高固废掺量水泥基矿井充填材料
左然芳
冯波
董阳
张栋
国家能源集团北京低碳清洁能源研究院,北京 102211
摘要：煤炭开采过程中通过预留煤柱方式防止采空区塌陷,导致大量的煤炭资源被浪费.为保证煤炭资源的可持续发展,解决"三下压煤"问题迫在眉睫,因此进行充填开采技术研究势在必行.利用煤矸石作为骨料,粉煤灰及少量水泥为胶凝材料,结合不同电厂粉煤灰特性差异,采用粉煤灰复配技术解决浆体流动性差和强度低等问题,制备一种高固废掺量、低成本、高流动、高强度的矿井充填材料.分析了 3个电厂粉煤灰的成分、形貌、粒径等性能对充填材料强度、流动性的影响.研究表明,煤粉炉粉煤灰FA1因球形形貌可显著提高充填浆体材料流动性,循环流化床粉煤灰FA2和FA3因形貌不规则,对改善浆体流动性作用不显著,但因含有大量活性氧化钙,对提高充填体的强度非常明显;粉煤灰中活性氧化钙含量越高,充填体强度越高,但流动性越差.因此通过将煤粉炉灰FA1与循环流床灰FA3复配,实现提高流动性同时,保持较高抗压强度.结果表明,20％FA1与80％FA3复配,粉煤灰取代94％的水泥,制备的净浆流动度较好,同时28 d强度高达4.5 MPa,满足行标JC/T 2468-2018《水泥基回填材料》中C4等级,即28 d强度≥4 MPa.进一步将净浆与矸石复配,研究表明净浆与矸石比例为1:4,制备的矿井充填材料矸石包裹性好,28 d强度为4.2 MPa,较净浆略降低;当净浆与矸石比例为1:6时,制备的矿井充填材料矸石包裹性差,28 d强度仅1.3 MPa.因此净浆与矸石最佳比例为1:4,即矸石最大用量占充填材料的80％,水泥占1.2％,粉煤灰占18.8％.
关键词：粉煤灰煤矸石复配技术抗压强度流动性
分类号：TQ170.9(硅酸盐工业)
资助基金：国家能源投资集团有限责任公司科技创新资助项目(GJNY-20-111)国家重点研发计划(2019YFC1904302)
论文发表日期：2023-11-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 154-160 )
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