矿山充填胶凝材料的研究及应用

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1、：中图分类号：ＴＱ１７２．９密级公开ＵＤＣ：６９１学校代码：１００８２＾ＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文矿山充填胶凝材料的研究及应用论文作者：刘满超指导教师：赵风清教授企业指导教师：谢红正高工申请学位类别：工程硕士学科、领域：化学工程所在单位：化学与制药工程学院答辩日期：２０１８年５月ClassifiedIndex：TQ172.9SecrecyRate：PublicizedUDC：691UniversityCode：

2、10082DissertationfortheMasterDegreeResearchandApplicationofBackfillingCementingMaterialforMineIndustryCandidate：LiuManchaoSupervisor:Prof.ZhaoFengqingEnterpriseSupervisor：SN.Engr.XieHongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringEmploy

3、er：CollegeofChemical&PharmaceuticalEngineeringDateofOralExamination:May,2018河北科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工．作所取得的成果３对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：指导教师签名Ａｌｔ年｛月戈曰

4、Ｍ年／月》曰河北科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留。并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阋和借阅本人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。□保密，在年解密后适用本授权书。＿本学位论文属于＊＃不保密＾“（请在以上方框内打十）学位论文作者签名：指导教师签名：心作年（月《曰〈月曰Ａ汸年Ｊｒｉ摘要胶结充

5、填成为当今矿山科学开采的重要组成部分，不仅可以有效地缓解或防止周围岩体移动和地表塌陷，还会实现矿产资源的可持续开发。然而高额的充填费用制约了胶结充填技术的应用。钢渣、粉煤灰和矿渣作为我国排放量较多的大宗工业废渣，具有潜在的胶凝活性，利用这些废渣制备胶凝材料具有节能、利废、环保等特点，成为胶凝材料研究的热点和发展趋势。本文基于协同作用的思想，考虑到地域差异和原材料的特点设计了钢渣-矿渣基充填胶凝材料和粉煤灰-矿渣基充填胶凝材料，旨在降低成本，提高充填效益。首先，以机械研磨和化学激发相结合的方法提高钢渣和矿渣的胶凝活性，利用脱硫石

6、膏、氯化钙、电石渣等助剂合理调控水化产物，强化水化过程，制备钢渣-矿渣基充填胶凝材料；并通过正交实验优化确定了钢渣-矿渣基充填胶凝材料适宜的物料配比为：钢渣35.5%、矿渣35.5%、硅酸盐水泥10%、矿物调控剂19%，胶凝材料28d抗压强度达到29.47MPa。借助XRD、SEM对胶凝材料水化产物和强度调控机理进行了分析，结果表明：对胶凝体系强度起到关键作用的物质为水化硅酸钙（C-S-H）凝胶和不同类型的高水产物（如AFt）。通过不同材料的合理搭配，强化了钢渣、矿渣水化过程，优化了水化产物构成。其次，借助活性激发和材料间的协

7、同组合效应，利用粉煤灰、矿渣粉、电石渣和复合激发剂制备粉煤灰-矿渣基充填胶凝材料；同时采用响应面设计优化法进行配方优化，得到粉煤灰-矿渣基充填胶凝材料的最佳配比为：粉煤灰60%、矿渣粉20%、电石渣10%、复合激发剂10%。借助XRD和SEM对胶凝材料水化产物进行了分析，结果表明：对体系强度起到关键作用的水化产物为水化硅酸钙（C-S-H）凝胶、水化铝酸钙（C-A-H）凝胶和钙矾石（AFt）。为了研究两种胶凝材料对尾砂的胶结效果，探讨了胶砂比、料浆浓度和养护龄期等因素对充填体强度的影响规律，结果表明：钢渣-矿渣基充填胶凝材料与尾

8、砂比为1:4～1:8，料浆浓度为67%～73%，充填体28d抗压强度达1.53～5.24MPa；粉煤灰-矿渣基充填胶凝材料与尾砂比为1:4～1:8，料浆浓度为67%～73%，充填体28d抗压强度达0.68～2.63MPa。适当调整物料配比，可以得到满足不同采空区充填要求的胶凝