高水速凝充填材料的风化特征和风化机理

高水速凝固化胶结充填材料在养护至６０ｄ左右时，开始出现风化现象，到９０ｄ时较严重。风化原因是空气中的二氧化碳侵蚀充填材料中的钙矾石晶体以及材料中含有的自由重力水的逸出等造成的。保持恒温恒湿的环境条件是防止这种充填材料风化的可行途径之一。     

矸石充填材料压缩力学特性试验研究

矸石充填材料的压缩力学特性关系到原生矸石充填开采的充填效果,为全面研究矸石充填材料的压缩力学特性从而提高矸石充填开采的充填效果,在实验室进行了不同粒径、不同级配的矸石压缩力学试验.试验结果表明,连续级配矸石抵抗变形能力最好,不连续级配矸石次之,单粒径矸石抵抗变形能力最弱;当采用不连续级配方案时,细料含量在30%时,矸石充填材料抵抗变形能力最强;当采用连续级配方案时,n=0.4时的矸石充填材料抵抗变形能力最强.在试验基础上,提出了粗料在矸石充填材料抵抗变形的过程中,主要是起到了增加矸石颗粒间相互滑动的摩擦力的作用,而细料(粒径5 mm)则主要是起到充填矸石颗粒间空隙的作用.因此,为更好地提高矸石充填体抵抗变形的能力,应使矸石颗粒的粗料与细料相配合,从而有效提高原生矸石充填开采的充填效果.     

风化条件下高水材料强度劣化试验研究

近年来高水材料广泛用于煤矿巷旁充填、注浆加固和堵孔阻漏等工程领域,但易风化仍然是高水材料固有缺陷。为探究高水充填材料风化后的物理力学性质及风化机理,通过ETM力学试验系统对不同风化天数的高水材料进行研究。结果表明：高水材料风化主要是由于空气中的二氧化碳与钙矾石晶体发生反应,且随着风化天数的增加,自由水的流失与钙矾石晶体的逐渐解体会降低材料密实度,间接加速二氧化碳与钙矾石的反应,因此高水材料失水速率与劣化度随着风化天数增加而增大,且呈上升趋势;风化后的高水材料由表及里会形成风化层-过渡层-未风化层结构,风化层呈粉末状,受压即会破坏脱落,几乎不具备承载能力,但过渡层和未风化层仍然具备一定的承载能力;未风化的试件受压过程中会有水分溢出,风化后的试件无水分溢出。未风化的试件破坏形式属于劈裂破坏,风化后的试件破坏则都是在端部出现剪切破坏,剪切带周围会出现许多微裂隙。可见高水充填材料耐久性与其所处环境湿度密切相关。     

煤为骨料的巷旁充填材料试验研究

巷旁充填材料的主要组成是胶凝材料、骨料、水和适量的外加剂。在自制的两种胶凝材料基础上,采用煤作为骨料来制备巷旁充填材料。试验结果表明,煤作为骨料是可行的,这样就扩大了充填骨料来源,大幅减少了运输环节,降低了充填支护成本,从而为巷旁充填研究提供参考。     

基于改进果蝇算法的金属矿山充填材料成本对比

为对比不同充填材料的成本，指导金属矿山生产，以金川镍矿为研究背景，基于一元非线性回归、曲线估计和约束优化理论，结合掺石灰石粉和粉煤灰充填材料28d强度、塌落度和分层度正交试验结果，建立最低充填成本约束优化问题，约束优化问题中各约束条件数学模型R²均高于90%.最后，利用OFOA和PSO算法分别求解平均最低充填成本，OFOA计算结果分别为91.615元/kg和97.092元/kg(掺石灰石粉充填成本比粉煤灰低5.477元/kg),而PSO算法未搜索到充填成本最优解.结果表明：(1)利用一元非线性回归和曲线估计理论可针对不同约束条件建立高精度多元非线性数学模型；(2)改良后的OFOA算法可对不同充填材料的成本约束优化问题求解；(3)改良算法较FOA和PSO算法收敛速度更快，计算过程更稳定，利用上述研究方法可对不同金属矿山、充填材料和约束条件进行成本对比，为充填材料比选提供理论指导.     

防火密闭充填及封堵技术研究

充填和封堵工作是煤矿防灭火工作的重要组成部分,在充填技术日趋成熟的情况下,充填材料的选择就成了研究的重中之重。本文研究了LFM轻型充填材料的特点并介绍了其在许厂煤矿井下的实际应用情况。     

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：磁化水拌高水充填材料可以明显提高其凝胶体抗压强度３５％左右。     

邢东矿超高水分体式液压充填支架设计与应用

该文介绍了超高水分体式液压充填支架的研制思路、结构设计、主要参数设定及工业性试验情况。该型支架首次实现5m一次采高全高超高水材料充填开采，并且首次采用分体设计，实现了开采和充填的同步进行，充分利用了充填凝结时间，提高采煤效率。同时地面下沉保持在26mm左右，建筑物变形在“三下”规程Ⅰ级破坏之内，达到设计要求。     

充填采煤技术在煤层开采中的技术要点分析

在对充填采煤技术研究现状，尤其是对膏体充填采煤技术、矸石充填采煤技术、以及高水材料充填采煤技术的研究现状和适用范围进行详细归纳总结后，对综合机械化煤矸石固体充填采煤技术的技术优越性和使用过程中所取得的经济效益进行详细比较分析研究。     

