矸石胶结充填体优化实验：力学性能与成本效益

本文主要探讨了在特定煤矿工程地质条件下，对矸石胶结巷旁充填体的力学性能进行实验研究。作者针对矿井留巷问题，目标是寻找一种承载性能优良、可缩性好且成本效益高的充填材料。通过实验优化，他们确定了水泥、粉煤灰、砂石、矸石骨料和水的最佳配比，即水泥：粉煤灰：砂石：矸石骨料：水=3.7：1：3.8：29.6：9.5，并加入1.2%的整体质量的早强剂，以增强早期强度。 实验结果显示，4天龄期的充填体试件强度达到6.9MPa，14天龄期强度提升至11.8MPa，显示出良好的力学强度发展。平均弹性模量在14天龄期内高达1900.9MPa，这意味着材料具有较高的刚度。此外，该充填体表现出较强的可缩性，能够在承受压力时保持一定的变形，但压缩破坏后仍保留相当高的残余强度，体现出其良好的承载能力和稳定性。 在三轴压缩条件下进行的测试进一步证实了充填体的力学性能，即使在受到较大压力后，其压缩破坏后的残余强度足以支撑后续的荷载。这对于保证矿井巷道的安全性和稳定性至关重要，同时也有助于降低矿产开采过程中的成本。 这项研究不仅提供了实用的充填材料配方，也为煤炭行业的巷道支护技术提供了科学依据。它对于提高矿井施工效率，减少资源浪费，以及保障矿工安全具有实际意义。未来的研究可能进一步探索如何通过改进工艺或添加其他添加剂来进一步优化这种充填体的性能。这项研究在煤炭工程领域具有重要的应用价值和理论贡献。