体的气体渗透率略有降低,气体渗透率随养护时间增加而降低;（2）含煤量≥10%,固结体气体渗透率随含煤量增大而升高;（3）固结体的早期抗压强度（养护1 d）随含煤量的升高先升高后降低。养护时间增加至7 d后,固结体强度随含煤量升高而降低;（4）含煤量在20%～25%之间的固结体养护7 d后,抗压强度在8.65～9.94 MPa,气体渗透率在9.08～36.52 mD之间。研究成果可以为松软煤层的随钻护壁与瓦斯抽采提供有益借鉴。     

水泥-水玻璃浆液凝固特性试验研究

水泥-水玻璃浆液在灌浆、堵水等工程中具有广泛的应用,而浆液的凝固特性对灌浆、堵水效果具有直接的影响。在对水泥-水玻璃浆液凝结硬化机理分析的基础上,对不同水灰比浆液的胶凝时间和流动度进行了试验研究,并对FDN、SM、NF、UNF-5、柠檬酸、多聚磷酸钠、酒石酸钾钠、酒石酸、磷酸氢二钠等外加剂对浆液凝固特性的影响进行了对比试验研究。在此基础上重点对磷酸氢二钠的缓凝性能进行了试验分析,初步获得了磷酸氢二钠对水泥-水玻璃浆液的凝固性能的影响规律。最后按初凝时间设计了几种水泥-水玻璃浆液的配方。     

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C-S-H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。     

矿渣基胶凝材料固化垃圾焚烧飞灰中重金属的研究

以矿渣部分或全部替代水泥，与垃圾焚烧飞灰和脱硫石膏组成胶凝材料，研究随矿渣掺量变化，胶凝材料对垃圾焚烧飞灰重金属的固化效果。结果表明：随着矿渣替代水泥量的增大，净浆试块抗压强度呈现先增大后减小的趋势；当飞灰掺量为20%、矿渣掺量为70%、脱硫石膏掺量为10%时制成的净浆试块，在温度为35 ℃、湿度为95%下养护28 d，试块的抗压强度达到47 MPa，重金属元素Cr、Cd、Cu、Hg、Pb、Zn的浸出浓度均低于饮用水标准；对Pb、Cr的固化效果明显优于纯水泥胶凝体系。XRD和FT-IR检测表明：该矿渣基胶凝材料水化生成的主要产物有钙矾石、C—S—H凝胶和水铝钙石，水化产物对重金属离子有良好的包裹作用。矿渣基胶凝体系比水泥基胶凝材料体系在固化垃圾焚烧飞灰重金属方面优越性明显。     

提钛炉渣-铁基全尾砂-水泥胶结充填体配比实验研究

为研究提钛炉渣替换水泥全尾砂胶结充填体的最佳配比及力学性能,以提钛炉渣(TBS)、铁基全尾砂(IFT)和水泥(P.O 42.5R)为实验材料,在分析该提钛炉渣的粒径级配组成、成分等物理化学特性的基础上,制备灰砂比1∶4、1∶6、1∶8和提钛炉渣掺入替换比为40%、50%、60%、70%、80%的充填体试样,测定了养护龄期分别为7 d、14 d和28 d时的充填体单轴抗压强度。实验结果表明：充填体的抗压强度与养护期龄正相关;相同养护时间下,充填体的单轴抗压强度随着灰砂比的增大而增大;随提钛炉渣替换比增大,充填体28 d强度先增大后减小;当提钛炉渣替换比为50%时,灰砂比1∶8、1∶6、1∶4的充填体28 d抗压强度分别为1.8 MPa、 2.5 MPa、4.0 MPa,均超过未添加提钛炉渣的试块强度,表明掺入提钛炉渣对充填体的28 d强度具有明显的提升作用。研究结果表明,提钛炉渣可开发为矿山充填胶凝材料,从而降低矿山充填成本。     

