充填矸石级配特性及其压缩性质试验研究

充填矸石的级配特征对其压缩性能有较大的影响。在济宁3#井井下矸石筛分实验基础上,总结了充填矸石的级配特征,并对其进行了相应的压缩实验,获取了井下原生矸石的压缩性能数据。研究成果为矸石减沉效果评价、级配改良奠定了数据基础。

基于DPS优化分析的矸石膏体充填材料配比试验研究

为探明因素交互作用对矸石膏体充填材料强度特性的影响,以矸石耗量、水泥耗量、粉煤灰耗量和级配Talbot指数为自变量影响因子,不同养护龄期的充填体单轴抗压强度为目标值,采用均匀试验设计方法进行试验,采用Cline-Renka算法对试验平均值进行网格化处理,使用Matlab软件对试验结果进行三维可视化分析,通过DPS分析系统对试验结果进行多元回归分析,最终得出满足工程需要的最优配比。研究表明,充填体强度与养护龄期、粉煤灰耗量、水泥耗量均表现出正相关关系。不同水平的充填体强度与骨料颗粒级配Talbot指数n的拟合结果均为二项分布,并均在n=0.45附近取得最大值。最优配比为当Talbot指数n取0.45,矸石∶粉煤灰∶水泥=52.5wt.%∶33.5wt.%∶14wt.%,固体质量浓度为78%,此时的单轴抗压强度可以满足充填开采基本要求。回归分析方程的预测值与实测值接近,证实所建模型精度高、可靠性强,研究结果为充填材料配比优化设计提供一种新的方法。

煤矸石粒径结构对充填复垦重构土壤理化性质及农作物生理生态性质的影响

为了研究自然煤矸石充填复垦地和不同覆土厚度条件下不同颗粒级配煤矸石充填复垦地重构土壤理化性质及在其之上生长的玉米（Zea mays L.）的生理生态特性,以淮南创大“煤矸石充填复垦示范基地”为研究区域,通过分区分层采集实验区范围内土壤样品,检测并分析其主要营养元素及重金属含量,监测实验区内玉米各生理生态指标变化情况及其植株各部分的重金属含量,探究以不同颗粒级配煤矸石作为填充基质对其充填区域农作物的影响.实验结果表明：经过分选后的煤矸石作为填充基质比自然状态下的煤矸石填充基质具有较好的保水保肥性和透气性,尤其以70%-100%粒径为〈80 cm 的煤矸石作为填充基质的重构土壤培育的玉米,其各项生理生态指标均表现良好,说明该复垦方案更有利于玉米的生长.但两种以煤矸石作为主要填充基质的复垦方案都面临土壤中部分重金属含量超标和向植物体迁移的问题.如何降低重构土壤中重金属含量,减少土壤中重金属向植物体内的迁移将成为今后研究的重点.

碎矸体充填条件下煤柱变形数值模拟

为分析煤柱在渐变侧向约束力下的变形规律,以铁法晓南矿的保护煤柱开采实例为研究背景,采用理论分析、室内试验及数值模拟等方法,研究了不同级配矸石的压缩性能及侧压变化规律,建立了煤柱在碎矸体约束下的强度和峰值应力公式,并且推导了煤柱在侧压下的屈服区宽度公式.结果表明:在碎矸体充满或者接近充满采空区的情况下,布置6m采宽,6m柱宽的方案是可行的,煤柱在充填后强度增大,水平位移较之充填前减小,煤柱水平应力值是由底部最大到顶段最小,煤柱塑性区宽度也有所减小.研究结论初步突破了煤柱在侧向约束下的变形认识,为进一步研究充填开采保护煤柱的开采问题提供了理论基础.