复采区煤矸石充填材料力学特性研究
《基于膜厚理论的矸石胶结充填料浆流变特性研究》范文

《基于膜厚理论的矸石胶结充填料浆流变特性研究》篇一一、引言在采矿工程中,矸石的处理和利用一直是一个重要的研究课题。
随着矿山开采规模的扩大和技术的进步,矸石胶结充填技术作为一种有效的处理方式,受到了广泛关注。
而基于膜厚理论的流变特性研究,对矸石胶结充填料浆的输送、充填效果以及工程应用具有重要意义。
本文旨在通过膜厚理论,对矸石胶结充填料浆的流变特性进行深入研究,以期为矸石充填技术的发展提供理论支持。
二、膜厚理论概述膜厚理论是一种描述流体润滑和流动特性的理论。
在矸石胶结充填料浆的流变过程中,膜厚理论可以有效地解释其流动特性和流变行为。
该理论主要关注流体在流动过程中,由于分子间相互作用而形成的膜层厚度及其对流体流动的影响。
在矸石胶结充填料浆中,料浆内部的颗粒和化学成分间的相互作用会形成一种特殊的膜层结构,这将对料浆的流变特性产生重要影响。
三、矸石胶结充填料浆的流变特性研究1. 实验材料与方法本研究所用的矸石胶结充填料浆由矸石、胶凝材料和水等组成。
通过改变矸石颗粒的粒径、胶凝材料的种类和含量等因素,制备出不同配比的料浆样品。
采用流变仪对料浆的流变特性进行测试,并运用膜厚理论进行分析。
2. 实验结果与分析通过流变实验,我们发现矸石胶结充填料浆的流变特性受多种因素影响。
其中,矸石颗粒的粒径对料浆的流变性能影响显著。
粒径较大的矸石颗粒会使料浆的粘度增加,而粒径较小的颗粒则会使料浆的流动性增强。
此外,胶凝材料的种类和含量也会影响料浆的流变特性。
不同的胶凝材料会对料浆的粘度、流动性以及充填效果产生不同的影响。
而胶凝材料的含量则直接影响料浆的固结性能和充填效果。
在膜厚理论的应用方面,我们发现料浆中的颗粒和化学成分间的相互作用形成的膜层结构,对料浆的流变特性起着关键作用。
膜层结构的形成会改变料浆的粘度和流动性,从而影响其流变行为。
因此,在设计和制备矸石胶结充填料浆时,应充分考虑膜层结构的影响,以优化料浆的流变特性。
四、结论本文基于膜厚理论,对矸石胶结充填料浆的流变特性进行了深入研究。
《矸石骨料胶结充填体蠕变特性研究》范文

《矸石骨料胶结充填体蠕变特性研究》篇一一、引言随着矿山资源的不断开采,矸石作为一种常见的废弃物,其处理与利用成为环境保护和资源循环利用的重要课题。
在矿山工程中,矸石骨料胶结充填体因其良好的力学性能和稳定性,被广泛应用于采空区的处理与支撑。
然而,充填体的长期稳定性及蠕变特性对其在工程实践中的应用具有重要影响。
因此,本文旨在研究矸石骨料胶结充填体的蠕变特性,为矿山工程中充填体的设计与应用提供理论依据。
二、矸石骨料胶结充填体材料与制备矸石骨料胶结充填体主要由矸石骨料、胶结材料和水等组成。
矸石骨料的选择对充填体的性能具有重要影响,其粒度、形状和强度等物理性质直接决定了充填体的力学性能。
胶结材料则起到连接矸石骨料的作用,使充填体具有一定的整体性和稳定性。
在制备过程中,应控制好配比,保证充填体的质量。
三、蠕变特性的研究方法矸石骨料胶结充填体的蠕变特性研究主要采用室内试验和数值模拟相结合的方法。
室内试验包括制备试样、施加荷载、记录变形等步骤,通过观察充填体在不同荷载作用下的变形过程,分析其蠕变特性。
数值模拟则通过建立有限元模型,模拟充填体在真实工况下的应力分布和变形情况,进一步验证室内试验的结果。
四、蠕变特性的实验结果与分析(一)实验结果通过室内试验,我们得到了矸石骨料胶结充填体在不同荷载作用下的变形数据。
数据表明,充填体在初期阶段变形较快,随着荷载的持续作用,变形速度逐渐减缓,表现出明显的蠕变特性。
(二)结果分析1. 影响因素:充填体的蠕变特性受多种因素影响,如矸石骨料的粒度、形状、强度,胶结材料的种类和配比,以及荷载的大小和作用时间等。