煤矸石酸浸渣-硫酸钠碳热法制备水玻璃的实验研究

为了便于利用煤矸石酸浸渣-硫酸钠干法制备水玻璃,用98%硫酸作酸浸介质、微波进行辅助加热直接浸取煤矸石中酸溶物,制备富含硅的酸浸渣。按酸浸渣中二氧化硅与硫酸钠中氧化钠摩尔比1.0配料干法生产低模数水玻璃。研究了焦炭量、煅烧温度、煅烧时间、冷却方式、溶解温度、溶解时间、液固比对二氧化硅溶出率的影响。结果表明,最佳工艺条件为:焦炭量为硫酸钠质量的17.0%,煅烧温度1100℃,熔融时间1 h,冷却方式为水淬骤冷,液固质量比为10∶1,溶解温度80℃,溶解时间90 min,此条件下二氧化硅溶出率为72.56%,液体水玻璃模数为1.24。     

雨强和坡度对地表冰碛物径流分选特性研究

降雨强度和地形坡度是地表冰碛层地区产生径流分选特性的两个重要动力因素。以香格里拉普朗铜矿矿区地表冰碛物颗粒为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验方法,开展不同降雨强度（200、400、600 mL/(min·m2)）和坡度（10°、21°、32°）工况条件下的冰碛物径流分选特性变化规律研究。结果表明：冰碛物颗粒在不同雨强和坡度径流冲刷过程中具有显著的分选效应;不同雨强和坡度工况条件下,冲刷分选的冰碛物颗粒粒径具有选择性,优先分选粒径较小颗粒,且雨强和坡度愈小径流分选的颗粒粒径愈细;径流分选颗粒质量占比随坡度增加呈现出先增大后减小的变化规律,显示径流分选颗粒粒径的变化存在着临界坡度。研究成果可为冰碛物颗粒径流分选的防治制定有效措施,避免径流分选后的细粒冰碛物颗粒进入开采活动范围内,对矿山井下泥石流灾害事故的防控具有重要的意义。     

新型矿用无机固化泡沫防灭火材料性能研究

矿井采空区煤自燃引起的火灾直接威胁着我国煤矿的安全开采和高效生产,而封堵采空区漏风通道是防治采空区煤自燃最有效的方法。探讨了无机发泡固化膏体充填材料组分速凝剂、发泡剂对其强度的影响,分析了增强剂的作用机理。结果表明:新型矿用无机固化泡沫材料的凝固速度与速凝剂的含量成正比;发泡倍数为10的充填材料连续固化7 d的抗压强度在1.7MPa以上;材料中存在的大量气泡形成无数均匀的缺陷,且增强剂使膏体浆液中的铝氧成分大规模快速地与水泥成分发生反应生成优良的水化矿物钙矾石,使材料受力时其总体结构不变化,中部不会产生裂隙而有效封堵火区裂隙,隔绝氧气。     

Hypercoal制备热压型煤的试验研究

粉煤成型工艺不仅可以解决粉煤利用效率低、环境污染严重的问题,还可以满足某些特定工业生产的原料准备要求。以无黏性的瘦煤为原料,以Hypercoal(HPC)作为黏结剂,利用自制的热压成型设备进行了热压型煤的试验研究,研究中考察了保温时间、温度和HPC添加量对热压型煤抗压强度的影响。研究结果发现:HPC在热压条件下可以显著提高型煤的抗压强度,在不添加HPC的情况下,型煤的抗压强度仅有38~70 N/个,在加入10%的HPC后,型煤的抗压强度可以达到148~227 N/个;当HPC添加量为15%,热压成型温度为400℃,保温时间为15 min时,以30 MPa的压力成型,可以制得抗压强度高达436 N/个的型煤;与糖蜜作为黏结剂制成的冷压型煤相比,热压型煤有着相近的抗压强度,因此,以HPC作为黏结剂制备热压型煤是完全可行的。     

某砂岩铀矿床孔隙介质对示踪剂吸附作用的试验研究

为了研究某砂岩型铀矿床地下水示踪过程中砂岩介质对示踪剂荧光素钠的吸附作用,在实验室模拟含矿含水层渗流的砂管中进行示踪剂荧光素钠的运移和吸附试验。结果表明,在瞬时投源的条件下,荧光素钠的运移速度随运移距离增加而减慢,其浓度峰值也逐渐减小；砂岩介质对荧光素钠的吸附作用较强,吸附量达65%。采用荧光素钠进行野外地下水示踪试验,吸附作用对试验产生的影响必须加以考虑。     

