沿空留巷充填材料配比

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1、沿空留巷巷旁充填材料配置及力学性能分析摘要：通过采川正交试验，调幣基础配比屮充填材料的含量，分析不同组分在不同时期对充填材料抗压强度及塌落度的影响，最终确定一组最佳配比，使K能较好的满足沿空留巷巷旁支护要求，关键字：正交试验；抗压强度；塌落度；最佳配比1引言沿空留怨不仅能够提高煤炭回收率，延长矿井服务年限，还能减少驻道掘进量，缩短采掘接替时间，防治孤岛工作面的产牛.，M时还能充分利用地面废弃矸石，防止地面矸石对环境的污染，为煤矿的安全高效生产带来了巨人的经济效益和社会效益。上世纪50年代沿空留巷在我国实施以來，很多学者专家进行了人景深入的

2、研究，0前沿空留巷巷旁支护方式主要冇水泥蕪充填，矸石带充填，高水材料充填等，但存在着成本高，劳动力大，强度达不到支护要求等缺点，膏体充填材料能较好的满足上述缺点，但H前没冇明确的配比，木文通过实验室试验，最终确定一组最佳配比方案，使其不仅能较好的满足支护要求，还能降低成木，在现场巾得到了很好的使HJo2充填材料组分选择在采矿过程巾，充填到采场或采空区的砂、石或其他物料统称为充填材料。常用充填材料的组份可以分为三人类：惰性材料、胶凝材料和改性材料。合理选择充填材料纟II分的原则足來源要广、成本要低，而且最好还能解决矿山企业的排污问题。在此选

3、择Y水泥作为胶凝材料，粉煤灰作为冇胶凝性能的活性混合材料，煤矸石，河砂作为惰性材料，并加入丫其他改性材料，按照一定配比制成巷夯充填材料。3充填材料配比试验3.1试验设备试验室试验的主要设备为MTS815.03电液伺服岩石试验系统。它是目前国内大陆配置最高、性能最先进、在国际上最受认可的岩石力学试验设备。试验系统如图1所示。系统的基本试验功能：①岩石平轴压缩试验(UniaxialCompressionTest)；②岩石三轴压缩试验(TriaxralCompressionTest)；③岩石孔敝水压试验(PoreWaterPressureTes

4、t);④岩石水渗透试验(WaterPermeabilityTest)。MTS815.03电液伺服岩石试验系统完全可以满足咅体胶结充坡材料试验的要求。图1MTS815.03伺服试验系统3.2试验方案本文选择试验材料分別为水泥，粉煤灰，矸石粉，河砂，石子，外掺剂等，调整基础配比中充填材料的含暈，采川正交试验的方法进行试验方案的设计。选取因素为粉煤灰对水泥相对川暈、矸石粉在怡性材料屮的含量、平强剂川景和质景浓度，根据基础配比各调整出三个水下进行试验方案的没计。各因素和水平见表2。试验采用3个水平、4个因素的正交试验，对应的正交表是L9（34）,

5、表示该方案要做9次试验。每种配比试验材料混合搅匀V；，按照《普通混凝土拌合物性能试验万法》屮的规定方法测试育体巷旁充填材料的坍落度。表2因素与水平因素粉煤灰（％）质量浓度（％）矸石粉掺望；（％）早强剂用量（％）记号ABCD上水平（1）2780131.2基准水（2）3781151.4下水平（3）4782171.6表3正交实验参数表編号水灰比粉煤灰早强剂减水剂11(0.40)1(10%)3(3%)2(1.5%)22(0.42)1(10%)1(2%)1(1%)33(0.44)1(10%)2(2.5%)3(2%)41(0.40)2(15%)2(2

6、.5%)1(1%)52(0.42)2(15%)3(3%)3(2%)63(0.44)2(15%)1(2%)2(1.5%)71(0.40)3(20%)1(2%)3(2%)82(0.42)3(20%)2(2.5%)2(1.5%)93(0.44)3(20%)3(3%)1(1%)4试验结果分析4.1试验试件强度试验的试块选用15cmxl5cmxl5cm的标准金属模具制作，对Id、4d、7d、14d龄期的强度进行考核，每个龄期3个试块。试块做好后置于养护箱中养护，到达龄期后用岩石取芯机加工出直径x高度=50mmx100mm的圆杜体试件，在MTS岩石何

7、服试验机上试验。取得的试验川标准试件如图2所示。从照片可以看出，宏观上7d龄期的试件明显比Id、4d龄期的的试件形状规则、表面光滑，说明随着龄期的增人，充填材料内部水化凝结效果越來越好，其强度指标越來越人，取得试件的表面变得越米越光滑。⑻Id龄期（b）4d龄期（c）7d、14d龄期图2各龄期试件4.2单轴抗压强度与坍落度试验得出的坍落度和单轴抗压强度结果如表4所示。表4试验试块坍落度与单轴抗压强度（方案一）没计矩阵单轴抗压强度（MPa）坍落度（cm）记号ABCDId4d7d14d111112.76.93310.38911.78422212

8、221.8815.3375.7629.30323313331.8946.139.19111.54212.5421231.994.7988.1588.95325522311.7374.3558.