煤炭科学技术

作者：金佳旭, 顾晓薇, 李明旭, 秦志发, 刘涛, 武鹏飞, 左胜浩,

关键词：煤矸石, 表面强化, 数字图像相关, 声发射, 损伤行为,

煤矸石是煤矿开采衍生的主要固体废弃物，其品质波动性大、压碎值高、吸水率大、稳定性差等缺点限制了在采空区回填的规模化应用，成为煤矿固体废弃物资源化利用的技术瓶颈。探索了采用裹浆法和裹粉法对低品位煤矸石进行表面强化的处理工艺，利用改性煤矸石和自密实碱激发矿渣−尾矿砂浆制备了堆积煤矸石胶结充填体（Pre-placed Coal Gangue Cemented Backfill, PCCB），并基于数字图像相关技术和声发射技术研究了煤矸石表面强化处理对PCCB力学性能和单轴压缩损伤行为的影响。结果表明：2种处理工艺均显著降低了煤矸石的压碎值，进而改善了PCCB的力学性能。PCCB试样的单轴压缩破坏模式主要为拉伸破坏，对煤矸石进行表面强化处理后，PCCB的裂纹起裂率和裂纹损伤率均显著提高，能够更好地抵抗受压损伤过程的裂纹扩展。采用裹浆法处理煤矸石骨料时，PCCB强度的影响因素主要是改性煤矸石骨料的压碎值，而裹粉法处理后PCCB的强度受改性骨料和骨料−基体界面过渡区共同影响。研究结果为PCCB在采空区回填中的应用提供了理论支持和实践指导，为绿色矿山建设和资源循环利用开辟了新途径。

来源：2025年第6期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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