煤田地质与勘探

作者：马砺, 杜素, 张照允, 王慧, 赵亮, 张波,

关键词：大掺量粉煤灰, 无机固化泡沫, 抗压强度, 水化反应, 采空区堵漏,

煤矿采空区漏风是引发煤火灾害的重要原因，传统充填堵漏材料易干裂，流动性差，成本高，因此研发出有效充填封堵漏风通道的新型材料十分必要。通过单因素变量法，以材料流动度、初凝时间、抗压强度为指标进行配比优选，研发出大掺量粉煤灰无机固化泡沫充填堵漏新材料。同时，利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电镜表征材料的水化过程。结果表明∶基于泡沫均匀度、发泡倍数、半衰期及析水率等参数，优选出十二烷基硫酸钠(SDS)∶辛癸基葡糖苷(APG)=1∶1，黄原胶(XG)∶瓜尔胶(GG)=1∶1的水基泡沫。研发的大掺量粉煤灰无机固化泡沫，其初凝时间与粉煤灰掺量、水灰比、泡沫掺量成正比；流动度与水灰比成正比，与粉煤灰掺量成反比，随泡沫掺量增加先上升后缓慢降低；抗压强度随粉煤灰掺量增加呈先增加后减小趋势，与水灰比和泡沫掺量呈反比关系。综合评价指标确定粉煤灰掺量为60%、水灰比为0.6、泡沫与复合浆液体积比为1∶1时，材料流动度好，为15.9 cm，初凝时间适中，为5 h，抗压强度高，28 d达到1.5 MPa。该材料的水化产物是钙矾石(AFT)以及C－S－H凝胶，由水泥先发生水化反应生成Ca(OH)2，后与粉煤灰反应生成AFT及C－S－H凝胶，提高了大掺量粉煤灰无机固化泡沫抗压强度，能够适应采空区堵漏的要求。

来源：2023年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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