胶结充填体强度特性试验研究

张金¹，马聪^2,3，金爱兵^2,3，陈帅军^2,3

1. 山东金鼎矿业有限责任公司2. 北京科技大学土木与资源工程学院3. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

摘 要：胶结充填体强度特性对采矿安全具有十分重要的影响。以山东金鼎矿业胶结充填体为研究对象,对该矿尾砂及3种胶固料物理性质、强度特性进行了分析;在此基础上,以2号胶固料为胶结材料,设计了1∶3.5,1∶3.8,1∶4和1∶6共4种配比,54%、52%和50%共3种浓度料浆制作的胶结充填体试样,单轴抗压强度、扫描电镜以及X射线衍射分析试验。结果表明:（1）金鼎矿业3种胶固料强度主要受硬石膏掺入量影响,硬石膏会使胶固料水化反应比较完全,从而使得其强度相对较高,强度与硬石膏掺入量正相关;（2）尾砂细度以及充填料浆浓度对于充填材料静力学强度有明显影响;（3）由于纤维状、针状和放射状的钙矾石相互搭接穿插包裹在C—S—H凝胶和尾砂中,形成了稳定的水化产物,但由于全尾砂粒度很细,骨料分布稀疏且料浆浓度较低,导致试样强度不高,料砂比1∶4、浓度54%以上的尾砂充填体才能基本满足60d强度3MPa的要求。

关键词：胶结充填体;强度特性;扫描电镜;X射线衍射;