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煤矸石改性瓦斯封孔材料制备及性能研究

收稿日期：2025-06-06 修回日期：2025-08-01 接受日期：2025-08-04

DOI:10.20078/j.eep.20250801

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    摘要：瓦斯抽采钻孔封孔技术是矿井瓦斯治理和安全生产保障的重要手段之一。然而，矿井对封孔材料的高需求量不断提高了对现有材料经济性的要求。煤矸石作为煤矿开采过程中产生的主要固体废弃物，若将其作为掺合料用于瓦斯封孔材料的改性，有功于实现其规模化处理和资... 展开+
    摘要：瓦斯抽采钻孔封孔技术是矿井瓦斯治理和安全生产保障的重要手段之一。然而，矿井对封孔材料的高需求量不断提高了对现有材料经济性的要求。煤矸石作为煤矿开采过程中产生的主要固体废弃物，若将其作为掺合料用于瓦斯封孔材料的改性，有功于实现其规模化处理和资源化利用，并降低注浆成本。本研究系统考察了煤矸石掺量、粒径及水灰比对瓦斯封孔材料工作性能、水化产物组成和微观结构的影响。结果表明，在瓦斯封孔材料中掺入适量煤矸石可促进钙矾石的生成，从而提高材料强度。但随着煤矸石掺量的增加，体系中二氧化硅含量升高，水化凝胶产物减少，孔隙率增大，导致抗压强度下降。水灰比的增大同样会增加结构孔隙率，降低材料强度，但有利于提高流动性并延长凝结时间。在相同水灰比条件下，煤矸石粒径在100～300目时浆液凝结时间最短，且抗压强度最大。当水灰比为0.8、煤矸石掺量为40%、粒径为100～300目时，材料养护4 h后的抗压强度接近4 MPa，能够在保障瓦斯抽采效果的同时，有效提升经济效益。 收起-

    作者：

    • 周玥1,*
    • 杜林2
    • 赖敏2
    • 王家乐1
    • 王传留1

    作者简介

    第一/通讯作者：周玥（1996—），女，陕西西安人，助理研究员，主要研究方向为矿用注浆材料。E-mail：784067760@qq.com

    单位

    • 1.中煤科工西安研究院集团有限公司
    • 2.陕西麟北煤业开发有限责任公司

    关键字

    • 煤矸石利用
    • 瓦斯封孔材料
    • 浆液性能
    • 微观结构
    • 水灰比

    基金项目

    国家重点研发计划青年科学家资助项目（2021YFC2900200）

    引用格式

    周玥, 杜林, 赖敏, 王家乐, 王传留. 煤矸石改性瓦斯封孔材料制备及性能研究[J/OL]. 能源环境保护: 1-12[2025-08-14]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250801.

    ZHOU Yue, DU Lin, LAI Min, WANG Jiale, WANG Chuanliu. Preparation and Performance of Coal Gangue-Modified Gas Sealing Materials[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-12[2025-08-14]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20250801.
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