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随着浅部煤层的日渐枯竭,深部煤层的开采势在必行。而过去煤炭开采遗留下众多采空区,煤矿区域内地质情况十分复杂,又存在水、气等有害物质,能够安置井筒的空间本就不多,因此深层开采建设井筒时经常会面临穿越采空区的难题。治理采空区所使用的充填材料是确保煤矿采空区域内井筒建设及日后煤炭生产活动安全进行的重要环节。因此,研究和优化充填注浆材料的性质具有重要的现实意义。目前用于采空区充填的注浆材料多数存在凝结时间过长且不可控、扩散距离过远等问题,因此有必要研制一种速凝注浆材料,当浆液注入目标区域时,能较快失去流动性,形成具有一定强度的固结体,便于井筒的进一步安全施工。 本论文研制了一种凝结时间较短的水泥-粉煤灰双液浆,利用来源广泛、成本低廉的粉煤灰、水泥作为充填注浆材料的主体,选择硫酸铝作为速凝剂的主要成分,就外加剂、水固比等因素对浆液结石体的抗压强度、析水率、凝胶时间、流动度等方面的影影响设计了一系列正交交的试验方案,进行了实验室内的相关试验;通过扫描电镜(SEM&EDS)测试,观察不同龄期结石体在不同放大倍率下的微观形貌特征;对不同外加剂掺量的结石体粉末进行了X射线衍射(XRD)分析,进而对速凝外加剂的工作机理进行推理和讨论。 本论文所研制的双液浆具有浆液凝胶时间可调、浆液结石体后期强度无损耗等传统水泥-水玻璃双液浆不具备的优势。也可以替代过去以水玻璃为速凝剂的水泥-粉煤灰双液浆,解决了在偏远地区水玻璃液体材料运输、保存不方便的问题。