这些因素相互影响,共同决定了充填体的蠕变特性。
2. 蠕变机制:充填体的蠕变机制主要包括颗粒间滑动、胶结材料老化等。
在荷载作用下,颗粒间发生相对滑动,导致充填体产生变形;同时,胶结材料在长期作用下会发生老化,降低其连接作用,进一步影响充填体的稳定性。
五、结论与展望本文通过对矸石骨料胶结充填体的蠕变特性进行研究,得出以下结论:1. 矸石骨料胶结充填体具有明显的蠕变特性,其变形受多种因素影响。
采后充填固体充填材料力学特性测试研究

21 0 0年 1 0月
煤 矿 开 采
Co lmi i c oo y a nng Te hn lg
V 1 1N . ( e e N .6 o .5 o5 Sr s o9 ) i
Oc o e 201 tb r 0
采 后 充填 固体 充填 材 料 力 学 特 性 测试 研 究
变等力学特性 ,研究 了不 同配比条 件下含水 量、密度 ,影响充填材料压 实度及流 变特 性 时间相 关特 性 曲线 ,得 出了最佳压实度和 密度 的矸石与粉煤灰的混合比例及充填料变形主要在加载初期。 [ 关键词 ] 采后充填 ;固体充填材料 ;力学特性测试 [ 中图分类号 ]T 35 D 1 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]10 —25 ( 00 50 1-3 0 66 2 2 1 )0 -0 80 M e h nis Pr pe te s fSt wi a e i lf r Ba kfl n b c a c o r i s Te to o ng M t r a o c i l g Go i
赵 昕楠 ,节茂 科 ,张 吉雄
( .煤炭科 学研究 总院 检测分院 ,北京 10 1 ;2 1 0 0 3 .冀 中能源股份有限公司 ,河北 邢 台 0 4 0 5 00;3 .中国矿业大学 ,江苏 徐州 2 1 1 ) 2 16
[ 摘
要 ] 采用 物理化学测试方法 ,检测分析 了矸石与粉煤灰充 填材料矿 物成分 、压 实度 、流
Z HA n n n 0 Xi — a .JE Ma . e I o k .Z Leabharlann AN J— in G i o g x
( .T s n rn h, hn ol sac nt ue e ig1 0 1 C ia 2 i o gE eg o ,Ld ig i 5 0 0 hn ; 1 et gB a c C iaC a Reerh I s tt,B i n 0 0 3, hn ; .J h n n r C . t ,X n t 4 0 ,C ia i i j z y a0
充填矸石的物理力学性能研究

第1 3卷 第 5期 ( 第 8 总 4期 ) 20 o 8年 1 0月
煤 矿 开 采
( azu n ol r ,Zh nn mu , iig2 2 7 C i 2 MieD ss r rv ni e a o oyo d ct n 1 D i a gC l y ioMiigG p J n 7 1 5, h ; . n i t e e t n K y L b mt fE u ai h i n n ae P o r 0
[ 摘
要]
为 了解矸石在充填过程 中压 实、膨胀 等特 性对充填效果 的影响,对矸 石的应力应 变
曲线 、压实度 与应力关系 、碎胀系数与应力关 系进行 了试验。试验结果表 明:矸石压实应力应 变为非 线性关系;矸 石的压实度与轴 向应力呈非线性关 系,压实度随着应力 的增加而降低 ;由于破碎 间隙的 存在 ,矸石的碎胀 系数随着轴压的增加 而减 小,两者为非线性关系。 [ 关键词] 矸石充填 ;应力应变;压 实度 ;碎胀 系数 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号 ]l0 — 2 (0 8 5 1一2 0 66 5 20 )0 0 2O 2 [ 中图分类号]T 3 5 D 1
