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1、沿空留巷巷旁充填材料配置及力學(xué)性能分析摘要：通過采川正交試驗(yàn)，調(diào)幣基礎(chǔ)配比屮充填材料的含量，分析不同組分在不同時期對充填材料抗壓強(qiáng)度及塌落度的影響，最終確定一組最佳配比，使K能較好的滿足沿空留巷巷旁支護(hù)要求，關(guān)鍵字：正交試驗(yàn)；抗壓強(qiáng)度；塌落度；最佳配比1引言沿空留怨不僅能夠提高煤炭回收率，延長礦井服務(wù)年限，還能減少駐道掘進(jìn)量，縮短采掘接替時間，防治孤島工作面的產(chǎn)牛.，M時還能充分利用地面廢棄矸石，防止地面矸石對環(huán)境的污染，為煤礦的安全高效生產(chǎn)帶來了巨人的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。上世紀(jì)50年代沿空留巷在我國實(shí)施以來，很多學(xué)者專家進(jìn)行了人景深入的
2、研究，0前沿空留巷巷旁支護(hù)方式主要冇水泥蕪充填，矸石帶充填，高水材料充填等，但存在著成本高，勞動力大，強(qiáng)度達(dá)不到支護(hù)要求等缺點(diǎn)，膏體充填材料能較好的滿足上述缺點(diǎn)，但H前沒冇明確的配比，木文通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，最終確定一組最佳配比方案，使其不僅能較好的滿足支護(hù)要求，還能降低成木，在現(xiàn)場巾得到了很好的使HJo2充填材料組分選擇在采礦過程巾，充填到采場或采空區(qū)的砂、石或其他物料統(tǒng)稱為充填材料。常用充填材料的組份可以分為三人類：惰性材料、膠凝材料和改性材料。合理選擇充填材料纟II分的原則足來源要廣、成本要低，而且最好還能解決礦山企業(yè)的排污問題。在此選
3、擇Y水泥作為膠凝材料，粉煤灰作為冇膠凝性能的活性混合材料，煤矸石，河砂作為惰性材料，并加入丫其他改性材料，按照一定配比制成巷夯充填材料。3充填材料配比試驗(yàn)3.1試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)室試驗(yàn)的主要設(shè)備為MTS815.03電液伺服巖石試驗(yàn)系統(tǒng)。它是目前國內(nèi)大陸配置最高、性能最先進(jìn)、在國際上最受認(rèn)可的巖石力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。系統(tǒng)的基本試驗(yàn)功能：①巖石平軸壓縮試驗(yàn)(UniaxialCompressionTest)；②巖石三軸壓縮試驗(yàn)(TriaxralCompressionTest)；③巖石孔敝水壓試驗(yàn)(PoreWaterPressureTes
4、t);④巖石水滲透試驗(yàn)(WaterPermeabilityTest)。MTS815.03電液伺服巖石試驗(yàn)系統(tǒng)完全可以滿足咅體膠結(jié)充坡材料試驗(yàn)的要求。圖1MTS815.03伺服試驗(yàn)系統(tǒng)3.2試驗(yàn)方案本文選擇試驗(yàn)材料分別為水泥，粉煤灰，矸石粉，河砂，石子，外摻劑等，調(diào)整基礎(chǔ)配比中充填材料的含暈，采川正交試驗(yàn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)方案的設(shè)計。選取因素為粉煤灰對水泥相對川暈、矸石粉在怡性材料屮的含量、平強(qiáng)劑川景和質(zhì)景濃度，根據(jù)基礎(chǔ)配比各調(diào)整出三個水下進(jìn)行試驗(yàn)方案的沒計。各因素和水平見表2。試驗(yàn)采用3個水平、4個因素的正交試驗(yàn)，對應(yīng)的正交表是L9（34）,
5、表示該方案要做9次試驗(yàn)。每種配比試驗(yàn)材料混合攪勻V；，按照《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)萬法》屮的規(guī)定方法測試育體巷旁充填材料的坍落度。表2因素與水平因素粉煤灰（％）質(zhì)量濃度（％）矸石粉摻望；（％）早強(qiáng)劑用量（％）記號ABCD上水平（1）2780131.2基準(zhǔn)水（2）3781151.4下水平（3）4782171.6表3正交實(shí)驗(yàn)參數(shù)表編號水灰比粉煤灰早強(qiáng)劑減水劑11(0.40)1(10%)3(3%)2(1.5%)22(0.42)1(10%)1(2%)1(1%)33(0.44)1(10%)2(2.5%)3(2%)41(0.40)2(15%)2(2
6、.5%)1(1%)52(0.42)2(15%)3(3%)3(2%)63(0.44)2(15%)1(2%)2(1.5%)71(0.40)3(20%)1(2%)3(2%)82(0.42)3(20%)2(2.5%)2(1.5%)93(0.44)3(20%)3(3%)1(1%)4試驗(yàn)結(jié)果分析4.1試驗(yàn)試件強(qiáng)度試驗(yàn)的試塊選用15cmxl5cmxl5cm的標(biāo)準(zhǔn)金屬模具制作，對Id、4d、7d、14d齡期的強(qiáng)度進(jìn)行考核，每個齡期3個試塊。試塊做好后置于養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，到達(dá)齡期后用巖石取芯機(jī)加工出直徑x高度=50mmx100mm的圓杜體試件，在MTS巖石何
7、服試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)。取得的試驗(yàn)川標(biāo)準(zhǔn)試件如圖2所示。從照片可以看出，宏觀上7d齡期的試件明顯比Id、4d齡期的的試件形狀規(guī)則、表面光滑，說明隨著齡期的增人，充填材料內(nèi)部水化凝結(jié)效果越來越好，其強(qiáng)度指標(biāo)越來越人，取得試件的表面變得越米越光滑。⑻Id齡期（b）4d齡期（c）7d、14d齡期圖2各齡期試件4.2單軸抗壓強(qiáng)度與坍落度試驗(yàn)得出的坍落度和單軸抗壓強(qiáng)度結(jié)果如表4所示。表4試驗(yàn)試塊坍落度與單軸抗壓強(qiáng)度（方案一）沒計矩陣單軸抗壓強(qiáng)度（MPa）坍落度（cm）記號ABCDId4d7d14d111112.76.93310.38911.78422212
8、221.8815.3375.7629.30323313331.8946.139.19111.54212.5421231.994.7988.1588.95325522311.7374.3558.
