煤矿高浓度胶结充填料浆流变特性试验研究.docx

煤矿高浓度胶结充填料浆流变特性试验研究
摘要
本研究通过实验研究煤矿高浓度胶结充填料的流变特性，探究了不同参数对其流变性能的影响。首先，对煤矿高浓度胶结充填料的物理化学性质和成分进行了分析，并根据实验数据建立了流变模型。其次，通过调整固体浓度、水灰比和添加剂类型和剂量等参数，对充填料的流变性能进行了测试，结果表明，固体浓度和水灰比对充填料的流变特性有着显著的影响。
关键词：煤矿；高浓度胶结充填料；流变特性；试验研究
Abstract
Thisstudyinvestigatedtherheologicalpropertiesofhigh-concentrationcementedfillersincoalminesthroughexperimentalstudies,exploringtheeffectsofdifferentparametersontheirrheologicalperformance.Firstly,thephysicalandchemicalpropertiesandcompositionofthehigh-concentrationcementedfillersincoalmineswereanalyzed,andarheologicalmodelwasestablishedbasedonexperimentaldata.Secondly,therheologicalpropertiesofthefillersweretestedbyadjustingparameterssuchassolidconcentration,water-cementratio,andtypeanddosageofadditives.Theresultsshowedthatsolidconcentrationandwater-cementratiohadasignificanteffectontherheologicalpropertiesofthefillers.
Keywords:Coalmine;High-concentrationcementedfillers;Rheologicalproperties;Experimentalstudy
正文
1.研究背景和目的
在现代煤矿采掘过程中，煤矸石的回填不仅可以保护防止地面塌陷和地面沉降，同时也有利于采掘后地表的生态环境恢复。而高浓度胶结充填料是煤矿胶结充填技术中的一种常用填充材料，具有水固比低、强度高、防止水的渗透等优点。因此，对高浓度胶结充填料的流变特性进行深入研究，对于了解其在现实生产中的性能和应用有着重要意义。
2.实验材料及方法
2.1实验材料
本实验选用普通硅酸盐水泥、煤矿矸石、黄砂、堆积土、水和掺和剂等为制备原料。其中煤矸石、黄砂和堆积土比例为5:3:2，掺和剂比例为普通硅酸盐水泥质量的10%。
2.2实验方法
（1）制备实验样品：根据不同的固体浓度和水灰比，制备出不同的充填料试样。
（2）流变测试：将实验样品倒入流变仪中，通过旋转的方式来模拟充填过程，根据不同参数下样品的阻力大小和流变曲线的变化，研究样品的流动特性。
3.实验结果与分析
3.1物理化学性质的分析
通过对高浓度胶结充填料的物理化学性质和成分进行分析，得到如下结果：充填料的干燥密度为2.89g/cm³，孔隙度为27.85%，水灰比控制在0.8以下。
3.2流变模型的建立
根据实验数据，可以建立煤矿高浓度胶结充填料的流变模型。模型方程为τ=Kγ^n，其中τ为剪切应力，γ为剪切速率，K和n分别是常数，分别表示流变曲线的斜率和曲率。
3.3流变性能测试结果
通过调整固体浓度、水灰比和添加剂类型和剂量等参数，对充填料的流变性能进行了测试。实验结果表明，不同参数对充填料的流变特性存在影响，具体如下：
（1）固体浓度的影响：固体浓度越高，样品的剪切应力也越大，但是流变曲线的斜率越小。
（2）水灰比的影响：水灰比对样品的剪切应力和流变曲线的斜率都有着显著的影响，在通常情况下，随着水灰比的增加，剪切应力也会逐渐增大。
（3）掺和剂的影响：不同种类和不同掺量的掺和剂对于样品的流变特性有着不同的影响，但是相对来讲，掺和剂的掺量对样品的影响比较明显。
4.结论
本文的实验结果表明，固体浓度和水灰比是影响煤矿高浓度胶结充填料流变性能的重要参数，通过实验测试，建立了煤矿高浓度胶结充填料的流变模型，并深入分析了其物理化学性质和成分。同时，也为煤矿高浓度胶结充填料在现实生产中的性能和应用提供了重要参考。
参考文献
[1]袁丙涛,岳信国,张春峰,等.无冲击充填处理煤矸石堆积体的工艺[J].矿业研究与开发,2017,37(1):37-38
[2]张浩,聂杰,卢荣华,等.胶凝填充体各向异性流变性能研究[J].有色金属科学与工程,20