林海等：短壁连采连充式胶结充填采煤技术应用研究 5 水泥比表面积为741.2m2kg,其主要矿物成 石英；图中不规则颗粒主要为硅酸钙，轮廓清 分、微观结构和粒径分布如图5所示.由图可 晰，棱角明显，而球状颗粒为玻化微珠，说明该 知，水泥颗粒粒径主要分布在5~35m左右，其 水泥中掺有部分粉煤灰，这些微珠也具有一定 主要成分为硅酸钙、褐闪石、熟石膏、方解石和 水化活性 60 57.0 (a) 50 0 30 20 17.8 12.1 8.8 4.2 0 Gypsum Calcium Calcite Quartz Brownmiller silicate Mineral composition 100 s10 (c)Incremental Cumulative 8 6 60 40 20 0.01 0.1 1.0 10 100 1000 Particle size/um 图5水泥.(a)矿物成分：(b)微观结构：(c)粒径分布 Fig.5 Cement:(a)mineral composition;(b)microstructure;(c)particle size distribution 2.2充填材料强度与流动特性研究 强度和流动性能.图6为不同影响因素下充填体 结合充填材料性质，设计单因素配比试验，研 龄期强度发展曲线，图7为不同不同影响因素下 究不同水泥、粉煤灰含量和料浆浓度下充填材料 料浆的塌落度和泌水率 10 a 10b 10 ⊙ 6 6 6 2 一-14%-0-12% -m-18%--15% -画-82%-0-80% 一4一10%一*一8% 一4一】2%一零一9% 一4一78%--76% 0 0 0 13579 14 28 13579 14 28 13579 14 28 Time/d Time/d Time/d 图6充填体龄期强度.(a)不同质量分数的水泥：(b)不同质量分数的粉煤灰：(c)不同质量分数的料浆 Fig.6 Age strength of the filling body:(a)different mass fractions of cement;(b)different mass fractions of fly ash;(c)different mass fractions of slurry 由图6可知，随着水泥、粉煤灰含量和料浆浓 填体后期强度增长，料浆浓度增加对充填体强度 度增加.充填体强度不断增加.水泥含量增加后， 影响最为明显，当料浆的质量分数为76%时，28d 充填体强度稳步增长，粉煤灰含量增加有利于充 强度仅为6.07MP:充填体强度发展分为三个阶段，水泥比表面积 为 741.2 m2 ·kg– 1 ，其主要矿物成 分、微观结构和粒径分布如图 5 所示. 由图可 知，水泥颗粒粒径主要分布在 5～35 μm 左右，其 主要成分为硅酸钙、褐闪石、熟石膏、方解石和 石英；图中不规则颗粒主要为硅酸钙，轮廓清 晰，棱角明显，而球状颗粒为玻化微珠，说明该 水泥中掺有部分粉煤灰，这些微珠也具有一定 水化活性. 0 10 20 30 40 50 60 Mineral composition Calcium Calcite Quartz Brownmiller silicate Gypsum 17.8 4.2 8.8 57.0 12.1 (a) Mass fraction/ % (b) Vitrified beads Calcium silicate 100 μm 10 8 6 4 2 0 0.01 0.1 1.0 10 Particle size/μm Cumulative volume fraction/ % Incremental volume fraction/ % 100 1000 100 80 60 40 20 0 (c) Incremental Cumulative 图 5    水泥.（a）矿物成分；（b）微观结构；（c）粒径分布 Fig.5    Cement: (a) mineral composition; (b) microstructure; (c) particle size distribution 2.2    充填材料强度与流动特性研究 结合充填材料性质，设计单因素配比试验，研 究不同水泥、粉煤灰含量和料浆浓度下充填材料 强度和流动性能. 图 6 为不同影响因素下充填体 龄期强度发展曲线，图 7 为不同不同影响因素下 料浆的塌落度和泌水率. 1 3 5 7 9 14 28 0 2 4 6 8 10 Time/d 14% 12% 10% 8% (a) 1 3 5 7 9 14 28 0 2 4 6 8 10 Strength/MPa Time/d 18% 12% 9% 18% 15% 12% 9% (b) 1 3 5 7 9 14 28 0 2 4 6 8 10 Strength/MPa Time/d 82% 80% 78% 76% 82% 80% 78% 76% Strength/MPa (c) 图 6    充填体龄期强度. （a）不同质量分数的水泥；（b）不同质量分数的粉煤灰；（c）不同质量分数的料浆 Fig.6    Age strength of the filling body: (a) different mass fractions of cement; (b) different mass fractions of fly ash; (c) different mass fractions of slurry 由图 6 可知，随着水泥、粉煤灰含量和料浆浓 度增加，充填体强度不断增加. 水泥含量增加后， 充填体强度稳步增长，粉煤灰含量增加有利于充 填体后期强度增长，料浆浓度增加对充填体强度 影响最为明显，当料浆的质量分数为 76% 时，28 d 强度仅为 6.07 MPa；充填体强度发展分为三个阶段， 林    海等： 短壁连采连充式胶结充填采煤技术应用研究 · 5 ·