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Mass ratio design based on compaction properties of backfill materials 被引量:1
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作者 李猛 张吉雄 +1 位作者 黄鹏 高瑞 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第10期2669-2675,共7页
The backfill-mining mass ratio is the ratio of the mass of the backfill materials in the goaf to the mass of the produced raw coal during solid backfill mining and it is regarded as a direct control index of the backf... The backfill-mining mass ratio is the ratio of the mass of the backfill materials in the goaf to the mass of the produced raw coal during solid backfill mining and it is regarded as a direct control index of the backfill effect in solid backfill mining. To design the backfill-mining mass ratio in a solid backfill mining panel, the backfill-mining mass ratio was defined on the basis of the basic principle of solid backfill mining. In addition, the density-stress relationship of backfill materials under compaction was obtained for five types of materials to derive a design formula for backfill-mining mass ratio. Moreover, the 6304-1 backfill panel under the large-scale dam of Ji′ning No. 3 coal mine was taken as an engineering case to design the backfill-mining mass ratio. In this way, it is found that the designed backfill-mining mass ratio is 1.22, while the mean value of the measured backfill-mining mass ratio is 1.245. Besides, the maximum roof subsidence is only 340 mm which effectively guarantees the backfill effect in the panel and control of strata movement and surface subsidence. 展开更多
关键词 solid backfill mining backfill-mining mass ratio backfill materials in-situ monitoring
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Study on the Themal Conductivity of Compacted Buffer/Backfill Materials
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作者 WANG Maoli YI Facheng +3 位作者 WANG Zhe WAN Zhongyan WANG Chong WANG Jianwei 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期100-100,共1页
