グリーンニュー炭鉱グラウチング補強材の基礎特性に関する実験的研究．

Experimental Study on the Basic Properties of a Green New Coal Mine Grouting Reinforcement Material.

• Xianxiang Zhu
• Qi Zhang
• Wenquan Zhang
• Jianli Shao
• Zaiyong Wang
• Xintao Wu

抄録

廃タイヤは国際的にも有害廃棄物として認識されています。多くの廃タイヤを長期間屋外で保管すると、土地資源を浪費するだけでなく、焼却後に環境を汚染することになります。一方、中国におけるフライアッシュの累積蓄積も、炭鉱の固形廃棄物の最大の発生源の一つとなっている。強風の作用の下で、蓄積されたフライアッシュは、環境を汚染し、人間の健康を危険にさらす飛散ダストを形成します。ここでは、廃タイヤゴム粒子とフライアッシュを利用した固形廃棄物をベースにした新しいタイプの床補強用グラウト材を開発しました。この新材料を用いることで、採掘過程での床割れ・活性化・膨張による床内水の流入による浸水などの災害事故や死傷者を大幅に減少させることができ、炭鉱生産の安全性を確保することができる。グラウト体は、フライアッシュ、廃タイヤゴム粒子と粘土、混合添加剤を多量に使用して調製した。比率最適化試験、一軸圧縮強度試験、透水特性試験、安定性試験、鉱山水環境の微視的分析を実施した。これらの試験結果から、最適混合比,圧縮強度,透水係数,鉱山水環境の安定性などの物理的・化学的特性を得ることができた。また，グラウトの組織特性については，走査型電子顕微鏡マイクロアナリシス法を用いて解析した．石炭床の状況を考慮し、できるだけ多くの固形廃棄物を使用しようとすることを考慮し、低コスト、高結合、高密度充填の要件を満たすことができる最適な配合割合は以下の通りである。ゴム粒子20％、フライアッシュ65％、粘土15％、ナノシリカ1％である。さらに、本研究は、大規模な床グラウト補強や固形廃棄物の大規模利用のための科学的な参考となる。

Waste tires are internationally recognized as hazardous waste. Many waste tires storing in the open air for a long time will not only waste the land resources but also pollute the environment after the incineration. Meanwhile, the cumulative accumulation of fly ash in China has also been one of the largest sources of solid waste in coal mines. Under the action of high winds, the accumulated fly ash forms flying dust, which pollutes the environment and endangers human health. Herein, a new type of grouting material for floor reinforcement was developed based on solid waste products using the waste tire rubber particles and fly ash. Using this new material, disaster accidents such as flooding and casualties caused by the inrush of the floor-confined water due to floor fractures, activation, and expansion in the mining process can be greatly reduced, thereby ensuring the safety of coal mine production. The grout body was prepared using a large amount of fly ash, waste tire rubber particles and clay, and mixing additives. The ratio optimization test, uniaxial compressive strength test, permeability characteristic test, stability test, and microanalysis of mine water environment were performed. From the test results, the macrophysical and chemical properties including optimal mix ratio, compressive strength, permeability coefficient, and stability of mine water environment were obtained. The microstructural properties of the grouts were analyzed using scanning electron microscopy microanalysis methods. Considering the situation of the coal floor and attempting to use as many solid waste products as possible, the optimized proportion that can meet the requirements of low cost, high bonds, and dense filling is as follows: 20% of rubber particles, 65% of fly ash, 15% of clay, and 1% of nanosilica. Furthermore, this study can provide scientific reference for large-scale floor grouting reinforcement and large-scale utilization of solid waste products.

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