ig Rea in hp 0 0 a to e r e a d hu kn o m c e twa 0 ln a swe1 n. lto s i fc mp ci n d g e n l ig c e in s n n ie ra l. Ke r lig wi eu e mc y w0 ds: ln t r fs k;sr s —tan;c mp c in de r e;hukig c efce h te ssr i o a to g e l n o fiint
矿物掺合料-煤矸石混凝土力学性能试验研究

矿物掺合料-煤矸石混凝土力学性能试验研究矿物掺合料-煤矸石混凝土力学性能试验研究一、引言煤矸石是煤矿生产过程中产生的固体废弃物,其中包含着大量未被燃烧的煤炭和岩石碎屑。
煤矸石危害环境,并对人类和动植物健康造成潜在威胁。
为了有效利用煤矸石并减少其对环境的危害,研究人员开始探索将煤矸石作为混凝土掺合料的可行性。
煤矸石混凝土是一种由水泥、砂、骨料和煤矸石混合而成的材料。
煤矸石作为混凝土掺合料具有以下优点:首先,它减少了对天然骨料的需求,节约了原材料资源并促进了可持续发展;其次,煤矸石中的未燃烧煤炭具有活性,能够提供额外的水化反应产物,增强混凝土的力学性能;最后,添加煤矸石可以改善混凝土的微观结构,提高抗渗性和耐久性。
二、试验方法在本次试验中,我们选取了一定比例的煤矸石作为掺合料,与水泥、砂和骨料按照一定比例进行混合,制备了不同配比的混凝土试件。
我们采用了常规的试验方法来评估煤矸石混凝土的力学性能。
首先,我们进行了混凝土的抗压强度试验。
通过在试验机上施加逐渐增加的荷载,我们测量了混凝土试件在荷载作用下的应变和应力情况。
根据试验数据,我们计算并比较了不同配比下的混凝土抗压强度。
其次,我们进行了混凝土的抗折强度试验。
我们制备了标准尺寸的混凝土梁,然后在试验机上施加荷载,测量了梁的挠度和荷载之间的关系。
这些数据被用来计算混凝土的抗折强度。
最后,我们进行了混凝土的抗渗性试验。
我们将混凝土试件置于水中,并观察水渗漏现象。
根据渗漏的情况,我们评估了混凝土的抗渗性能。
三、试验结果与分析根据试验数据,我们得出了以下结论:1.煤矸石的添加对混凝土的力学性能具有显著影响。
随着煤矸石掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度均有所提高。
这是因为添加煤矸石可以填充骨料中的孔隙,增加了混凝土的致密性。
2.适量添加煤矸石可以提高混凝土的抗渗性。
这是因为煤矸石中的未燃烧煤炭具有活性,可以填充混凝土中的微细孔隙,增加了混凝土的密实性。
3.然而,当煤矸石掺量过高时,混凝土的力学性能会下降。
《矸石骨料胶结充填体蠕变特性研究》范文

《矸石骨料胶结充填体蠕变特性研究》篇一一、引言随着矿山开采的不断深入,矸石的处理与利用成为矿山工程中重要的一环。
矸石骨料胶结充填体作为矿山充填工程的主要材料,其力学性质和稳定性对矿山安全生产具有重要影响。
而充填体的蠕变特性作为其长期力学行为的重要表现,对充填工程的设计和施工具有指导意义。
因此,对矸石骨料胶结充填体的蠕变特性进行研究,对于提高矿山充填工程的安全性和稳定性具有重要意义。
二、研究现状及意义目前,国内外学者对充填体的蠕变特性进行了大量研究,主要集中在充填材料的配比、强度、变形特性等方面。
然而,对于矸石骨料胶结充填体的蠕变特性研究尚不够深入。