The thermal property is one of the key properties for the design of the high-level radioactive waste (HLW) repository. In this study, the thermal properties transient automatic tester (HPP-F) is uesd to study the ther... The thermal property is one of the key properties for the design of the high-level radioactive waste (HLW) repository. In this study, the thermal properties transient automatic tester (HPP-F) is uesd to study the thermal conductivity of multiphase composite buffer/backfill material including the type B-Z and B-Z-P (Here B、Z、P represents bentonite、zeolite and pyrite respectively,the same as in the following.) in different dry density and moisture conditions. The results show that for the same moisture content (dry density), thermal conductivity of specimens increases as the dry density (moisture content) increases. As a result, the type B-Z-P which is highly compacted of 1.8 g/cm3 in dry density and 17.65% in moisture content performs well, it meets the requirements of the IAEA and is easy to be compacted ,so it can be recommend as a alternative material of high level radioactive waste disposal repository buffer/backfilling materials. 展开更多
关键词 high level RADIOACTIVE waste COMPACTED buffer/backfill materials thermal CONDUCTIVITY B-Z B-Z-P
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煤矸石基功能胶结体承载过程中电磁涡流感应特性
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作者 肖猛 巨峰 +3 位作者 何泽全 宁湃 王腾飞 王栋 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期292-304,共13页
煤矸石基胶结体在地下空间中应用广泛,但受制于地下工程环境复杂、空间有限等条件,尚缺乏对其承载状态健康监测的有效手段。通过在煤矸石基胶结体中添加导电材料,提高胶结体电敏感性,并采用电磁涡流手段监测胶结体在受力状态下电学参数... 煤矸石基胶结体在地下空间中应用广泛,但受制于地下工程环境复杂、空间有限等条件,尚缺乏对其承载状态健康监测的有效手段。通过在煤矸石基胶结体中添加导电材料,提高胶结体电敏感性,并采用电磁涡流手段监测胶结体在受力状态下电学参数变化,进而推算得到胶结体的受力状态,可以克服埋入式传感器安装维护难度大的问题。设计了基于STM32处理器的电磁涡流试验平台,制备了含有钢纤维的煤矸石基功能胶结体试件,开展了力学和电磁涡流感应试验,分析了单轴、循环2种受压载荷下不同钢纤维掺量试件的电磁涡流感应信号变化特征。结果表明:电磁涡流感应信号与应力应变的阶段性变化具有较强的一致性。在单轴压缩载荷下,试件的电阻变化分数(FCR)变化可分为初始恒定阶段、快速下降阶段、缓慢下降阶段3个阶段,分别与应力—应变曲线中压密阶段、弹性阶段和峰后阶段相对应;循环压缩载荷下,钢纤维为0.8%和1.2%的试件内部呈现“钢纤维接触—导电通路增多-钢纤维分离—导电通路减少”的循环变化,电压差信号与应力值变化较为一致,继续提高钢纤维掺量无法进一步提高试件电压差对循环载荷的敏感度;随着钢纤维掺量由0.4%提高至2.0%,试件对外部载荷的敏感性呈现先增长后降低的趋势,电磁涡流感应信号的线性误差线性减小;当钢纤维掺量为0.8%时,试件在单轴、循环载荷下应力、应变敏感系数最高,感知能力最强。 展开更多
关键词 煤矸石 胶结材料 充填开采 电磁涡流 自感知混凝土
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碱与硫酸盐环境下赤泥基充填材料的强度演化及硅铝活化机制
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作者 朱德福 刘济广 +1 位作者 闫川 韩忠 《煤炭学报》 北大核心 2025年第8期3868-3883,共16页
