氟石膏对高水充填材料性能的影响

充填开采是实现矿山绿色开发的重要途径,其中高水充填材料由于凝结时间短等优点,得到了广泛应用。该材料中40%的原料是天然硬石膏,主要组成是无水硫酸钙(CaSO4)。氟石膏是生产氢氟酸产生的工业固废,其主要组成是II型CaSO4,为探究氟石膏(F1,石灰掺量3%;F2,石灰掺量5%)对高水充填材料性能的影响,研究在不同试验水温下水胶比(质量比)为3∶1时,氟石膏掺量对高水充填材料凝结时间及1、7和28 d抗压强度的影响,同时通过XRD、SEM和TG-DTA研究其水化机理。结果表明在不同试验水温下,随着氟石膏掺量的增加,高水充填材料的凝结时间逐渐增加。随着F1掺量的增加,低掺量对高水充填材料不同龄期的抗压强度影响较小,其掺量高于20%时,高水充填材料1、7和28 d的抗压强度是逐渐减小的;随着F2掺量的增加,高水充填材料1、7和28 d的抗压强度是逐渐增加的,在不同龄期,与空白组相比,F2掺量80%,其抗压强度最大增长率为29.7%。微观分析得出高水充填材料的水化产物主要有AFt,Al(OH)3(gel)和CaSO4·2H2O,水化1 d后,F2组(F2掺量80%)的水化速率快、AFt生成量最大,空白组水化速率最小,AFt生成量最小;水化28 d后,3组的AFt生成量相当。同时,基于高水充填材料的水化动力学,分析了氟石膏对高水充填材料水化过程的影响,得出氟石膏可以取代高水充填材料体系中的天然硬石膏,应用于高水充填材料体系。

大掺量粉煤灰高水充填材料的研制

文章研究了不同水固比条件下粉煤灰掺量对高水充填材料凝结时间、悬浮性、强度和水化放热量等性能的影响,研制出大掺量粉煤灰高水充填材料,并分析了其经济成本。研究表明:在同一水固比条件下,高水充填材料的凝结时间随着粉煤灰掺量的增加会延长,其强度和反应温升会有所降低,而对析水率和结实率的影响不大。研制的粉煤灰掺量为60%的高水充填材料,在水固比为1∶1时,凝结时间为11 min、1 d和7 d抗压强度分别为2.1MPa、2.8 MPa,其反应温升较对比组(不掺粉煤灰)降低了22.9%,且成本降低了54.6%。

高水充填材料的胶凝、浆体结构和稳定性

高水充填材料是一种新型矿山充填材料。应用TG-DTA，XRD和SEM等分析方法研究了这种材料的胶凝、胶体结构及其稳定性等。

高水充填材料防灭火阻燃性能试验研究

为了研究高水充填材料的防灭火特性,促使其更好地应用推广于矿井防灭火领域,针对高水充填材料与传统黄泥材料的阻燃性能开展对比试验研究,分析其阻燃效果及作用机理。通过对比试验发现,高水充填材料对煤自燃氧化过程中的煤自燃氧化升温速率、氧化产生的标志性气体(CO、CO_2、C_2H_4)的生成速率均有一定的抑制作用;同一水灰比条件下,高水充填材料比黄泥材料的抑制煤自燃氧化作用强。结合防灭火工程实践应用表明,高水充填材料的阻燃效果优于黄泥材料,完全可以替代黄泥材料作为矿井防灭火的充填材料。

高水充填材料抗压强度研究

高水材料作为煤矿开采充填材料具有很多优点,但目前关于水固比3∶1以上的材料强度研究较少。文章初步研究了原材料配比、水固比、研磨时间对高水材料抗压强度的影响规律。结果表明:水固比为3∶1的条件下,A料B料配比为1∶0.8时高水材料结石体强度最高,为3.11MPa;当水固比为5∶1时,结石体强度大幅度降低,但随A料B料配比增加,结石体抗压强度逐渐增加。A料研磨时间为10min、B料研磨时间为30min的组合,结石体抗压强度最高,3天单轴强度为1.23MPa。

磁处理提高高水充填材料凝胶体的抗压强度

利用磁化水拌制高水充填材料,通过均匀设计试验方法分析磁化参数对高水充填材料凝胶体强度的影响,并对磁化参数进行优化;利用此优化参数处理高水充填材料浆体,通过对比试验得出:磁化水拌制高水充填材料可以明显提高其凝胶体抗压强度35%左右.

