0.80

0.98

從表1可以看出，在水、晉城黃土、引發(fā)劑、增稠懸浮劑用量一定的條件下，通過改變膠凝劑的用量可調(diào)節(jié)成膠時間和所成膠體的強(qiáng)度，膠凝劑用量越大則成膠埋單越短（見圖1），膠體的強(qiáng)度越大（見圖2）。當(dāng)向600g黃土與300ml水制成的泥漿中加入9g引發(fā)劑，其體積有所膨脹，再加入0.15g增稠懸浮劑后，泥漿變稠、懸浮性提高，長距離輸送不會堵塞管路。在上述漿液中加入60g膠凝劑，1min內(nèi)即可成膠，膠體初凝強(qiáng)度約為0.2MPa，終凝強(qiáng)度約0.8Mpa，30d后不干裂。由此可知，用水、黃土、引發(fā)劑、增稠懸浮劑，膠凝劑等按設(shè)計(jì)比例配成的塑性膠體充填封堵材料已經(jīng)能夠滿足巷道封堵需要，成膠時間也能滿足工藝要求。



圖1 膠凝劑用量對膠凝的影響



圖2 膠凝劑用量對膠凝強(qiáng)度的影響

3 中試試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)場地建立澆注模板（1.2m×1.2m×2.4m），向水土比為1:2的泥漿中，按用水量質(zhì)量的3％、0.2‰分別加入引發(fā)劑和增稠懸浮劑，制成漿液。再加入占水量20％的膠凝劑后灌入模板中，使其在模板中固結(jié)，澆注體高度不低于2m?？疾鞚沧⒐に?，觀測澆注的充填材料的初凝強(qiáng)度、終凝強(qiáng)度、可堆積性、收縮率，從而為工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1）按實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖連接好設(shè)備；

2）連接電源、水管；

3）打開齒輪泵的回流，并啟動齒輪泵，調(diào)節(jié)調(diào)流閥至指定流量后停泵，將回流閥關(guān)閉，打開注膠閥門；

4）按比例將各種材料在攪拌桶內(nèi)配好；

5）打開泥漿泵的回流，并啟動泥漿泵，調(diào)節(jié)調(diào)流閥至指定流量后停泵，將回流閥關(guān)閉，打開流膠閥門；

6）上述工作準(zhǔn)備就緒后，同時打開泥漿泵和齒輪泵開始注膠。

中試試驗(yàn)工藝流程見圖3。



圖3 塑性膠體充填封堵材料中試試驗(yàn)流程圖

實(shí)驗(yàn)過程中攪拌桶內(nèi)每次加入水250kg，土500kg，引發(fā)劑8kg，懸浮劑5g，攪拌均勻后的總體積為500L，土密度約為2 000kg/m³。泥漿泵流量為4.2m³/h，膠凝劑的流量為450kg/h。向模具內(nèi)注入膠體共3m³，模具內(nèi)膠體堆積高度約2m。

加入懸浮劑后，漿液明顯增稠，泥漿懸浮性變好；混合漿液從管口噴出后很快發(fā)生膠凝，并具有一定的初凝強(qiáng)度，1min后即可踩踏，能夠堆積成2m高的墻體；從下部向上部，膠體強(qiáng)度逐漸變小，說明隨著時間的延長和膠體受壓收縮，其強(qiáng)度增加。

試驗(yàn)表明，塑性膠體充填封堵材料初凝后脫水極少，能夠滿足脫水要墳，且水主要積聚在墻體的上層，可以通過墻體上層處的巖隙滲透排出，墻體下層沒有水滲出。

4 結(jié)論

1）將水、黃土、引發(fā)劑、增稠懸浮劑、膠凝劑等按1 000:2 000:30:0.2:200比例配制而成的塑性膠體充填封堵材料，1min內(nèi)即可成膠，能夠迅速形成有一定形狀的塑性膠體，該膠體初凝強(qiáng)度大于0.2MPa，終凝強(qiáng)度大于0.8MPa，30d后不干裂，可在井下巷道中建立密閉墻，堵塞漏風(fēng)，為防止煤層自燃或者為了防止有害氣體擴(kuò)散建立密閉墻提供了一種行之有效的方法。

2）通過中試試驗(yàn)，考察了澆注工藝，進(jìn)一步證明了塑性膠體（黃土）充填封堵材料能夠滿足巷道封堵需要，成膠時間也能滿足工藝要求，從而為工業(yè)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

《礦業(yè)安全與環(huán)?！? （羅振敏、張辛亥、張向榮）