高水充填材料抗压强度研究_张海波

高水充填材料抗压强度研究

张海波，刘春风，冯丹丹，史海月，张

刚，郭鹏飞，管学茂

（河南理工大学材料科学与工程学院，河南焦作454000）

［摘要］高水材料作为煤矿开采充填材料具有很多优点，但目前关于水固比3ʒ1以上的材料

强度研究较少。文章初步研究了原材料配比、水固比、研磨时间对高水材料抗压强度的影响规律。结果表明：水固比为3ʒ1的条件下，A 料B 料配比为1ʒ0.8时高水材料结石体强度最高，为3.11MPa ；当水固比为5ʒ1时，结石体强度大幅度降低，但随A 料B 料配比增加，结石体抗压强度逐渐增加。A 料研磨时间为10min 、B 料研磨时间为30min 的组合，结石体抗压强度最高，3天单轴强度为1.23MPa 。

［关键词］

高水充填材料；抗压强度；水固比

［中图分类号］TD823.7

［文献标识码］A

［文章编号］1006-6225（2012）05-0014-02Research on Compression Strength of Stowing Material With High-water Content

ZHANG Hai-bo ，LIU Chun-feng ，FENG Dan-dan ，SHI Hai-yue ，ZHANG Gang ，GUO Peng-fei ，GUAN Xue-mao

（Material Science ＆Engineering School ，Henan University of Science ＆Technology ，Jiaozuo 454000，China ）

Abstract ：High-water material has many advantages for mine stowing．Current research on material strength whose ratio of water to sol-id is over 3ʒ1is absent．This paper researched the influence of proportioning ，ratio of water to solid ，grind time on compression strength of high-water material．Results showed that under the 3ʒ1ratio of water to solid ，when A ʒB was 1ʒ0.8high-water material strength reached largest 3.11MPa．Under the 5ʒ1ratio of water to solid ，material strength reduced largely ，but with proportion of A to B increased ，material strength improved．When A and B ’s grind time was respectively 10min and 30min ，material un-axial strength reached the largest 1.23MPa after 3days．

Keywords ：high-water stowing material ；compression strength ；ratio of water to solid

［收稿日期］2012－05－08

［基金项目］教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20094116110001）；河南省杰出人才基金资助项目（114200510006）；矿

业工程材料重点学科开放实验室基金资助项目（MEM11－9）

［作者简介］张海波（1974－），男，河南焦作人，副教授，博士生，主要从事混凝土及其外加剂研究。

绿色开采是矿山开采发展的方向，充填开采是

绿色开采的重要组成部分，尤其是在“三下（水体、建筑物、铁路）”采煤时，必须保留60%以

上的煤柱以防止地面沉降［1］

，极大地浪费资源。从常用充填材料来看，我国充填工艺技术的发展，经历了废石干式充填、碎石混凝土胶结充填、分级尾砂水力充填和胶结充填、高浓度棒磨砂或分级尾

砂胶结充填、全尾砂膏体胶结充填的发展过程［2］

，但都存在着工艺复杂、增加运输量、劳动强度高、采空区密实效果不理想等缺点。高水材料具有价

廉、使用方便、可泵送等优点［3］

，作为充填材料，料浆在采空区不脱水，充填体接顶率高，尤其是在

仰采情况下，可采用开放式充填工艺，采充周期短，提高采场生产能力，对井下环境基本无污染

［4］

。但目前研究还不够充分，尤其是在超高水

固比下（水固比大于3ʒ1）的强度性能缺乏深入研究。高水充填材料含水量越高，充填成本越低，本文分别通过高效研磨的方法来提高高水充填材料

结石体含水量，研究了结石体强度变化规律。1试验原料与制备1.1

试验原料

硫铝酸盐熟料：焦作华岩实业有限公司生产；混合料：以石膏为主要成分的无机矿物材料。为方便叙述，在下文中将硫铝酸盐熟料称为A 料，混合料称为B 料。1.2

试样制备

将A 料和B 料按设计水固比分别在快速研磨机中研磨规定时间，将2种浆液混合，注入40mm ˑ40mm ˑ40mm 试模，人工将试模振动数下，排出

浆体内气泡，室温养护1d 脱模，继续养护3d ，测

定3d 抗压强度。2试验结果与分析

2.1

A 料

B 料配比对抗压强度的影响

改变A 料和B 料质量比（如表1所示），分别

4

1第17卷第5期（总第108期）

2012年10月煤矿开采Coal mining Technology Vo1.17No.5（Series No.108）

October 2012