钢渣对矿渣基高水充填材料性能的影响及强度预测

采用钢渣、矿渣和铁尾砂等固体废弃物制备矿渣基高水充填材料,通过对其正交试验样本建立BP神经网络强度预测模型,并结合实测强度预测出不同龄期15%和25%钢渣掺量高水充填材料的抗压强度,分析了钢渣掺量对高水充填材料物理力学性能的影响,不同龄期高水充填材料水化产物的变化规律。研究表明:通过对正交试验样本建立的BP神经网络强度预测模型,可实现对各龄期不同钢渣掺量的高水充填材料抗压强度的预测;随着钢渣掺量的升高,高水充填材料的强度逐渐下降,吸水率逐渐增大,膨胀收缩率先减小后升高;随着养护龄期的延长,水化产物中的石英、氢氧化钙和斜硅钙石的衍射峰逐渐钝化,方解石、水化硅酸钙、C-S-H(I)和羟镁铝石晶相的衍射峰逐渐锐利。

硫铝酸盐-铝酸盐水泥体系高水充填材料的研制试验

研究了用硫铝酸盐-铝酸盐水泥体系制备高水充填材料的方法,进行了单浆凝结时间、胶凝时间、抗压强度的测试。结果表明,用细度较粗的铝酸盐水泥熟料替代5%～30%的强度级别42.5 MPa硫铝酸盐水泥的熟料制备高水充填材料,对材料的胶凝时间有所影响,使材料的2 h强度稍有降低,但可大幅度提高材料的后期强度,28 d抗压强度最大可提高48.9%,可以制备出满足MT/T 420—1995标准要求的高水充填材料。

高铝型高水充填材料热力学分析

对高水充填材料的烧结和水化反应过程进行了热力学计算与分析，阐明了高水充填材料的主要热力学性质以及所表现出的强度，稠度和风化等物理化学特性。

高水充填材料热焓分析

本文对高水充填材料的形成和水化反应过程进行了简要的热焓计算与分析。阐明了高水充填材料的主要热力学性质以及所表现出的各种物理化学特性，为高水充填材料的工业化生产和应用提供了重要的理论依据。

高水充填材料的反应机理

本文介绍了由硫酸盐水泥熟料,超缓凝剂和适量悬浮剂混合而成的高水充填材料的化学成份及其反应过程。

沿空留巷高水充填材料改性试验及工程应用

为解决原有高水材料存在韧性差、可收缩量小等问题,通过分析现场充填体破坏特征,运用"让抗"支护机理将充填体划分为充填体层和让压层,采用正交配比试验对高水材料性能缺陷进行改进,并对改性前后的材料固结体进行微观对比分析。同时采用施加不同支护的方式模拟试验得到充填体在侧向约束条件下最优支护条件。试验结果表明:改性后的高水材料充填层28 d强度达到12.18 MPa,让压接顶层膨胀率为9.60%,引入发泡剂、纤维等外部添加物剂对材料生成钙矾石等水化产物无影响,侧向约束条件下最优支护组合表面位移仅占试样宽度的3.65%。最后,将改性后的高水材料应用现场,现场试验结果表明:充填体侧表面位移仅为229 mm,顶板下沉量控制在216 mm左右,改性后的高水材料能够很好地满足沿空留巷要求。

河道污泥用于高水充填材料掺杂改性的试验研究

高水充填材料广泛用于采空区充填和巷旁支护等岩土工程领域。将河道污泥预处理后进行高水充填材料掺杂改性试验,有利于消纳污泥废弃物、降低充填成本。论文通过试验研究表明掺入污泥使高水充填材料的初凝时间增加、结石体容重增加;结石体标准抗压强度随污泥掺入量的增加呈线性降低趋势;掺污泥高水充填材料能更好地发挥材料的早期强度及长期强度特性;当污泥掺量达到50%时依然满足高水填充材料对初凝时间和抗压强度的工程要求,具有实际应用价值。