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。     

施加载荷对全尾砂胶结充填体强度影响的试验研究

对充填体强度的研究大都停留在充填料成分上,很少采用物理方法改变强度的试验研究。针对港里铁矿全尾砂普遍偏细、含泥量大的特点,对充填料进行施加载荷试验。试验表明,加载全尾砂充填料可以提升其抗压强度,并与施加载荷大小成正比。另外,加载对于提高充填体早期强度效果尤为明显。     

隧道衬砌统砂石混凝土试验与研究

统砂石混凝土(也称细石混凝土),是由水、水泥及小石子组成的混凝土。目前隧道工程中混凝土使用量越来越多,但优质的天然砂资源日渐枯竭,推广应用统砂石混凝土是必要的。文章采用正交试验的方法研究了砂率、减水剂掺量及水泥用量对统砂石混凝土和易性、28d抗压强度的影响,并同普通混凝土做比较。结果表明,用统砂石配制的混凝土和易性好、28d抗压强度可达35MPa,优于普通天然砂混凝土,为统砂石混凝土应用于隧道工程中提供了依据。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响研究

对减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响进行了研究,采用压汞测孔仪(AutoporeⅣ9500)测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明:当料浆坍落度为180mm且水泥掺量分别为3%、5%和7%(以总固体质量计)时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使料浆的固体浓度分别提高4.3%、3.9%和4.1%,能使固化体28d抗压强度分别提高52%、81%和106%。当料浆坍落度为180mm、水泥掺量为5%并且养护龄期为7d、14d和28d时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使固化体抗压强度分别提高46%、90%和81%。结合固化体压汞测孔和抗压强度结果,得出结论:当保持料浆坍落度、水泥掺量和养护龄期相同时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能降低固化体的总孔隙率和减小固化体的平均孔径,这可能是减水剂分散了料浆中的水泥和降低了料浆水灰比的复合作用的结果(并且水泥掺量越高或养护龄期越长,复合作用越显著),从而增加了固化体中骨料与骨料之间的黏结程度,因此提高了固化体的抗压强度。     

铜渣—棒磨砂混合充填料的胶砂配比试验研究

水泥作为一种常用的充填胶凝材料,可以与废石、尾砂等作用生成强度较高的充填材料。水淬铜渣作为金川集团的冶炼废渣,堆积排放既污染环境又会造成矿产资源的浪费。如果铜渣可以代替棒磨砂在水泥作用下生成性能稳定的充填材料,将是实现铜渣再利用的一个经济、环保的发展方向。针对铜渣代替棒磨砂作为充填材料进行充填体力学试验,研究不同配比条件下的充填力学特性以及早强剂对充填体强度的作用。试验结果显示,掺加适量的早强剂,铜渣尾砂掺入量为15%时,充填体3d、7d抗压强度分别达到1.5MPa、2.5MPa以上,满足金川矿山充填法采矿对早期强度的要求。结合试验结果使用Matlab软件进行BP神经网络建模,对不同充填材料配比的充填体强度进行预测。预测结果显示,优化早强剂的配比,可以使铜渣的掺量提高到20%,从而进一步提高铜渣的利用率。     

Experimental study on dimension-form effect for compressive strength of coal

The uniaxial compression tests of cylinder standard specimens and different dimension cube specimens of No.13 coal seam of Jianxin Colliery were carried out using MTS, and the basic mechanics parameters of Jianxin Colliery 13 coal were studied. The dimension-form effect of uniaxial compression strength was analyzed. The exponent formula σc=6.928＋130.269 8 exp（-0.105 95D）of dimension effect was fitted. While the side length of specimen reaches 80 mm, its unaxial strength tends to a stable value which is called to be the strength of coal mass. Studies indicates that since the cube specimen suffered more shake than the cylinder one during machining and processing and the stress is centralized at four corners of cube during compressive experiment, the coal strength of standard cylinder specimen is higher than that of cube one.