新型煤矸石膏體巷旁支護充填材料的研制.pdf

1、煤矸石是采煤過程中排放出的工業(yè)廢渣，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤矸石的排放量與日俱增，大量的煤矸石因不能充分利用而大量的堆積在地表，并且污染壞境；同時，煤炭開采后，地下形成了大量的采空區(qū)，導致地表沉陷。
　　 固體廢物膏體充填開采是把煤礦附近的煤矸石、粉煤灰、工業(yè)爐渣、城市固體垃圾等在地面加工成牙膏狀的漿體，然后泵送到井下，形成以膏體充填體為主的支撐體系，能夠有效控制地表沉陷。不僅實現(xiàn)廢物利用、降低充填成本，而且有效控制地表沉陷、保護

2、環(huán)境。
　　 1)在煤矸石的活化研究中，探討了不同的電石渣摻入量對煤矸石活性的影響。采用增鈣煅燒熱活化的方法來提高煤矸石膠凝活性，并借助SEM和XRD對煤矸石的微觀形貌和礦物組成進行分析。摻入15％電石渣時，試樣中生成具有低水硬活性的礦物CA和CS;當摻入25%-35%的電石渣時，生成了具有水硬性活性的新礦物C3A和C2S。同時，隨著電石渣摻量的增加，f-CaO的含量和電石渣的消耗量也在增加。
　　 采用煤矸石膠凝材料的

3、膠砂強度來評定煤矸石活性激發(fā)效果，隨著電石渣摻量的增加，試樣的抗折、抗壓強度都呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，存在一個最佳的范圍摻量25%-35%。當電石渣摻量在35%時，試樣的抗折、抗壓強度達到最佳值，其3d、7d和28d強度分別達到2.6MPa、3.8MPa、6.7MPa和15.5MPa、22.3MPa、33.8MPa。
　　 2)在煤矸石膠凝材料的制備中，探討了不同的煤矸石活化料摻量、石膏摻量、激發(fā)劑類型及摻量以及復合激發(fā)劑對煤矸

4、石膠凝材料的性能影響，并研究了其水化機理。
　　 研究煤矸石活化料摻量對煤矸石充填膠凝材料性能的影響，得出隨著煤矸石活化料摻量的增加，煤矸石充填膠凝材料的力學強度總體上呈現(xiàn)下降的趨勢。當煤矸石活化料摻量為60%時，煤矸石充填膠凝材料的3d、7d和28d抗折強度分別達到了2.4MPa、3.7MPa和6.8MPa,3d、7d和28d抗壓強度分別達到了15.2MPa、22.8MPa和35.5MPa。
　　 研究石膏摻量對煤矸石

5、充填膠凝材料性能的影響，得出隨著石膏摻量的增加，煤矸石充填膠凝材料的力學強度總體上呈現(xiàn)升高的趨勢。當石膏摻量為4%時，煤矸石充填膠凝材料的3d、7d和28d抗折強度分別達到了2.3MPa、3.6MPa和6.7MPa,3d、7d和28d抗壓強度分別達到了15.7MPa、24.4MPa和37.8MPa。
　　 研究激發(fā)劑類型及摻量對煤矸石充填膠凝材料性能的影響，得出隨著激發(fā)劑摻量的增加，煤矸石充填膠凝材料的力學強度總體上呈現(xiàn)升高的趨

6、勢。各激發(fā)劑的單摻最佳值為：水玻璃4%，強堿1%，硫酸鹽1%。在復合激發(fā)劑的研究中得出復合激發(fā)劑的最佳配比為，水玻璃∶硫酸鹽∶強堿=5∶1∶1；復合激發(fā)劑最佳摻量為5%，此摻量下煤矸石充填膠凝材料的3d、7d和28d抗壓強度分別達到了27.5MPa、35.4MPa和55.4MPa。
　　 3)在煤矸石膏體充填材料的制備中，探討了不同的膠凝材料、集料配比以及濃度對煤矸石膏體充填材料充填體強度和料漿流動性的影響及其規(guī)律。
　　

7、 研究膠結(jié)劑類型對煤矸石膏體充填料性能的影響，得出在漿體濃度和集料配比相同的情況下，煤矸石膠凝材料作膠結(jié)劑時漿體的流動性能和充填體強度都要明顯好于水泥。當漿體濃度為80%、集料配比為煤矸石+粉煤灰時，與水泥相比，煤矸石膠凝材料作膠結(jié)劑時漿體的塌落度提高了26.3%，充填體3d、7d、28d和90d抗壓強度分別提高了14.7%、12.2%、13.2%和17.5%。
　　 研究集料配比對煤矸石膏體充填料性能的影響，得出在膏體充填料

8、漿中添加適當?shù)姆勖夯铱捎行У母纳瞥涮铙w強度和流動性。當以粉煤灰代替部分煤矸石砂為充填集料時，充填料漿的塌落度提高了41.2%,充填體3d、7d、28d和90d抗壓強度分別提高了25.8%、16.9%、16.7%和19.9%。
　　 研究料漿濃度對煤矸石膏體充填料性能的影響，得出隨著充填料漿濃度的增大，充填體抗壓強度也隨之增加，而流動性隨之降低。
　　 研究養(yǎng)護齡期對煤矸石膏體充填料性能的影響，得出隨著養(yǎng)護齡期的增加，以煤