因此,本研究旨在通过实验和理论分析,深入研究矸石骨料胶结充填体的蠕变特性,为矿山充填工程的设计和施工提供理论依据。
三、研究方法本研究采用室内实验与理论分析相结合的方法,对矸石骨料胶结充填体的蠕变特性进行研究。
具体步骤如下:1. 选取不同配比的矸石骨料胶结充填体试样;2. 进行单轴压缩实验,获取充填体的应力-应变曲线;3. 对实验数据进行处理,分析充填体的强度和变形特性;4. 利用蠕变实验设备,对充填体进行不同应力水平下的蠕变实验;5. 分析充填体的蠕变特性,包括蠕变速率、蠕变模型等;6. 结合理论分析,探讨充填体蠕变特性的影响因素及机理。
四、实验结果与分析1. 应力-应变曲线分析通过对不同配比的矸石骨料胶结充填体试样进行单轴压缩实验,得到了充填体的应力-应变曲线。
结果表明,充填体的强度和变形特性与配比密切相关。
2. 蠕变特性分析通过对充填体进行不同应力水平下的蠕变实验,得到了充填体的蠕变曲线。
分析表明,充填体在初期阶段表现为瞬时蠕变,随后进入稳定蠕变阶段,最后出现加速蠕变阶段。
充填体的蠕变速率随应力水平的增加而增加,且存在明显的应变硬化现象。
3. 蠕变模型及影响因素根据实验结果,建立了描述矸石骨料胶结充填体蠕变特性的模型。
模型表明,充填体的蠕变特性受多种因素影响,包括材料配比、环境温度、湿度等。
《矸石骨料胶结充填体蠕变特性研究》

《矸石骨料胶结充填体蠕变特性研究》篇一一、引言在矿山工程中,矸石骨料胶结充填体是一种重要的支护材料,其具有优异的力学性能和稳定性,广泛应用于采空区的充填和支护。
然而,充填体的长期稳定性与其蠕变特性密切相关。
因此,对矸石骨料胶结充填体的蠕变特性进行研究,对于保障矿山工程的安全和稳定具有重要意义。
本文旨在通过对矸石骨料胶结充填体的蠕变特性进行深入研究,为矿山工程的设计和施工提供理论依据。
二、研究内容1. 实验材料与方法本研究采用矸石骨料作为主要原料,通过胶结剂进行充填和固化,制备出矸石骨料胶结充填体。
在实验过程中,我们首先对原料进行选择和制备,然后通过压缩实验、蠕变实验等方法,对充填体的蠕变特性进行测试和分析。
2. 实验结果与分析(1)实验结果通过压缩实验和蠕变实验,我们得到了矸石骨料胶结充填体的应力-应变曲线和蠕变曲线。
实验结果表明,充填体在受到外力作用时,会发生明显的蠕变现象。
(2)结果分析通过对实验结果的分析,我们发现矸石骨料胶结充填体的蠕变特性与充填体的组成、结构和外部环境等因素密切相关。
在充填体中,骨料的粒径、形状和分布等因素会影响充填体的力学性能和稳定性。
此外,充填体的固化时间和温度等因素也会影响其蠕变特性。
3. 矸石骨料胶结充填体蠕变模型构建基于实验结果和分析,我们构建了矸石骨料胶结充填体的蠕变模型。
该模型可以较好地反映充填体在受到外力作用时的蠕变行为,为进一步研究充填体的长期稳定性和耐久性提供了理论基础。
三、结论本研究通过对矸石骨料胶结充填体的蠕变特性进行深入研究,得出了以下结论:1. 矸石骨料胶结充填体具有明显的蠕变特性,其蠕变行为与充填体的组成、结构和外部环境等因素密切相关。
2. 通过构建矸石骨料胶结充填体的蠕变模型,可以较好地反映充填体在受到外力作用时的蠕变行为,为进一步研究充填体的长期稳定性和耐久性提供了理论基础。
3. 在矿山工程的设计和施工中,应充分考虑矸石骨料胶结充填体的蠕变特性,合理选择材料和设计施工方案,以保证工程的安全和稳定。
煤矸石混凝土应用研究及其力学性能测试

煤矸石混凝土应用研究及其力学性能测试一、煤矸石混凝土的应用研究1.1 前言随着我国工业化进程的不断加速,大量的煤矸石被开采出来,给环境造成了严重的污染问题。
因此,对于煤矸石的有效利用和治理已成为当前的热点问题之一。
