煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究

游少洋, 黄杰, 马吉庆, 罗实. 煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究[J]. 矿产保护与利用, 2023, 43(1): 148-154. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.07.001
引用本文: 游少洋, 黄杰, 马吉庆, 罗实. 煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究[J]. 矿产保护与利用, 2023, 43(1): 148-154. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.07.001
YOU Shaoyang, HUANG Jie, MA Jiqing, LUO Shi. Study on Compressive and Flexural Properties of Red Mud/Fly Ash Filling Material for Coal Mine[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2023, 43(1): 148-154. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.07.001
Citation: YOU Shaoyang, HUANG Jie, MA Jiqing, LUO Shi. Study on Compressive and Flexural Properties of Red Mud/Fly Ash Filling Material for Coal Mine[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2023, 43(1): 148-154. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2023.07.001

煤矿井用赤泥/粉煤灰充填材料的抗压抗折性能研究

  • 基金项目: 贵州省科技计划项目 ([2019]1411、[2019]2841)
详细信息
    作者简介: 游少洋(2002—),男,本科生,E-mail:2912326086@qq.com
  • 中图分类号: TD853.34

Study on Compressive and Flexural Properties of Red Mud/Fly Ash Filling Material for Coal Mine

  • 以赤泥为主要原料制备煤矿井充填材料,研究了激发剂种类及其掺量、粉煤灰掺量、水泥掺量及加水量对充填材料抗压强度、抗折强度的影响。研究表明:激发剂A(主要成分为木质苯磺酸钙,用量为赤泥干基的0.5%)对充填材料的激发效果最为显著;且在一定条件下抗压、抗折强度下随粉煤灰添加量增加呈先增大后减小的变化趋势;随水泥添加量的增加逐渐增大。通过各方面试验得出最优强度为:28 d抗压强度为1.30 MPa,抗折强度为0.71 Mpa,满足相关充填指标。经过浸出毒性检验,结果表明赤泥基填充材料中重金属元素均达标。

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  • 图 1  拜耳法赤泥XRD图谱

    Figure 1. 

    图 2  不同激发剂对抗压强度的影响

    Figure 2. 

    图 3  不同激发剂对抗折强度的影响

    Figure 3. 

    图 4  激发剂掺量对抗压强度的影响

    Figure 4. 

    图 5  激发剂掺量对抗折强度的影响

    Figure 5. 

    图 6  粉煤灰添加量对抗压强度的影响

    Figure 6. 

    图 7  粉煤灰添加量对抗折强度的影响

    Figure 7. 

    图 8  水泥添加量对抗压强度的影响

    Figure 8. 

    图 9  水泥添加量对抗折强度的影响

    Figure 9. 

    图 10  加水量对抗压强度的影响

    Figure 10. 

    图 11  加水量对抗折强度的影响

    Figure 11. 

    图 12  养护28 d最佳方案样品强度

    Figure 12. 

    图 13  填充材料XRD图谱

    Figure 13. 

    表 1  赤泥的主要化学成分

    Table 1.  Main chemical composition of red mud /%

    成分Al2O3Fe2O3SiO2CaONa2OTiO2Ga2O3其他灼减
    含量20.7320.7417.1915.856.395.290.00445.518.3
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    表 2  粉煤灰的化学成分

    Table 2.  Chemical composition of fly ash /%

    成分SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOC
    含量46.0928.089.613.132.744.39
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    表 3  矿井水的化学成分

    Table 3.  Chemical composition of mine water /(mg·L−1)

    COD总磷pHSS氨氮总氮氟化物硫化物六价铬石油类
    24913.42.7810623.250.92.410.010.0090.72
    319512.11.131.710.026300.313920.080.002950.004710.0004
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    表 4  赤泥基填充材料毒性浸出结果

    Table 4.  Toxicity leaching results of red mud based filling materials /(mg·L−1

    总锰总铁
    NDNDNDNDNDNDNDNDNDND
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出版历程
收稿日期:  2022-11-09
刊出日期:  2023-02-15

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