沿空留巷巷旁充填體結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及其水化物組成研究.pdf

1、為提高煤炭回采率，保障采掘接替平衡，延長礦井服務(wù)年限，多數(shù)礦井采用了沿空留巷開采技術(shù)。很多學(xué)者對沿空留巷圍巖控制進(jìn)行了大量深入的研究，提出了多種巷旁支護(hù)方式，使用較多的為水泥基材料巷旁充填支護(hù)技術(shù)，但目前對沿空留巷巷旁水泥基充填體結(jié)構(gòu)形成機(jī)理還不很清楚。本文采用理論分析、實驗室實驗和現(xiàn)場工業(yè)試驗相結(jié)合的方法，在掌握不同巖性和賦存條件的頂板對巷旁充填體物理力學(xué)性能要求的基礎(chǔ)上，深入研究充填體結(jié)構(gòu)形成機(jī)理、充填體水化物各自所起的作用及其之間

2、協(xié)調(diào)性關(guān)系，取得了如下研究成果：
　?。?）對不同種類頂板控制進(jìn)行了分析，為控制早期頂板運動和適應(yīng)后期圍巖劇烈變形，理想充填材料應(yīng)具備足夠大小的單軸抗壓強(qiáng)度，以及一定量的膨脹性和可縮性。
　?。?）提出了充填體結(jié)構(gòu)形成模型，即水泥摻量達(dá)到某一程度時，水泥漿液能夠在顆粒表面形成漿膜包裹矸石顆粒，水泥水化硬化后將松散的矸石顆粒膠結(jié)為一體，使充填體形成一定的強(qiáng)度，隨著水泥摻量的增加，多余的水泥漿液將充填于煤矸石顆粒之間孔隙，直至充

3、滿孔隙，水泥水化后水化物物將填充在矸石顆粒之間，只有當(dāng)水泥漿液充分包裹煤矸石顆粒，同時又能充填滿矸石顆粒之間的孔隙時，才能得到密實的充填體結(jié)構(gòu)。級配實驗、水泥摻量對充填體強(qiáng)度影響實驗和充填體試樣電鏡掃描（SEM）實驗表明，該結(jié)構(gòu)形成模型是合理的。
　　（3）通過充填材料膨脹性組分對充填體抗壓強(qiáng)度影響實驗和X射線衍射（XRD）研究了充填體內(nèi)膨脹性水化物對充填體抗壓強(qiáng)度的影響及其與膠凝性水化物之間協(xié)調(diào)性關(guān)系。結(jié)果表明，膨脹性水化物可以

4、填結(jié)構(gòu)孔隙,從而起到增加強(qiáng)度的作用,也可以破壞已有膠凝性水化物膠結(jié)骨料產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，對充填體強(qiáng)度增長起到負(fù)作用。
　?。?）在巷旁充填體結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的指導(dǎo)下，以姜家灣煤礦堅硬頂板條件下沿空留巷為工程背景，配制巷旁充填材料，并應(yīng)用于留巷工程中，取得了較好的留巷效果。根據(jù)本文提出的充填體結(jié)構(gòu)形成模型，可確定滿足不同頂板結(jié)構(gòu)支護(hù)要求的充填體水化物種類和數(shù)量，進(jìn)而可確定充填材料組分和配比，對利用工業(yè)廢棄物配置沿空留巷巷旁充填材料具有指導(dǎo)性意