橡胶-粉煤灰基矿井底板裂隙注浆材料性能的试验研究

目前针对千米深井高水压、易突水等难题,提出了"疏水降压、注浆加固"矿井防治水技术,这要求注浆材料具有"高强度、强稳定、易流动、低成本"等性能."高强度"可以通过添加纳米增强材料来达到;"强稳定"可以通过优选易固结、难分散原材料,调整拌和条件来实现;"稳流动"可以通过调整添加原料粒径,增加界面摩擦性来实现;"低成本"可以选用现存亟待处理的大规模工矿固废产物,辅以少量添加剂来实现.针对存在的上述问题,以注浆加固煤层底板为目标,以大规模利用工矿废弃物为方向,通过利用废弃轮胎橡胶颗粒、粉煤灰与黏土为主体材料,辅以少量外加剂,采用正交试验方法,对固废注浆充填材料的基础性能开展试验研究.分析了不同橡胶颗粒掺量与外加剂的影响,得出了其对注浆结石体的流动度、力学性能、矿井水环境下稳定性、抗渗性能与微观结构性能的影响.研究结果表明:当橡胶颗粒掺量为 20%、粉煤灰掺量 65%、黏土掺量 15%,纳米二氧化硅掺量为固体粉料掺量的 1%时,注浆浆体的流动度为 293 mm,注浆结石体的 28 d抗压强度为 11.7 MPa,结石体的抗渗压力为 0.8 MPa,所得试验结果能够满足现场注浆加固需求,对大规模底板裂隙注浆加固具有科学的参考价值,也对规模化利用固废产物提供了参考.