煤炭工程

作者：罗文,杨增福,李岚,等

单位：国能神东煤炭集团有限责任公司

关键词：矸石粗颗粒, 充填开采,流变特性, 单轴抗压强度, 应力应变行为, 能量演化,

为探究矸石中粗颗粒含量对充填材料流变特性及力学性能的作用机制，运用流变仪开展充填料浆流变试验，借助万能压力机测试充填体力学性能，获取了充填材料的流变特征参数、单轴抗压强度及应力-应变行为，并基于能量守恒理论剖析其能量演化特征。研究结果表明：矸石粗颗粒含量对充填料浆的流变行为影响显著。屈服应力随粗颗粒含量增加呈先降低后升高趋势，当粗颗粒含量从10%增至30%时，屈服应力最大降幅达55. 51%，随后逐渐回升；塑性黏度与粗颗粒含量呈显著负相关，最大降幅为38. 56%。在力学性能方面，充填体单轴抗压强度随粗颗粒含量增加遵循先增大后减小的规律，转折点位于20%处；在7、14、28d的养护龄期下，抗压强度最大提升幅度分别为9.09%、16.67%和35.60%。微观分析表明，适量粗颗粒可优化基体颗粒级配，提升密实度，缩短应力-应变曲线压密阶段；过量粗颗粒则导致孔隙率增加，压密过程延长。能量分析显示，总应变能与耗散能随粗颗粒含量增加呈先降低后升高趋势，转折点介于20% ~30%之间；峰值弹性能变化规律与单轴抗压强度一致，表明合理控制粗颗粒掺量有助于提升充填体储能能力。研究结果为煤矿充填开采中充填材料的科学配比与性能优化提供了理论依据和实践参考。

来源：2025年第5期

《煤炭工程》期刊编辑部

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