赤泥是有色金属工业中排放量最大的固废,其碱性强、粒度细、组成复杂且综合利用程度低,制备赤泥基采空区充填材料是实现其资源化低碳利用与绿色处置的一种高效技术路径。以拜耳法赤泥、粉煤灰与脱硫石膏为原料制备赤泥基复合胶凝充填材... 赤泥是有色金属工业中排放量最大的固废,其碱性强、粒度细、组成复杂且综合利用程度低,制备赤泥基采空区充填材料是实现其资源化低碳利用与绿色处置的一种高效技术路径。以拜耳法赤泥、粉煤灰与脱硫石膏为原料制备赤泥基复合胶凝充填材料,对不同配合比的充填体进行力学性能测试,并采用X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)微观测试技术,分析材料之间的复合协同效应,揭示充填体的水化产物与微结构演变机制。粉煤灰中活性硅铝组分的溶出动力学行为是决定赤泥基充填材料力学性能的关键因素,通过溶出试验,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)与SEM测试技术,探究粉煤灰中活性SiO_(2)与Al_(2)O_(3)组分在NaOH溶液及NaOH与Na_(2)SO_(4)复合溶液体系的溶出动力学行为,引入经典溶出速率模型,探究活性硅铝组分的溶出动力学行为。结果表明:随着脱硫石膏掺量的增加,充填体强度呈先增加后降低的趋势,m(赤泥)∶m(粉煤灰)∶m(脱硫石膏)为4∶6∶0.9时的抗压强度最佳,3、7、28 d时,抗压强度分别为0.53、1.29、1.91 MPa,在碱与硫酸盐的协同活化作用下,形成了方沸石、斜钙沸石、钙矾石与硅铝酸盐凝胶等主要水化产物,密实了材料间的孔隙结构;粉煤灰中活性SiO_(2)、Al_(2)O_(3)组分在碱溶液体系中溶出特性呈阶段性差异,早期以Si为主,后期以Al为主,硫酸盐通过调控离子平衡和反应路径,强化了溶出差异效应;在NaOH与Na_(2)SO_(4)复合溶液中,1D-diffusion模型适用于活性SiO_(2)的溶解反应,Jander和1D-diffusion模型更适用于活性Al_(2)O_(3)的溶解反应,并阐明了粉煤灰中活性硅铝在碱与硫酸盐协同活化作用下的溶出机理。研究成果为铝土矿绿色开采提供了一种新型充填材料的制备路径。 展开更多
关键词 赤泥 固废 充填材料 协同活化效应 溶出机理
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保安矿柱充填回采过程中竖井稳定性力学试验研究 被引量:3
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作者 杨智博 金长宇 +2 位作者 丁成功 柳宏儒 姚桂宏 《金属矿山》 北大核心 2025年第3期1-8,共8页
竖井作为矿山重要的生产设施,其稳定性决定了矿山正常生产与人员安全。受资源量日渐枯竭影响,为了保证矿山产能顺利过渡,对某金矿竖井保安矿柱内的高品位矿体进行了残矿回收可行性研究。针对复杂采空区周边的残矿回收问题,融合工程经验... 竖井作为矿山重要的生产设施,其稳定性决定了矿山正常生产与人员安全。受资源量日渐枯竭影响,为了保证矿山产能顺利过渡,对某金矿竖井保安矿柱内的高品位矿体进行了残矿回收可行性研究。针对复杂采空区周边的残矿回收问题,融合工程经验法与相似材料试验,提出了一种保安矿柱回采评价方法。该方法通过Mathews稳定图对采场结构参数进行了初步设计,再利用室内相似材料试验模拟开挖过程,通过相似材料的变形与破裂对参数取值合理性进行研究,最终提出保安矿柱内矿体回收方案与采场结构参数。以该矿主竖井保安矿柱内残矿回收为研究背景,利用所提方法进行了回采过程模拟,在满足生产安全与岩层沉降控制标准的前提下,确定了在保安矿柱内采场与现有采空区之间留设10 m宽间柱的回收方案。所提方法与研究结果不仅为该矿竖井保安矿柱内的残矿回收提供了理论支撑,还为其他同类型矿山的残矿回收提供了参考。 展开更多
关键词 竖井 保安矿柱 Mathews 稳定图 相似材料 嗣后充填
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甲酸改性煤气化灰渣充填材料的水化机理与碳足迹
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作者 郭强 张吉雄 +3 位作者 霍彬彬 李猛 周楠 刘思旭 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期224-235,共12页
煤气化灰渣(CGS)由于水化活性较低,制备胶凝材料替代水泥时性能不足,阻碍了其在充填材料领域中的应用。研究采用甲酸对CGS表面进行改性以改善CGS的活性,并研究了改性后CGS基充填材料(FCM)的力学性能、水化机理和碳足迹。结果表明,经甲... 煤气化灰渣(CGS)由于水化活性较低,制备胶凝材料替代水泥时性能不足,阻碍了其在充填材料领域中的应用。研究采用甲酸对CGS表面进行改性以改善CGS的活性,并研究了改性后CGS基充填材料(FCM)的力学性能、水化机理和碳足迹。结果表明,经甲酸改性后,CGS中的部分碳酸钙、钙长石等与甲酸发生反应生成了甲酸钙,该反应在CGS颗粒表面产生了原位孔隙。甲酸的最佳掺量为CGS的4%,在此掺量下,CGS颗粒的比表面积由6.32 m^(2)/g增加到9.35 m^(2)/g,总孔隙体积由0.0342 cm^(3)/g增加到0.0401 cm^(3)/g,此时,FCM的3 d和7 d的抗压强度提高了近一倍,72 h累计水化热达到最大值81.08 J/g。然而,进一步增加甲酸时,FCM水化活性降低,力学性能下降,主要是因为改性后增加的反应产物覆盖在CGS颗粒表面,导致CGS颗粒桥接结块,使得FCM中的水分子不容易渗透到颗粒内部。此外,碳足迹分析发现,使用4%的甲酸改性CGS替代水泥后,FCM的碳排放总量相比未替代水泥时减少了376.16 kg/t,显著降低了碳排放量,达到碳减排的目标。 展开更多
