优化试验：矸石膏体粗集料级配对力学性能影响

"矸石膏体粗集料级配优化试验研究" 本文主要探讨了在煤矿开采过程中，使用矸石膏体作为填充材料的一种优化方法，重点在于改善粗集料（粒径5~25mm的矸石）的级配，以提高其力学性能和可泵性。在矸石膏体充填开采中，粗集料占据了总质量的30%~40%，其级配直接影响到整体结构的稳定性和经济效益。 试验基于Talbol理论进行了连续级配设计，这是一种数学模型，用于模拟颗粒混合物的级配分布，以达到最佳性能。通过调整Talbol幂指数，研究人员制备了不同级配的矸石膏体浆料，并对其可泵性进行了测定。同时，将浆料制成试样，经过标准养护28天后，对试样进行单轴压缩试验，以评估其抗压强度和弹性模量等力学特性。 研究发现，当矸石、粉煤灰、水泥的质量比分别为62.5%、29.2%和8.3%，且粒径0~5mm的矸石占总质量的40%时，随着Talbol幂指数的增加，浆料的坍落度和扩展度起初增加，随后降低；泌水率则持续增加。同样，膏体试样的抗压强度和弹性模量也呈现出先增大后减小的趋势。 通过综合考虑可泵性和力学性能，研究人员确定Talbol幂指数为0.5时的级配为最优。在这种情况下，粒径为5~10mm、10~15mm、15~20mm和20~25mm的矸石分别占总质量的37.9%、8.5%、7.2%和6.4%，这种级配方案可以显著提升矸石膏体的综合性能，有利于矿山的充填作业和结构稳定性。 关键词：矸石膏体；粗集料；级配优化；可泵性；力学特性 本研究对于煤矿开采中的环境保护和资源再利用具有重要意义，通过优化粗集料级配，可以实现更高效、经济且环保的煤矿填充工艺。同时，这种方法也为其他类似固体废弃物的处理提供了参考，可能适用于建筑、道路建设等领域，实现废弃物的有效利用和环境改善。