煤矸石混凝土巷旁支护充填材料的试验研究.pdfVIP

文章编号：1007—046X(2014)06—0023—03 固废利甩 煤矸石混凝土巷旁支护充填材料的试验研究 ExperimentalStudyofGangueConcreteasSupportFillingMaterialforTunnelWall 王斌云，薛凯旋，杨 翔，杨 国良。朱 祥 (镇江建科建设科技有限公司，江苏 镇江 212004) 摘 要：为 了降低矿山充填成本，必须解决煤矸石、钢渣大量堆积而危害坏境的问题。本试验以水泥、矿渣为主要 胶凝组分，钢渣为充填细集料 、煤矸石为充填粗集料制备充填材料 ；同时借助扫描 电镜 (sEM)对其水化产 物组成和微观结构进行观察。结果表明：该充填料具有 良好的流动性 ，保水性好、不泌水，早期强度高， 后期强度稳定 ，28d抗压强度达到15．3MPa，满足矿 山充填要求。 关键词：煤矸石混凝土 ；钢渣；巷旁支护材料 ；充填 中图分类号 ：TD849+．5TU528．53 文献标 志码 ：A 0 前 言 炉料公司生产的矿渣微粉，比表面积为 459m ／kg；水泥 是由山水集团提供42．5R硅酸盐水泥；煤矸石来自山东级 沿空留巷技术是一门可以很大程度地提高矿井经济效 索煤矿；水为自来水。其主要化学成分见表 1。 益的实用技术1【．。其关键在于沿空一侧巷旁支护材料的选 表 1 原材料化学组成 ％ 择。目前最为先进的巷旁支护材料大都采用高成本的水泥 或高水材料，直接影响着矿山经济效益 3【】。实践表明， 一 般总成本的70％一80％的费用都用于充填材料4[】。因此， 研制力学性能优良、价格低廉并便于实现机械化的充填材 料是应用充填支护的关键。 煤矸石是采煤过程中排放出的固体废弃物，目前我国 1．2 试验方法 煤矸石的堆存量已超过30亿t，形成了1500多座矸石山， 1．2．1 试验过程 占地约 1．1m25【】，而且每年以近2亿t的速度增长。煤矸 采用30％水泥、40％矿渣、30％粉煤灰来制备充填胶 石的综合利用已经引起了国内外学者的关注6【_-o】。钢渣是 凝材料；将钢渣在球磨机中粉磨至 95％的颗粒粒径 炼钢过程中产生的废渣，梁建军等人l【l】研究了利用钢渣 0．63mm，30％的颗粒粒径 0．08Inm，制备充填细集料； 等体积全部或部分替代普通混凝土中的集料进行钢渣混凝 将煤矸石破碎成小块 (平均粒径在5～20mil1)制备充填粗 土配制，并对其力学性能进行了试验研究。基于煤矸石和 集料。基于前期试验的探索，根据JGJ55—200o《普通混凝 钢渣的固有特性，本文利用水泥、矿渣为主要胶凝组分， 土配合比设计规程》设计混凝土强度等级为C20(胶凝材料 钢渣和煤矸石为充填集料制备充填材料，研究矸石混凝土 用量为320kg／m、用水量为240kgm／、细集料率为38％) 巷旁支护充填材料物理力学性能。 级为基准。固定用水量为240kg／m3、细集料率为38％研 究胶凝材料用量对其性能的影响；固定胶凝材料用量为 1 试 验 320kg／m、细集料(钢渣)率为38％，研究用水量对其性能 的影响；固定胶凝材料用量为 320kg／m3、用水量为 1．1试验原材料 240kg／m3，研究细集料率对其性能的影响。采用150mm 试验所用钢渣取自济南钢铁集团；矿渣采用济南鲍德 ×150mm×150mm混凝土试模成型．试块成型后放入温