采后充填固体充填材料力学特性测试研究

采用物理化学测试方法,检测分析了矸石与粉煤灰充填材料矿物成分、压实度、流变等力学特性,研究了不同配比条件下含水量、密度,影响充填材料压实度及流变特性时间相关特性曲线,得出了最佳压实度和密度的矸石与粉煤灰的混合比例及充填料变形主要在加载初期。

矸石基新型固体充填材料配比优化试验研究

为了研发新型固体充填材料,降低充填采煤成本,提高充填开采效率,对以矸石为基础的单一材料、2种及2种以上的混合材料压实特性进行了研究;通过实验室试验、理论计算等研究方法对材料的宏观变形情况进行了分析,并采用SEM、XRD等技术手段对材料的微观结构和物相组成进行了表征。矸石粒径级配优化试验中,分析了最大粒径和级配系数对压实变形的交互影响,得出最佳级配组合为粒径D=30 mm,级配数n=0.3。矸石-河沙压实变形特性试验中,采用河沙对细矸进行替换,进一步提高了充填骨料的抗变形能力。固体混合材料试验中,基于正交重复试验原理中的极差和方差分析,得出最佳矸石用量为65%,最佳土灰比为2∶3,矸石用量对试验结果的影响高度显著。综上,确定了新型固体充填材料的配比为矸石:黄土:粉煤灰=65%∶14%∶21%,此种情况下充填材料承压能力最强,充填开采成本最低。

基于矸石固体最优粒径级配的充填开采等价采高研究

等价采高理论是分析充填开采岩层移动控制效果的重要方法。通过分析矸石固体充填开采等价采高各组成部分数值大小,得出降低矸石充填材料压缩率是减小等价采高的有效手段,而获取矸石最优粒径级配是关键。将粒径100 mm以下矸石分为五级(100~75 mm、75~50 mm、50~25 mm、25~13 mm和13~0 mm),基于连续级配理论-泰波理论,按照级配指数n=0.3~0.7设计了五组不同粒径级配方案,模拟400 m埋深覆岩应力条件下,采用内径380 mm钢制大容器装载高度为240 mm的矸石固体充填材料进行了压缩实验。结果表明:应变随轴向应力增长而增长,应变增加速率随轴向应力增长而减小,级配指数n=0.5方案应变最小。依据其应变-应力拟合关系式得到最小等价采高表达式,为分析矸石固体充填开采岩层移动控制效果提供了定量依据。

特制钛镍合金针充填弯曲狭窄根管的实验室研究

目的：探讨特制钛镍合金针在弯曲狭窄根管中的充填程度。方法：将离体牙根据狭窄程度及弯曲角度分为６组，以四种材料分别充填，拍摄数字化Ｘ线影像比较各组根充程度。结果：１充填不同弯曲度的狭窄根管，钛镍针明显优于２０号牙胶尖，２５号牙胶尖和钛镍丝；充填不同弯曲度的粗根管，钛镍针与２０号牙胶尖无显著差异（Ｐ＞００５），但与其它材料比较有非常显著性差异（Ｐ＜００１）。２钛镍针在轻度、中度弯曲根管充填程度优于重度弯曲组。结论：特制钛镍针是一种良好的充填弯曲狭窄根管的固体充填材料。

典型矿区固体混合充填材料力学特性试验研究

通过压实试验,得到了矸石和粉煤灰、矸石和黄土以及风积沙和黄土3种固体混合材料试样在不同配比下的应变-应力及变形模量-应力曲线,结果表明:随着各配比试样中矸石或风积沙质量的不断减少,矸石和粉煤灰、风积沙和黄土这2种混合材料试样的应变呈不断增大而变形模量呈不断减小的趋势;矸石和黄土混合材料试样的应变呈先逐渐减小而后逐渐增大的趋势,变形模量呈先逐渐增大而后逐渐减小的趋势;压应力从0~2 MPa过程是试样变形的主要阶段。通过优化得到矸石和粉煤灰较佳配比为1∶0.35,矸石和黄土较佳配比为1∶0.95,风积沙和黄土较佳配比为1∶0。对3种较佳配比试样进行时间相关特性试验,分析得出了各试样应变主要发生在第1个月,之后应变变化极小,已趋于稳定。在3个矿井的工程应用中,使用各自较佳配比的混合充填材料后可以满足有效控制地表变形的设计要求。