关键词 煤气化灰渣 充填材料 水化机理 改性 碳足迹
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生物质电厂灰制备胶凝材料及其充填材料应用
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作者 李科技 戚庭野 +5 位作者 冯国瑞 王昊晨 王林飞 何俊杰 成思远 仇恬 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第6期263-276,共14页
膏体充填技术的充填材料具有流动性好和强度高等优点,保障了远距离输送及承压能力,促使其在煤矿业迅速发展。但因依赖高价水泥作为胶结剂,限制了其广泛应用。为降低成本,现探索利用廉价生物质电厂灰,经水热合成与低温煅烧工艺,制备新型... 膏体充填技术的充填材料具有流动性好和强度高等优点,保障了远距离输送及承压能力,促使其在煤矿业迅速发展。但因依赖高价水泥作为胶结剂,限制了其广泛应用。为降低成本,现探索利用廉价生物质电厂灰,经水热合成与低温煅烧工艺,制备新型胶凝材料,替代水泥用于充填。对水热合成前驱体以及低温煅烧熟料进行X射线衍射和扫描电子显微镜分析,研究水热合成和低温煅烧对新型胶凝材料物相发育以及微观结构的影响。通过正交试验设计,系统研究了各种影响因素及其不同水平对胶凝材料性能的影响,并分析选出水热合成−低温煅烧过程最佳因素水平组合。并对该最佳因素水平组合下的新型胶凝材料用于充填材料的可行性进行了研究。研究结果表明:水热合成可以大大提高反应速率,且水热合成得到的前驱体在低温煅烧下能更有效地转化为活性物质。当原材料钙硅比为1.5,水热合成温度为90℃,水热合成时长为3 h以及煅烧温度为850℃时,所得到的新型胶凝材料表现出最佳性能。以该因素水平组合下制备得到的新型胶凝材料按照煤矸石∶粉煤灰∶新型胶凝材料∶水的质量比为5∶3∶2∶2进行充填料浆制备,其抗压强度以及流动度可满足充填要求。基于以上研究,生物质电厂灰水热合成−低温煅烧制备得到的新型胶凝材料可以替代水泥应用于充填材料,并且可以大幅降低充填材料中用于胶结剂的成本,有助于膏体充填开采技术的推广以及生物质电厂灰的固废资源化利用。 展开更多
关键词 生物质电厂灰 胶凝材料 正交试验 充填材料 抗压强度
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不同尺寸充填体力学特性与能量演化规律研究
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作者 赵萌烨 朱磊 +6 位作者 刘成勇 古文哲 刘治成 何志伟 丁自伟 邱华富 李宇航 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期146-152,共7页
基于3种粉煤灰含量(15%、20%、25%)和3种水泥含量(6%、8%、10%),制备边长40、50、70.7和100 mm的立方体试件,探讨尺寸大小对充填体破坏特征和能量演化规律的影响。结果表明:当充填体尺寸一定时,粉煤灰含量20%、水泥含量10%的充填体强度... 基于3种粉煤灰含量(15%、20%、25%)和3种水泥含量(6%、8%、10%),制备边长40、50、70.7和100 mm的立方体试件,探讨尺寸大小对充填体破坏特征和能量演化规律的影响。结果表明:当充填体尺寸一定时,粉煤灰含量20%、水泥含量10%的充填体强度最大,充填体的抗压强度随尺寸的增大呈现“先增大后减小”的规律,在尺寸为70.7 mm时达到峰值,为19.85 MPa,充填体弹性模量与尺寸呈正相关关系,且随着试件尺寸的增大,破坏形式由拉伸破坏变为X型剪切破坏。不同尺寸充填体在单轴压缩条件下能量特征相似,弹性能在达到最大应力前占主导地位,达到最大应力后耗散能上升,且随着尺寸的增大,充填体的储能极限与承载能力均呈先增大后减小趋势,弹性能耗比曲线由稳定转为上升趋势,可作为充填体发生破坏的依据。 展开更多
关键词 矸石胶结充填体 单轴压缩 破坏特征 材料配比 能量演化
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岩溶区竖埋管钻孔新型回填材料抗冲刷性能试验研究
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作者 楼杰 罗文龙 +2 位作者 曾召田 刘宗辉 刘兆强 《广西大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期479-488,共10页