“三废”胶结材料在建筑物下的充填开采实验

为有效控制采空区顶板下沉、安全回收工业广场下压煤,利用“三废”胶结充填材料,在八宝立井＋321区N4煤层工作面采空区进行了现场充填实验,分析了“三废”胶结充填材料的构成与性能及影响充填体强度的因素,对充填工艺进行了合理的布置,对充填体进行了跟踪观测。结果表明：该“三废”胶结材料制成的充填体可以实现主动接顶,使采空区顶板得到了有效控制。该研究为工业广场下压煤的安全回收提供了技术保障。     

长臂充填开采上覆岩层移动规律数值模拟

针对王河煤矿10903工作面在开采过程中引起地表下沉问题,用RFPA2D软件对不同弹性模量充填材料下的充填开采和全部垮落开采进行数值模拟,模拟了全部垮落法开采时岩层破坏和裂隙分布情况,全部垮落法随工作面推进关键层及地表下沉情况;不同弹性模量充填材料下的充填开采随工作面推进关键层及地表下沉情况.结果表明：全部垮落法开采会引起地表的塌陷,而充填法能有效控制关键层弯曲下沉量和地表沉陷.充填体弹性模量从1 GPa增加到5 GPa时,工作面前方垂直应力集中程度逐渐降低,关键层下沉量逐渐减小,最大下沉量从510 mm 减小至285 mm.最后通过地表沉陷观测验证了充填材料配比和数值模拟计算的合理性.     

粉煤灰浆充填材料的试验研究

本文对构成充填材料的主要组分：粉煤灰浆、膨润土、石灰进行了理化测试。研究了充填材料的配比及性能，为粉煤灰浆充填材料的工业性试验提供了重要的理论依据。     

新型巷旁充填材料研究

研制性能优良、成本低廉的充填材料是巷旁充填的关键技术.本文介绍了一种新型巷旁充填材料——以煤矸石、粉煤灰为主体的天然硬石膏混合充填材料,其胶凝与力学性能及配比参数优化试验研究,并阐述了该充填材料应用前景.     

粉煤灰基胶结材料袋式条带充填开采实验

为了防控采空区覆岩地表移动,解放"三下"压煤,利用新型粉煤灰基胶结材料,在七台河桃山矿93#煤层采空区进行了工业实验。通过制浆系统制得充填浆料后用管路输送到采空区充填袋,待材料硬化充填体有自立能力后撤掉支柱及模板,大量充填袋形成充填条带后替代保护煤柱。该方法在桃山矿充填开采实验后,结果表明:粉煤灰基胶结材料形成充填体后,早期强度增长迅速,煤炭采出率提高40%,实现顶板无破断、地表微沉陷的效果。     

膨胀充填材料综述

充填接顶率直接影响和决定采矿安全程度和充填成本高低,水泥用量直接决定采矿成本,使用膨胀充填材料能有效地提高接顶率、降低水泥用量。概述了膨胀材料在土建、交通、石油、采矿等行业的研究现状,分析膨胀材料在应用中存在的几点问题,针对研究现状及存在的问题对膨胀充填材料的研究提出几点建议。     

巷旁充填技术的应用和发展

本文介绍了国外利用巷旁充填方法维护区段平巷的理论、应用和发展情况,介绍了一些最新的巷旁充填材料和技术,并通过现场实际观测,阐明采用巷旁充填后如何改善区段平巷的维护状况。     

急倾斜煤层沿空留巷的巷旁充填技术

针对急倾斜煤层沿空留巷巷旁充填技术难题,分析了新强煤矿巷旁充填材料合理配比及充填体承载特性,利用FLAC3D数值模拟软件分析了巷旁充填体及巷道围岩变形规律。结果表明:试件在一定的充填料配比条件下,随着水灰比的增加其抗压强度明显降低,新强煤矿充填材料水、水泥、沙子、矸石理想配比为1∶2∶4∶4;留设巷道顶底板的活动剧烈程度与距工作面距离相关,导致巷道顶板移近量不同;巷旁充填材料配比强度高于10 MPa,可以满足新强煤矿巷道围岩变形及充填体强度要求。     

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。     

添加细菌对充填材料性能的影响

为研究细菌来源、细菌溶液体积分数以及黏结剂质量分数对充填材料性能的影响,采用正交设计实验方法,开展充填材料制备实验,考察实验过程中抗压强度、持水量、体积收缩率等参数的变化,分析细菌来源、细菌溶液体积分数以及黏结剂质量分数对充填材料性能的影响规律;对选定的黏结剂进行细菌接种实验,研究黏结剂对细菌群落的影响。研究结果表明：黏结剂对细菌群落无明显影响;各因素对充填材料性能的影响程度按由大到小顺序排列依次为黏结剂质量分数、细菌溶液体积分数和细菌来源;当细菌溶液体积分数为100%、黏结剂质量分数为30%、细菌来源为A时,充填材料的体积收缩率、塌落度以及抗压强度分别为4.09%,18.94 cm以及5.19 MPa,在此条件下,充填材料性能最佳;添加细菌溶液可使Fe²⁺快速转化为Fe³⁺,Fe³⁺浓度增大,促进Fe³⁺水解形成沉淀物质,减少充填材料内部裂纹数量,提高充填材料性能。     

赤泥-矿渣-水泥基全尾砂胶结充填料的性能与微观结构

为了克服胶结充填成本高,解决尾矿、赤泥大量堆存而危害环境的问题,实验制备出以赤泥为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.该充填料试块在强度上优于用水泥制备的全尾砂胶结充填料试块,抗压强度达到R28=7 MPa,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥胶结充填材料.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行了研究.结果表明,原料中的矿物相经水化反应后生成了大量的钙矾石和结晶程度低的复杂凝胶,它们交织在一起使体系结构致密,具有较好的力学性能.