新型煤矸石膏體巷旁支護(hù)充填材料的研制.pdf

1、煤矸石是采煤過(guò)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(shí)，煤炭開(kāi)采后，地下形成了大量的采空區(qū)，導(dǎo)致地表沉陷。
　　 固體廢物膏體充填開(kāi)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(shí)現(xiàn)廢物利用、降低充填成本，而且有效控制地表沉陷、保護(hù)

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(duì)煤矸石活性的影響。采用增鈣煅燒熱活化的方法來(lái)提高煤矸石膠凝活性，并借助SEM和XRD對(duì)煤矸石的微觀形貌和礦物組成進(jìn)行分析。摻入15％電石渣時(shí)，試樣中生成具有低水硬活性的礦物CA和CS;當(dāng)摻入25%-35%的電石渣時(shí)，生成了具有水硬性活性的新礦物C3A和C2S。同時(shí)，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(qiáng)度來(lái)評(píng)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(qiáng)度都呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)，存在一個(gè)最佳的范圍摻量25%-35%。當(dāng)電石渣摻量在35%時(shí)，試樣的抗折、抗壓強(qiáng)度達(dá)到最佳值，其3d、7d和28d強(qiáng)度分別達(dá)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(lèi)型及摻量以及復(fù)合激發(fā)劑對(duì)煤矸

4、石膠凝材料的性能影響，并研究了其水化機(jī)理。
　　 研究煤矸石活化料摻量對(duì)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(xué)強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)煤矸石活化料摻量為60%時(shí)，煤矸石充填膠凝材料的3d、7d和28d抗折強(qiáng)度分別達(dá)到了2.4MPa、3.7MPa和6.8MPa,3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了15.2MPa、22.8MPa和35.5MPa。
　　 研究石膏摻量對(duì)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(xué)強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。當(dāng)石膏摻量為4%時(shí)，煤矸石充填膠凝材料的3d、7d和28d抗折強(qiáng)度分別達(dá)到了2.3MPa、3.6MPa和6.7MPa,3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了15.7MPa、24.4MPa和37.8MPa。
　　 研究激發(fā)劑類(lèi)型及摻量對(duì)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(xué)強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)升高的趨

6、勢(shì)。各激發(fā)劑的單摻最佳值為：水玻璃4%，強(qiáng)堿1%，硫酸鹽1%。在復(fù)合激發(fā)劑的研究中得出復(fù)合激發(fā)劑的最佳配比為，水玻璃∶硫酸鹽∶強(qiáng)堿=5∶1∶1；復(fù)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(qiáng)度分別達(dá)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(duì)煤矸石膏體充填材料充填體強(qiáng)度和料漿流動(dòng)性的影響及其規(guī)律。
　　

7、 研究膠結(jié)劑類(lèi)型對(duì)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(shí)漿體的流動(dòng)性能和充填體強(qiáng)度都要明顯好于水泥。當(dāng)漿體濃度為80%、集料配比為煤矸石+粉煤灰時(shí)，與水泥相比，煤矸石膠凝材料作膠結(jié)劑時(shí)漿體的塌落度提高了26.3%，充填體3d、7d、28d和90d抗壓強(qiáng)度分別提高了14.7%、12.2%、13.2%和17.5%。
　　 研究集料配比對(duì)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(dāng)?shù)姆勖夯铱捎行У母纳瞥涮铙w強(qiáng)度和流動(dòng)性。當(dāng)以粉煤灰代替部分煤矸石砂為充填集料時(shí)，充填料漿的塌落度提高了41.2%,充填體3d、7d、28d和90d抗壓強(qiáng)度分別提高了25.8%、16.9%、16.7%和19.9%。
　　 研究料漿濃度對(duì)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(qiáng)度也隨之增加，而流動(dòng)性隨之降低。
　　 研究養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)煤矸石膏體充填料性能的影響，得出隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，以煤