煤气化渣高水充填材料的制备及其性能研究

为了解决地下煤气化燃空区的塌陷问题并减少地下煤气化渣中重金属镉的溶出,采用溶液聚合法,利用煤气化渣粉和硅烷偶联剂、甲基丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、三乙醇胺为原料制备煤气化渣高水充填材料并将其充填到地下煤气化渣中。通过XRD、SEM、FTIR对煤气化渣高水充填材料的物相、微观形貌和官能团进行研究并对相关机理进行分析。结果表明:当煤气化渣粉的添加量为4份时,高水充填材料的单轴抗压强度和残余强度分别可达0.57 MPa和0.41MPa,35 d的收缩率为10.5%;将煤气化渣高水充填材料充填到地下煤气化渣中后,在p H=5的水环境中,充填体中镉离子浸出量减少70.1%。

粉煤灰-电石渣双掺改性高水充填材料物理力学性能研究

为实现将粉煤灰与电石渣两种固体废弃物协同处理的目的,将二者混合后掺入高水充填材料中,研究粉煤灰与电石渣的不同配合比对高水充填材料物理力学性能的影响。将电石渣作为粉煤灰的碱激发剂,以激发粉煤灰的火山灰特性。试验结果表明:粉煤灰掺量相同时,随着电石渣掺量的增加,高水充填材料的凝结时间延长,干容重和湿容重都出现先增加后减小的现象,而含水率刚好相反。高水充填材料的峰值强度呈现先增后减的变化趋势。粉煤灰掺量为20%,电石渣含量占粉煤灰5%为最优掺量,所得的改性高水充填材料在物理及力学参数上与纯高水充填材料十分接近,不仅提高了高水充填材料的经济性,也丰富了粉煤灰与电石渣的利用途径。

赤泥-硫铝酸盐水泥高水充填材料性能及对环境的影响

利用赤泥和硫铝酸盐水泥制备高水充填材料,实现赤泥的有效资源化利用。研究了赤泥掺量对高水充填材料性能的影响。结果表明,随着赤泥掺量的增加,高水充填材料的初凝时间延长,抗压强度有所降低,赤泥掺量达到50%时,浆体初凝时间延长至61 min,28 d抗压强度降至5.0 MPa,但仍满足高水充填材料的需求;随着赤泥掺量的增加,硬化浆体析水率和孔隙率略微增加,渗透性显著提高。赤泥中的碱金属可以促进硫铝酸钙的水化,K和Na参与硫铝酸钙的水化形成U相,水化龄期到7 d时得以有效固化。硬化浆体的放射性符合GB 6656—2010的要求。

高水充填材料在综采工作面过空巷中的应用分析

为确保采面安全通过空巷,提出将高水充填材料应用到空巷围岩控制中,并依据现场实际情况对充填方案、充填工艺进行设计。现场应用后,采面过空巷期间未出现顶板冒落、煤壁大面积片帮等问题,空巷围岩始终保持稳定。研究表明,高水充填材料可满足空巷围岩控制需要,可为采面过空巷安全创造良好条件。

高水充填材料巷旁充填沿空留巷技术应用探讨

以位于上组煤一采区西翼+974~+1070 m标高段的010109综采工作面为例,在概述新型高水充填材料特性的基础上,进行了新型高水充填材料巷旁充填沿空留巷工艺过程的分析与探讨。应用结果表明,通过水力泵送充填工艺,并有效结合充填袋、锚栓、自行移动式充填支架等辅助性技术,能有效发挥高水充填材料所具有的速凝早强、支护强度高、残余强度高、密闭性好等优良性能,并保证其在充填留巷方面应用的可靠性。

高水充填材料中灰渣的应用

介绍了灰渣的化学性质、组成、构造等物理性能及其用于高水充填材料中的作用、机理。用该种灰渣配制的高水充填材料成本低、强度较高、抗风化性能好,可用活动钢模板充填,经济效益好。

高水充填材料在同昌矿沿空留巷的应用

同昌煤矿为了提高煤炭资源的回收率和巷道掘进效率,采用了沿空留巷技术。沿空留巷是通过巷旁充填支护实现的,充填时采用的是高水充填材料。分析了巷旁充填体的作用机理和巷旁支护参数的选取,并介绍了巷旁充填的施工工艺。现场实践结果表明,同昌煤矿15104工作面沿空留巷创造了经济效益8451721元,沿空留巷在经济上是合理的。