岩溶区地源热泵竖埋管钻孔回填时,膨润土-细砂回填材料易被地下水流冲刷带走,导致工程成本大大增加。针对以上缺陷,以膨润土、细砂、高岭土为原料制备一种新型回填材料,采用自制的抗冲刷试验装置,考虑岩溶区地下水流速、回填材料初始干... 岩溶区地源热泵竖埋管钻孔回填时,膨润土-细砂回填材料易被地下水流冲刷带走,导致工程成本大大增加。针对以上缺陷,以膨润土、细砂、高岭土为原料制备一种新型回填材料,采用自制的抗冲刷试验装置,考虑岩溶区地下水流速、回填材料初始干密度及冲刷时间的影响,对不同配比的新型回填材料试样进行了抗冲刷性能试验研究。结果表明:自制的抗冲刷试验装置具有结构简单、操作方便、结果准确等优点;高岭土质量分数、初始干密度能显著提高试样的抗冲刷能力,而冲刷流速、冲刷时间则强化水流的冲刷效应;与传统的膨润土-细砂回填材料相比,新型回填材料的抗冲刷性能显著提高,当回填材料中高岭土质量分数达35%时,其试样相对冲刷率始终保持在1.5%以内,能满足岩溶地区竖埋管钻孔回填材料的要求。 展开更多
关键词 岩溶地区 竖直地埋管 回填材料 抗冲刷性能 地下水渗流
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流态固化土基本物理力学性能试验与应用研究
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作者 王明 刘振忠 +2 位作者 薛泽 叶梓 陈龙 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期941-948,共8页
深基坑、管廊肥槽、桥涵台背等工程常需要进行回填作业,流态固化土由于其自密实、自流平、自硬化的优势,近年来得到广泛关注,具备替代传统碾压夯实回填材料的潜力。本文依托宁波西洪大桥某管廊回填工程,研究了不同固化剂配比下流态固化... 深基坑、管廊肥槽、桥涵台背等工程常需要进行回填作业,流态固化土由于其自密实、自流平、自硬化的优势,近年来得到广泛关注,具备替代传统碾压夯实回填材料的潜力。本文依托宁波西洪大桥某管廊回填工程,研究了不同固化剂配比下流态固化土的无侧限强度、渗透系数、压缩特性与流动特性,并且结合现场试验探讨了其工程应用的可行性。结果表明,添加减水剂组流态固化土的强度、渗透性等服役性能指标与施工和易性均显著提升。9%水泥掺量+1%膨胀剂+0.5%减水剂试样相较9%水泥掺量+1%膨胀剂试样的7 d无侧限抗压强度由0.79 MPa提升到1.36 MPa,上升了72%,渗透系数下降了20.6%,压缩模量提升了25.7%;该配比的拌合后含水率为64.6%,拥有180 mm的坍落度。减水剂能有效增加固化土中的水化产物总量,形成网状络合结构链接内部土颗粒,具备良好的支撑效应,提高胶凝材料的聚合度,保证其内部结构更为致密。现场试验发现,流态固化土7 d无侧限抗压强度达0.61 MPa,抗渗性能大幅提高,但较试验室数据性能损失近50%。 展开更多
关键词 流态固化土 废弃土 资源化利用 回填 现场试验
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废弃加气混凝土基胶凝材料协同锂渣制备充填料的研究
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作者 张凯帆 王晓军 +4 位作者 王长龙 胡凯建 白云翼 陈辰 付兴帅 《材料导报》 北大核心 2025年第2期114-121,共8页
针对工业固体废弃物堆存量大、资源化利用率低的问题,本工作尝试以废弃加气混凝土(WAC)、钢渣、矿渣、脱硫石膏、水泥为复合胶凝材料(CCMs),锂渣为细骨料,制备全尾砂绿色矿井充填料。采用粒度分析、力学性能测试、X射线衍射(XRD)及扫描... 针对工业固体废弃物堆存量大、资源化利用率低的问题,本工作尝试以废弃加气混凝土(WAC)、钢渣、矿渣、脱硫石膏、水泥为复合胶凝材料(CCMs),锂渣为细骨料,制备全尾砂绿色矿井充填料。采用粒度分析、力学性能测试、X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)等手段研究了WAC活性、充填料性能及CCMs水化机理。结果表明,粉磨40 min的WAC比表面积达到655 m^(2)/kg,其28 d活性指数为81.43%。当CCMs配合比为m(WAC)∶m(钢渣)∶m(矿渣)∶m(脱硫石膏)∶m(水泥)=20∶15∶38∶7∶20、充填料中m(CCMs)∶m(锂渣)=1∶7、料浆质量浓度为83%、m(NaCl)∶m(CCMs)=0.01,充填料3、28 d抗压强度分别为1.7、3.0 MPa。充填料用CCMs的主要水化产物为C-S-H凝胶、Ca(OH)2、钙矾石(AFt)、Friedel盐。 展开更多
关键词 废弃加气混凝土(WAC) 复合胶凝材料(CCMs) 锂渣 矿井充填料 水化产物
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磷石膏改性注浆材料性能及微观机理研究
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作者 叶坤 张群利 《矿冶工程》 北大核心 2025年第3期52-56,共5页
