论文部分内容阅读
本论文来源于水利部公益性行业科研专项（201501003）:“黄河泥沙资源利用成套技术研发与示范”。利用丰富的黄河泥沙资源制备低成本的煤矿采空区充填材料,既能有效的减轻黄河泥沙淤积带来的压力,又能降低煤矿开采的成本,促进环境资源的可持续发展和社会经济的绿色发展,充分体现黄河泥沙资源利用的社会效益和经济效益。本论文主要对黄河泥沙基煤矿采空区充填材料的配合比设计以及其工作性能、力学性能进行了试验研究。主要研究内容及结论如下:1.本论文通过单因素试验,分别研究了充填材料的水胶比、粉煤灰与胶凝材料的掺量比以及黄河泥沙与胶凝材料的掺量比三种因素对黄河泥沙基充填材料各性能的影响。通过对充填材料的坍落度、泌水率、凝结时间以及抗压强度进行试验研究,优选出水胶比为0.60、粉煤灰与胶凝材料掺量比为0.60、黄河泥沙与胶凝材料掺量比为1:1。并以此为基础,对配合比进行正交试验从而分析三种因素对充填材料各项性能的影响。结果表明,水胶比对充填材料坍落度、泌水率、凝结时间以及28天抗压强度影响最大。在不掺加激发剂的情况下,黄河泥沙基充填材料的适宜配合比为水泥310kg/m3、粉煤灰460kg/m3、黄河泥沙770kg/m3、水460kg/m3、减水剂0.31kg/m3。2.本论文通过分别单掺激发剂NaOH、Ca（OH）2和水玻璃以及复掺NaOH/Ca（OH）2和复掺水玻璃/NaOH的方式对黄河泥沙基充填材料进行激发试验,并对试验结果进行分析。结果表明,掺入激发剂后,充填材料的抗压强度明显提高,充填材料的凝结时间明显缩短,充填材料的泌水率得到改善。激发剂的种类和掺量不同,对充填材料工作性能和力学性能的影响也各不相同。通过对5种激发剂配合比的方案进行研究发现,激发剂NaOH和水玻璃复掺的方案对充填材料的活性激发效果最好。结果显示黄河泥沙基煤矿采空区充填材料的适宜配合比为:水泥310kg/m3、粉煤灰460kg/m3、黄河泥沙770kg/m3、水460kg/m3、减水剂23.10kg/m3、激发剂NaOH 3.85kg/m3、激发剂水玻璃100.10kg/m3。以此配合比制备出的充填材料满足煤矿采空区充填开采对性能的要求。