而煤矸石混凝土的应用研究,不仅可以解决煤矸石的治理问题,同时也可以为建筑业提供一种新的、廉价的、环保的建材,具有较高的经济和社会效益。
1.2 煤矸石混凝土的组成和制备方法煤矸石混凝土是一种由水泥、煤矸石、砂子、矿渣等原料混合而成的混凝土。
其中,煤矸石是指煤矿开采过程中所产生的煤矸石堆积物,其主要成分为岩石碎屑、煤炭碎屑和泥土。
煤矸石混凝土的制备方法主要分为两种:机械搅拌法和人工混合法。
机械搅拌法是指采用混凝土搅拌机对原料进行混合,可以获得更加均匀的混凝土材料;人工混合法则是指采用人工对原料进行混合,操作简单,但混合效果较差。
1.3 煤矸石混凝土的性能特点煤矸石混凝土的主要性能特点如下:(1)力学性能好:煤矸石混凝土具有较好的强度和刚度,能够承受较大的荷载。
(2)耐久性好:煤矸石混凝土具有较好的耐久性,能够长期保持结构的稳定性和使用寿命。
(3)环保性好:煤矸石混凝土采用的是回收利用的煤矸石作为原料,减少了对环境的污染,具有较好的环保性。
(4)成本低廉:煤矸石混凝土采用的是煤矸石等废弃物作为原料,成本低廉,能够有效地节约建筑材料的成本。
1.4 煤矸石混凝土的应用前景煤矸石混凝土具有广阔的应用前景,可以用于各种建筑结构中,例如桥梁、隧道、房屋等。
同时,煤矸石混凝土还可以用于城市建设中的路面、广场等。
由于煤矸石混凝土具有成本低廉、环保性好等优点,因此其应用前景非常广泛。
二、煤矸石混凝土的力学性能测试2.1 实验目的本实验旨在通过对煤矸石混凝土的力学性能测试,了解其抗压强度、抗拉强度、弹性模量等力学性能指标,为煤矸石混凝土的应用提供参考依据。
2.2 实验原理(1)抗压强度测试原理抗压强度是指混凝土试件在受到垂直于试件长轴的静载荷作用下,试件破坏时的极限应力值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
复采区煤矸石充填材料力学特性研究
设计不同配比材料强度测试方案。
以煤矸石为原料根据试验设计的配比,按照国家相关规范要求,添加高水材料制作速凝固化充填材料试样,并进行养护。
对取自施工现场的材料进行抗压和劈裂抗拉强度试验,实验研究表明,所采用的充填材料强度满足设计要求。
标签:
煤矸石;配比试验;力学特性
doi:10.19311/ki.16723198.2016.10.092
1 引言
焦煤是我国的优质煤种资源,属世界稀缺煤种。
随着我国煤炭资源的日益减少,建筑物下、铁路下、水体下和承压水上的压煤开采目前已成为我国煤炭企业面临的主要技术难题。
真实的回采区巷道分布难以准确判断,但通过对工作面推进过程中矸石冒落带的形状、分布和注浆过程中的观察,推测一串互相连通的巷道顶板垮落是形成采空区的主要原因。
复采利用是指在老矿井、老水平、老采区、老工作面等,由于地质、采矿、管理技术以及时间变化等原因造成上述地区遗留煤炭,对这些遗留煤炭重新开采利用的过程就叫复采利用。
充填复采是采用泵送注浆的方式充填采空区,保证工作面按照正常方式推进回采,具有经济、高效、简单、安全等优点,是一种实现安全高采出率开采,深度提高矿井经济效益的技术。
根据试验过程中得到的数据,计算材料的弹性模量,剪切模量,泊松比,抗压强度等力学特性参数。
根据全应力-应变曲线与材料力学特性,优化材料配比。
2 充填材料选择
虽然小煤窑回采巷道的分布位置难以确定,但是通过观察可推测大面积的采空区是一串互相连通的巷道顶板垮落后形成的,此类问题可以使用注浆充填这个方法来解决。
2.1 充填材料要求
根据施工及回采的要求,充填材料应具有以下特性。
(1)材料力学性能必须满足顶板支护的要求,同时强度配比易于调节。
(2)部分材料充填后处在煤机截割范围内,因此应具有可截割性。
(3)井下环境复杂,施工空间受限,所以充填系统应简单易操作。