为了探究磷石膏在矿山注浆材料改性中的作用机制,制备不同配比的注浆材料,分析注浆材料流动性、渗透性、强度参数和重金属浸出量等性能指标,利用扫描电镜、X射线衍射探究磷石膏改性注浆材料的微观机理。结果表明:利用磷石膏作为注浆材... 为了探究磷石膏在矿山注浆材料改性中的作用机制,制备不同配比的注浆材料,分析注浆材料流动性、渗透性、强度参数和重金属浸出量等性能指标,利用扫描电镜、X射线衍射探究磷石膏改性注浆材料的微观机理。结果表明:利用磷石膏作为注浆材料掺合物,不仅可以实现资源的有效利用,而且有利于改善注浆材料流动性;磷石膏掺量30%时,注浆材料的流动性和抗渗性较好,抗压、抗折强度得到显著提升,注浆材料中重金属浸出量有效降低;磷石膏促进了二次水化反应,生成了更多的水化硅酸钙凝胶,提高了注浆材料的结构稳定性和工程性能。 展开更多
关键词 充填材料 注浆材料 磷石膏 固化体 胶凝材料 资源利用
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老虎台煤矿浅部充填体原位渗透特性研究
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作者 张健 刘守强 +1 位作者 郭亮亮 刘钦 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期661-669,共9页
井工开采使用的人工合成多孔充填材料固有的导水和渗透特性,给井下工作面带来潜在水害风险。为深入探查老虎台煤矿浅部充填体原位导水能力,采用室内测试、数值分析和基于氯化钠与大气降水的联合连通试验方法,研究天然条件下充填体的渗... 井工开采使用的人工合成多孔充填材料固有的导水和渗透特性,给井下工作面带来潜在水害风险。为深入探查老虎台煤矿浅部充填体原位导水能力,采用室内测试、数值分析和基于氯化钠与大气降水的联合连通试验方法,研究天然条件下充填体的渗透性。结果表明:浅部人工充填体主要物质组成为页岩,混合有炉渣、粉煤灰及河砂,强度低、胶黏性差、易破碎,遇水后强度迅速衰减。基于氯化钠与大气降水的联合连通试验,井下监测点电导率表现出的变化特性,是充填材料组分和降水内外因素共同作用的结果。5处监测位置电导率转折点出现时间反映充填体内地下水循环交替速度差异,充填材料组成和分布特性影响其渗透性,充填体的平均渗透系数为5.8 m/h,与已有示踪试验和数值分析结果处于同一数量级。 展开更多
关键词 充填体 渗透性 材料组分 数值分析 连通试验
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矿冶全固废材料“搅拌+养护”两段式载碳充填方法
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作者 王富林 王楼 +1 位作者 徐崇晰 何梓阳 《金属矿山》 北大核心 2025年第5期118-126,共9页
随着CO_(2)捕集封存与利用技术(CarbonCapture,Utilization,andStorage,CCUS)的发展,矿山胶结充填被赋予新的功能内涵,载碳方法、材料和机制成为载碳胶结充填技术发展的关键基础。为构建与矿山胶结充填工艺流程协同的CO_(2)捕集封存与... 随着CO_(2)捕集封存与利用技术(CarbonCapture,Utilization,andStorage,CCUS)的发展,矿山胶结充填被赋予新的功能内涵,载碳方法、材料和机制成为载碳胶结充填技术发展的关键基础。为构建与矿山胶结充填工艺流程协同的CO_(2)捕集封存与利用技术,实现“更低价、更低碳、更稳定”的矿冶全固废载碳自激发井下充填目标,探究了基于膏体充填典型工艺流程的“搅拌+养护”两段式载碳充填方法。基于CO_(2)利用与储集方式,分析了矿山充填料浆制备、固结过程的载碳方式及机制,提出了“碳减排、碳利用、碳封存”三位一体的生态充填框架,设计了“搅拌+养护”两段式载碳生态充填流程,研制了室内两段式载碳试验装置。以粒化高炉矿渣、钢渣等矿冶全固废为研究对象进行了探索试验,结果表明:一段搅拌载碳矿化可有效提高充填材料的早期力学性能,对于缩短采充作业循环具有积极意义;二段养护载碳有助于早期强度形成,但固结体矿化不均匀且内部矿化程度普遍低于表层。在上述分析的基础上,剖析了搅拌和养护2种载碳方法试验过程中存在的难点,研究结果对于完善矿山载碳充填的工程化应用有一定的参考意义。 展开更多
关键词 全固废 充填材料 载碳充填 搅拌 养护
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热活化超细铁尾砂制备充填胶凝材料
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作者 王峰 夏豪杰 +3 位作者 梁民 杨浩泉 董夔 孔少奇 《矿冶工程》 北大核心 2025年第2期41-46,共6页
