矸石散体材料注浆扩散研究：提高充填体力学性能

"矸石固体充填散体材料注浆扩散试验研究" 本文是关于矿业工程领域的一项科研工作，主要探讨了如何通过注浆扩散技术提高矸石散体材料的胶结充填体的整体性和力学性能。研究的核心在于理解并优化注浆过程，以形成强度高、整体性好的胶结体。作者们运用了幂律流体流变方程和渗流运动方程来建立柱形扩散理论模型，这一模型能够描述浆液在矸石散体材料中的扩散行为。 首先，他们采用COMSOL Multiphysics软件进行数值模拟，发现浆液扩散半径与材料的孔隙率、水灰比以及注浆压力有直接的正相关关系。这意味着这些因素对浆液的扩散效率和最终形成的胶结体质量有着显著的影响。孔隙率决定了浆液能渗透到材料内部的程度，水灰比则影响浆液的粘度和固化效果，而注浆压力则是推动浆液填充孔隙的关键因素。 接下来，研究人员设计了正交试验，针对不同粒径级配的矸石散体材料进行注浆扩散实验。实验结果显示，在特定条件下，即压实力为0.8 MPa，矸石粒径级配方案为A1，水灰比为0.5：1时，3天后胶结体的强度可以达到3.23 MPa，21天后则可提升至6.28 MPa，21天的平均弹性模量高达19 425.4 MPa。这表明在优化的工艺参数下，胶结体的强度和弹性模量均得到了显著提升，有利于提高充填体的稳定性和承载能力。 值得注意的是，胶结体的抗压强度在早期养护阶段增长较快，这表明注浆扩散过程对于初期强度的形成至关重要。这些实验数据和分析为今后在实际矿井中选择合适的注浆参数提供了依据，有助于提升煤矿固体废物利用的效率，减少环境污染，同时增强矿井的安全性。 该研究通过理论建模、数值模拟和实验验证，深入研究了矸石散体材料注浆扩散的规律，为煤炭生态保护开采产业技术的发展做出了贡献。未来的研究可能进一步探讨不同材质和环境条件下的最佳注浆策略，以实现更高效、环保的矿产资源开采。