矿业安全与环保

作者：刘广超, 张锋, 董红娟, 王博

关键词：煤基固体废弃物, 复合胶凝充填材料, 水化机理, 微观特征, 建筑物下采煤

针对山西沁源矿区煤矸石发电产生的煤基固体废弃物，以及煤矿开采引发的地表沉陷及地质灾害等问题，以沁源矿区新源煤矿为例，结合矿井采区“三下”压煤分布情况，以粉煤灰、脱硫石膏、电石泥等煤基固废物，以及水泥和水为原料，研制了一种新型复合胶凝材料。采用单变量法，系统研究了不同原料配比对料浆流动度、析水率、硬化试样抗压强度及化学结合水量的影响，通过深入分析试验结果，确定了复合胶凝材料的最佳配比。结合X射线衍射和扫描电子显微镜技术，分析了水化产物的晶相组成与微观结构，揭示了多组分固废协同水化机制。研究结果表明，复合胶凝充填材料的最佳配比为：粉煤灰与脱硫石膏质量比70∶30、电石泥掺量20%、水泥掺量10%、水胶比0.65。在此配比下，复合胶凝材料表现出优异的性能, 其流动度为180~220 mm、6 h内析水率小于5%、28 d抗压强度达到17.69 MPa。微观分析显示，电石泥提升了体系碱度，有效激发了粉煤灰活性；脱硫石膏促进了钙矾石晶体的生成，与水化物凝胶交织形成致密结构，提升了材料强度。现场试验结果表明，该配比膏体充填材料强度满足地面变形与下沉防控要求。

来源：2026年第2期

《矿业安全与环保》期刊编辑部

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