采用热活化方式对超细铁尾砂进行改性,在铁尾砂中加入废石进行混合煅烧制备充填胶凝材料,以铁尾砂与废石质量比、煅烧温度和煅烧时间为变量,试件抗压强度和化学结合水含量为优化目标,采用正交试验法研究各因素对目标值的敏感性以及影响... 采用热活化方式对超细铁尾砂进行改性,在铁尾砂中加入废石进行混合煅烧制备充填胶凝材料,以铁尾砂与废石质量比、煅烧温度和煅烧时间为变量,试件抗压强度和化学结合水含量为优化目标,采用正交试验法研究各因素对目标值的敏感性以及影响趋势,并对胶凝材料水化产物进行分析。结果表明,随着废石质量增加,试件抗压强度先增加后降低;随着煅烧温度升高,试件抗压强度单调降低;随着煅烧时间增加,试件抗压强度先降低后增加。综合考虑烧制成本及材料性能,确定适宜的煅烧方案为:铁尾砂与废石质量比7∶3,煅烧温度800℃,煅烧时间2 h。在该条件下,试件3、7、28 d抗压强度分别达到4.18、6.36、9.87 MPa,胶凝材料水化产物主要为水化硅酸钙凝胶、硅钙石、钙矾石和水滑石。 展开更多
关键词 充填材料 铁尾砂 废石 正交试验 热活化 胶凝材料 尾砂利用 抗压强度 结合水含量
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煤矿负碳高效充填开采理论与技术构想 被引量:40
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作者 谢和平 张吉雄 +4 位作者 高峰 李百宜 李存宝 谢亚辰 周楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期36-46,共11页
矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以... 矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以突破高产高效、低碳开采的技术瓶颈,对充填材料及充填模式进行变革已势在必行。针对“千米深井资源开发和千万吨产能矿井充填(两个一千)”与“近零生态损害和近零冲击地压(两个近零)”的煤炭绿色低碳开采战略目标,提出了负碳高效充填开采技术全新构想,系统阐述了负碳高效充填开采的定义与科学内涵,提出和建立了由CO_(2)、矸石与快速胶结物混合而成的负碳高孔隙充填材料结构CGIF(CO_(2)Gangue Inorganic Framework)拓扑构型与强度理论以及CGIF混合物充填体固碳理论、快速黏凝胶结材料反应动力学理论、矿区充填开采防治冲击地压等负碳高效充填理论构想;提出了矸石快速高效胶结高孔隙充填材料制备技术、快速黏凝胶结材料绿色高效制备技术、CGIF充填体负碳高效充填开采技术、多面并采高效充填开采技术与工艺、全周期立体高效充填开采防冲技术等关键技术体系。在此基础上,明确了煤矿负碳高效充填开采“基础研究—技术攻关—工程示范”的“三阶段”发展规划,构建了煤矿负碳高效充填开采理论与技术体系构想;评估了煤矿负碳高效充填CO_(2)封存能力,可望实现煤炭负碳开采、低碳利用的煤炭开发利用全过程自身实现碳中和的新格局。 展开更多
关键词 负碳充填 高孔隙材料 CGIF充填体 固碳理论 防冲技术
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煤泥基充填材料流动性与强度特性试验研究 被引量:3
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作者 安百富 易巧梅 +3 位作者 赵祥 余伟健 王栋达 王家乐 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期13-21,共9页
为研究煤泥基充填材料的流动与强度特性,运用正交试验设计了以煤泥、高水、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差、方差分析及多元回归分析等方法,研究了煤泥水百分浓度(A)、高水添加比例(B)、水泥添加比例(C)、粉煤灰添加比例(D)... 为研究煤泥基充填材料的流动与强度特性,运用正交试验设计了以煤泥、高水、水泥、粉煤灰为组合的胶结充填材料,采用极差、方差分析及多元回归分析等方法,研究了煤泥水百分浓度(A)、高水添加比例(B)、水泥添加比例(C)、粉煤灰添加比例(D)等4个关键因素对充填材料的初凝时间、扩散度及抗压强度、抗剪强度的影响机制。试验结果表明:①煤泥基充填材料的初凝时间为52~67 min,扩散度为42.0~76.5 cm,抗压强度为0.076~0.247 MPa,抗剪强度为0.033~0.139 MPa。对于初凝时间,影响显著性有B>C>A>D;对于扩散度,有A>D>B>C;对于抗压强度,有D>C>A>B;对于抗剪强度,有C>D>A>B。②拟合出了A、B、C、D与流动性指标及强度指标的数学关系式,初凝时间与A、B成二次函数关系、与C、D均呈指数关系;扩散度与A、B、C均呈指数关系,与D呈三角函数关系;抗压强度与A、D均呈指数关系,与B、C呈二次多项式关系;抗剪强度与A、B呈二次多项式关系、与C、D均呈指数关系;在A、B、C、D等4个因素与4个参数独立拟合方程的基础上,建立4因素共同影响下煤泥基充填材料流动性及强度特性参数预计模型,并进行了验证。 展开更多
关键词 煤泥基 充填材料 流动性 抗压强度 抗剪强度
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基于土壤分层的双U型地埋管出口温度及土壤温度场研究 被引量:3
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作者 王宏伟 于川淇 +2 位作者 安瑞 张芸栗 于磊鑫 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期338-344,共7页
