高寒地区尾砂胶结充填体固结特性试验研究

将充填技术引入高寒地区可有效减少采矿对环境的破坏。针对低温下尾砂胶结充填体力学性能和固结机理研究的不足,开展5℃养护下充填体试块的单轴抗压、XRD分析、热分析和SEM观测试验研究,根据定性和定量分析结果探讨低温下尾砂胶结充填体的强度演化规律与固结机制。结果表明：低温对尾砂胶结充填体早期强度影响较大,其中各主要因素的影响程度由大到小依次为灰砂比、养护龄期、质量浓度;低温下的水泥净浆的AFt、C-S-H主特征峰均低于常温下的水泥净浆,7 d龄期无外加剂的水泥净浆未出现AFt衍射特征主峰,而7 d龄期掺外加剂的水泥净浆出现了AFt衍射特征主峰,有利于早期充填体强度的提高;无论低温下的水泥净浆是否掺外加剂,两者的TG-DSC、DTG曲线类似,存在5个吸热峰和4个失重峰;7 d龄期掺外加剂的水泥净浆的TG曲线位于无外加剂水泥净浆的TG曲线下方,其失重峰也高于无外加剂水泥净浆,有利于早期充填体生成更多水化产物;低温环境下,添加Na₂CO₃、NaOH可明显提高充填体早期强度,但不利于中后期强度增长。     

玲珑金矿胶结剂固结尾砂的微观实验

为探究玲珑金矿胶结剂在不同条件下对尾砂固结过程的影响,参照普通硅酸盐水泥,设 计了一系列不同灰砂比、料浆质量浓度和养护龄期的充填体试块,进行力学实验测定其单轴抗压 强度,并借助XRD、SEM对尾砂充填体物相组成和微观形貌进行分析。 结果表明:胶结剂水化反 应会产生钙矾石和C—S—H凝胶,促使尾砂充填体固结硬化;养护龄期、灰砂比会影响水化产物 中的钙矾石和C—S—H凝胶的含量及其形态的发展,养护龄期和灰砂比的增大,水化产物含量 增加,彼此搭接形成致密的网状结构,宏观上表现为强度的提高;料浆质量浓度则会影响试块的 孔隙结构,从而影响强度。     

全尾砂充填料浆电渗脱水固结试验研究

为了探究充填料浆电渗脱水固结相关规律,采用自制的电渗脱水试验和自然脱水试验装置,进行全尾砂胶结充填料浆和非胶结充填料浆的脱水试验。通过监测试验过程中充填料浆的沉降高度、温度、脱水量、电流、阴阳极含水率、电能消耗和检测充填体试块强度,对比分析全尾砂充填料浆在不同条件下的脱水固结性状。研究结果表明:(1)未添加胶凝材料的全尾砂非胶结充填料浆,电渗脱水效果明显;(2)充填料浆电渗脱水效果主要与充填料浆自身的物理化学性质有关;(3)电渗过程中能耗系数逐渐增大,通电会造成充填体温度和电阻率升高,阳极腐蚀严重;(4)纵向布置电极时,上部溢流水的存在将导致充填料浆发生剧烈的电解现象。     

灵东煤矿上分层综放开采型煤相似材料模拟试验研究

以灵东煤矿为研究对象，采用室内试验、物理相似模拟、现场监测方法，选取了石膏+石子+水作为型煤相似材料，优化了材料配比，验证了相似材料的合理性。研究结果表明，石膏∶石子=1∶5，石膏∶水=0.6∶1，石子粒径为3～5 mm时，材料强度与原煤强度基本一致；选用该配比制作型煤时，模拟试验与现场监测的基本顶平均周期来压步距分别为11.3、12.2 m，误差仅为7.38%，表明该配比制作型煤进行物理相似模拟试验时可以反映现场覆岩真实变化规律。