采空区超细粉煤灰注浆充填材料正交试验 及回归分析

收稿日期:2017－03－21;修回日期:2017－04－18

基金项目:淮南市科技计划重大创新平台及高校创新人才团队专项（2017A055)

作者简介:庞建勇（1964－)，男，河北保定人，教授，博士，博士生导师，从事岩土工程方面的教学与研究工作三E-mail：pangjyong＠https://www.wendangku.net/doc/d814613395.html,

doi ：10.11988/ckyyb.20170283

2018，35（9)：103－108

采空区超细粉煤灰注浆充填材料正交试验

及回归分析

庞建勇,姚韦靖,王凌燕

（安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001)

摘 要:注浆法处理煤矿采空区，浆材的选择至关重要三通过正交试验的方法，测试大掺量超细粉煤灰条件下水泥粉煤灰注浆材料的各项物理力学性能，讨论了不同水固比二固相比二水玻璃掺量对浆液凝结时间二析水率二结石率以及不同龄期无侧限抗压强度的影响三结果表明：水固比对浆材各项性能的影响最为显著，固相比其次，水玻璃掺量最小;各配比浆液结石体28d 的抗压强度一般>1MPa，且后期强度仍持续增长，90d 强度较28d 强度提高了60%以上三通过曲线拟合的方法，得出抗压强度随配比的回归公式和随龄期的预测公式，为工程注浆施工提供参考依据三关键词:注浆材料;超细粉煤灰;正交试验;强度预测;煤矿采空区

中图分类号:TU502 文献标志码:A 文章编号:1001－5485(2018)09－0103－06

1 研究背景

由于我国大量开发煤炭资源，多年的开采已经或正在形成大面积的采空区，而最理想的处理方法即为注浆充填法，其实质是将具有胶结性能的材料利用注浆设备注入到地层裂隙或孔洞中，将原松散的土粒或破碎岩石裂隙胶结成整体，形成具有强度较高二防水抗渗性强和化学性能稳定的结石体，以达到充填加固或堵水之目的[1]三但采空区注浆不同于通常的岩土体注浆，后者往往以加固和防渗为主，前者却以充填采空区及其上覆岩土体裂隙为目的，加固机理以充填和压密为主，对注浆材料的强度和细度要求较低，因而浆材以水泥粉煤灰为主，或因地制宜，使用水泥黄土或水泥黏土降低成本，来适应大面积采空区的充填要求[2]三

对采空区注浆材料的研究，童立元等[3]探讨了

大掺量粉煤灰浆材不同水灰比二固相比及外加剂对材料各项性能的影响;李喜林等[4]选择水泥二粉煤灰二砂和细石混合浆液作为注浆材料，并给出最佳配比;刘国正等[5]定量分析了粉煤灰二膨胀土和硅粉对注浆结石体抗压强度的影响，并得出最优配比;谷

天峰等[6]就地取材研制出水泥－黄土注浆材料，分

析了影响浆液性质的因素和固化机制;赵爱莉等[7]制备出泡沫轻质土新型注浆材料，对其水稳性和抗冻性进行试验同时给出配比范围三

随着对浆材的研究不断深入，人们逐渐认识到将注浆基材颗粒磨细是有效改善浆材性质的手段之一，利用不同的活性细掺料以优化颗粒级配，制备高性能的注浆材料得到广泛的研究[8－9]三但将粉煤灰磨细应用于采空区的充填却少有学者关注三因而，本文研究超细粉煤灰注浆材料，测试在大掺量条件下浆材的各项物理性能，并通过回归分析得出浆液结石体的强度预测公式，为工程应用提供重要的参数三

2 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

试验采用42.5级普通硅酸盐水泥;水玻璃为一

般市场产品，模数2.4~3.4，质量浓度30?~45?'Be;粉煤灰采用淮南某公司提供的超细粉煤灰，是经一般粉煤灰分级二筛选而来，粒径<32μm，比表面积?700m 2/kg，相比于一般粉煤灰其细度较细，比表面积较

大，主要化学成分及性能见表1，实物如图1所示三表1 超细粉煤灰化学成分及性能指标

Table 1 Chemical components and performance indicators of ultra-fine fly ash

基本化学组成/%

SiO 2

Al 2O 3Fe 2O 3CaO MgO Na 2O SO 3烧失量密度/

（g四cm －3)细度（0.045mm 方孔筛筛余)/%

需水量比/%比表面积/（m 2四kg －1)58.48

27.69

4.48

2.99

0.77

3.83

1.0

0.76

2.26

?1

?95

?700

第35卷第9期长 江 科 学 院 院 报

Vol.35 No.9 2018年9月

Journal of Yangtze River Scientific Research Institute Sep.2018

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