目的 探究在土壤分层和地下水渗流条件下地埋管的出口温度以及传热规律。方法 基于多孔介质理论建立分层岩土体瞬态三维模型,分析土壤的初始温度、地下水渗流、回填材料种类对地埋管出口温度及土壤温度场的影响。结果 土壤初始温度为290... 目的 探究在土壤分层和地下水渗流条件下地埋管的出口温度以及传热规律。方法 基于多孔介质理论建立分层岩土体瞬态三维模型,分析土壤的初始温度、地下水渗流、回填材料种类对地埋管出口温度及土壤温度场的影响。结果 土壤初始温度为290.15 K时,热泵运行30 d后地埋管的出口温度最高,达到280.43 K;三种常用的回填材料中沙土的换热效果最好,黏土作为回填材料时,地埋管附近出现明显的冷量堆积;地下水渗流速度达到200 m/a时,地埋管出口温度为280.85 K,相较于不存在地下水渗流时的出口温度增加了0.51 K。结论 土壤初始温度、地下水渗流速度均与地埋管出口温度呈正相关;土壤温度场的变化在一定程度上取决于回填材料的种类及热物性;地下水渗流的存在能够消除土壤冷量的堆积,在地埋管敷设时应适当增加沿着渗流方向管间距离。 展开更多
关键词 竖直双U型地埋管 出口温度 回填材料 地下水渗流 土壤温度
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稻壳灰替代型微膨胀同步注浆料的制备及性能研究 被引量:2
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作者 朱俊涛 张飞龙 +2 位作者 李可 和炜 李明 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第10期3715-3725,共11页
为解决盾构渣土外运和堆放造成的成本和环境污染问题,并实现固体废弃物资源化再利用的目的,依托郑州地铁十号线某区段盾构工程,利用掘进渣土替代砂、粉煤灰、膨润土,并以稻壳灰(RHA)替代部分水泥制备微膨胀同步注浆料,探究RHA掺量、渣... 为解决盾构渣土外运和堆放造成的成本和环境污染问题,并实现固体废弃物资源化再利用的目的,依托郑州地铁十号线某区段盾构工程,利用掘进渣土替代砂、粉煤灰、膨润土,并以稻壳灰(RHA)替代部分水泥制备微膨胀同步注浆料,探究RHA掺量、渣土粒径、水胶比、膨胀剂类型及掺量对同步注浆料工作性能及力学性能的影响。结果表明,RHA对浆料稠度和凝结时间影响较大,RHA掺量越高,浆料稠度越小,凝结时间越短。当RHA掺量为25%(以水泥质量之比计)时,浆料稠度降低27.5%,凝结时间缩短39.9%。随着RHA掺量增大,浆料抗压强度呈先降低后升高趋势。随着渣土粒径增大,浆料稠度和凝结时间减小。生石灰粉和高效静态破碎剂(HSCA)作为膨胀剂会降低浆料的稠度,但可有效增大凝结时间及抗压强度;当HSCA质量分数超过3%时,膨胀效果优于生石灰粉。经试验确定水胶比2.6、RHA掺量25%、采用大粒径渣土以及适当加入膨胀剂,可以使浆料各项指标符合工程要求,为盾构渣土和稻壳灰的再利用提供一种新思路。 展开更多
关键词 注浆料 盾构渣土 稻壳灰 膨胀率 壁后注浆
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干湿循环下复合激发膏体充填材料宏-细-微观强化与损伤特性 被引量:2
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作者 王贻明 刘树龙 +2 位作者 吴爱祥 王志凯 张敏哲 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期665-676,共12页
为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射... 为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射(XRD)、低场核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)试验,揭示充填体宏观力学行为和微细观结构演化规律。研究结果表明:充填材料最优配比是矿渣掺量为50%,脱硫石膏与水泥熟料质量比为3:7,硅灰掺量为2.5%。随着干湿循环次数的增加,充填体宏观表现为抗压强度的折减及累积电导率升高,干湿循环10次时出现拐点,质量损失率和强度损失率分别达极小值-1.91%和-8.36%;在细观尺度上,T2谱反演良好,干湿循环作用10次后,横向弛豫时间逐渐右移且谱面积增大,表明膏体充填材料孔隙尺寸及数量随着干湿循环次数增加而增大;微观尺度上,钙矾石、石膏和方解石等侵蚀产物的膨胀结晶应力加速了微观孔隙结构的发育,反复干湿循环作用削减了C-S-H凝胶的黏聚力,由最初的堆叠蜂窝状劣化为小块状。综合宏、细、微观结构演变规律可知,孔隙结构的损伤演化与力学性能的劣化特征具有较好的同步性。 展开更多
关键词 膏体充填材料 多目标优化 干湿循环 力学性能 水化产物 损伤机制
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