金属矿山

作者：张嘉勇,邱艳兵,崔啸,郭立稳,郑庆学,武建国,关联合

单位：1. 华北理工大学应急管理与安全工程学院,河北 唐山 063210;2. 河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北 唐山 063210;3. 开滦(集团)有限责任公司,河北 唐山 063000

关键词：充填材料,采空区减沉,瓦斯封存,力学性能,渗透特性,响应面法,

为解决采空区垮落和瓦斯扩散问题,分别选用矿渣、粉煤灰和水泥作为充填材料的骨料、细料和胶结剂,采用响应面法(Response Surface Method,RSM)设计配比试验,以质量浓度、材料比例和矿渣粒径作为单因素影响因子,材料流动性、抗压强度和渗透率为响应目标值,分析料浆质量浓度、材料比例和矿渣粒径对充填材料流动性、抗压强度和渗透性能的影响规律,并建立非线性回归方程,优化多目标条件下的充填材料配比。研究结果表明:① 粉煤灰的火山灰效应会影响充填材料的水化反应进程,随着粉煤灰比例增大,各龄期的抗压强度先增大后减小,各龄期的渗透率增大;② 矿渣表面粗糙,密度变化较大,在养护后期,随着矿渣粒径增大,材料抗压强度先增大后减小,材料渗透率减小;③ 充填材料的最佳材料配比为水泥∶粉煤灰∶矿渣= 1 ∶3 ∶5,其中料浆质量浓度为80%,矿渣粒径为5~10mm;④ 该配比条件下的充填材料浆体流动度为20. 5 cm,14 d 渗透率为0. 021×10-14 m2,14 d 抗压强度为22. 2 MPa。研究成果为采空区减沉与瓦斯封存协同治理提供了基础参数和理论依据。

来源：2024年第9期

《金属矿山》期刊编辑部

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