(4)材料会混入煤炭,且不易水化,具备可洗选性。
(5)材料要易于购买,材料成本需可控。
(6)考虑到需要自流填充,材料需要具有一定流动性。
2.2 充填材料选择
以煤矸石为原料,根据设计的配比方案,按照国家相关规范要求,添加高水材料制作速凝固化充填材料试样。
其中高水固结充填体是指利用高水速凝材料与水经搅拌制成的混合料浆,用泵或自流输送到采空区后,凝结成的固化体,具有耐水、速凝、强度可再生等特点。
3 试验方案设计
3.1 材料的抗压强度与抗拉强度
岩石的抗压强度是指在无侧束状态下所能承受的最大压力,强度试验中最主要的便为抗压强度的试验。
充填材料的抗压强度是否达到要求,将对回采过程中工作面安全可靠产生重要影响。
抗拉强度即表征材料最大均匀塑性变形的抗力,拉伸试样在承受最大拉应力之前,变形是均匀一致的,但超出之后,金属开始出现缩颈现象,即产生集中变形;为它没有形成脆性材料的均匀的塑性变形,拉伸强度反映了材料的抗断裂性。
由于填充材料是可以拉伸和压缩,若材料的拉伸强度小于在采矿影响抗压强度,在采动影响下,充填体可能产生拉破坏而失去承载能力。
对材料的抗拉强度研究将对指导掌握回采过程中充填材料支撑能力和选取复采区支护方式起到帮助作用。
3.2 实验方法
3.3 设备描述
微机控制岩石伺服三轴、剪切(蠕变)压力试验机,可以实现岩石单轴、三轴、岩石直剪、岩石三轴(单轴)蠕变、岩石剪切蠕变等多种试验,能够完成在不同围压、测试岩石的弹性参量;全应力—变应力试验,获得峰值强度和残余强度;蠕变试验;松弛试验。
3.4 试样制备
实验材料取自施工现场,用边长为150mm的立方体塑料模具制作成型。
分为6组,每组3块,共18块,经振捣密实后静置一昼夜,试件拆模养护龄期为28天之后进行实验。
4 材料配比设计
充填材料试样按照水灰比1~3、煤矸石粒径大小取0(无矸石)、小于20mm、20mm~40mm、40mm~60mm,组成12组进行对比实验,表1为充填材料配比设计方案。
5 实验及结果分析
5.1 实验方法
本实验参照行业标准《SL352-2006水工混凝土试验规程》,立方体试样的单轴压缩试验采用中国矿业大学力学实验室TAWD-2000岩石伺服三轴、剪切(蠕变)压力试验机进行。
5.2 实验结果
岩石抗压强度是指岩石在单轴压力作用下达到破坏的极限强度,在数值上等于破坏时的最大压应力,进行单轴压缩试验的目的是了解充填材料承受应力和变形情况。
实验结果如表2所示。
试验加载方式采用位移控制,峰前加载速度采用0.1mm/s,峰后加载速度采用0.2mm/s。
不同配比下充填体的全应力-应变曲线形状基本一致,表现出明显的塑性,且具有相同的规律。
6 结论
充填体压缩损害时有一定的可塑性,这会破坏的过程是缓慢而渐进的,有利于回采的安全挖掘。
在特定的地质条件,采高是影响覆岩层破坏状况最重要的因素之一。
经过实验研究,研究中所配比的混凝土充填材料都可以实现注浆充填的功能作用,满足抗拉抗压强度要求,可应用于复采区充填注浆工作。
经过多次比选,在可知范围内确定采用水灰比1∶1、矸石粒径小于20mm、质量比为5的充填材料作为复采区充填材料满足全部要求且经济效益高。
参考文献
[1]赵传卿,胡乃联.充填胶凝材料的发展与应用[J].黄金学报,2008,29(1):2529.
[2]王贤来,姚维信,王虎等.矿山废石全尾砂充填研究现状与发展趋势[J].中国矿业,2011,20(9):7679.
[3]曹安华,李永辉,盛佳.祁雨沟金矿全尾砂胶结充填材料配比试验研究[J].采矿技术,2010,10(2):1718.
[4]胡华,崔明义.高水材料硬化体特性及其充填体力学作用机理分析[J].矿业研究与开发,2001,(5):25.。