本書(shū)針對(duì)煤礦膠結(jié)充填材料性能需求設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)闡述。內(nèi)容包括煤礦膠結(jié)充填開(kāi)采技術(shù)進(jìn)展、煤礦膠結(jié)充填材料輸送與力學(xué)性能、膠結(jié)充填料漿屈服應(yīng)力和分層指數(shù)等管輸性能指標(biāo)、煤礦膠結(jié)充填管道輸送性能需求設(shè)計(jì)方法、煤礦膠結(jié)充填體早期強(qiáng)度需求與標(biāo)定方法、膠結(jié)充填體后期強(qiáng)度需求及其對(duì)采空區(qū)充實(shí)率的影響機(jī)制、煤礦膠結(jié)充填材料配比超目標(biāo)優(yōu)化方法以及工程實(shí)例等。

本書(shū)是一本專注煤礦膠結(jié)充填材料性能需求研究的著作，可供煤礦開(kāi)采、固廢利用、材料科學(xué)等領(lǐng)域的科技工作者、工程技術(shù)人員、教師、研究生和本科生閱讀參考，也可作為高等院校采礦工程及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考書(shū)。

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開(kāi)基礎(chǔ)能源的支撐，富煤缺油少氣的先天條件決定了煤炭占據(jù)能源結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)地位。復(fù)雜多變的國(guó)際形勢(shì)，更加凸顯煤炭作為我國(guó)能源安全壓艙石的作用。在今后很長(zhǎng)的時(shí)間里，我國(guó)以煤炭為主的能源布局將保持不變。當(dāng)前，我國(guó)超過(guò)3/4的煤炭產(chǎn)量來(lái)源于地下開(kāi)采，而煤炭地下開(kāi)采會(huì)導(dǎo)致地表沉陷、地下水系破壞、固體廢棄物排放等一系列環(huán)境問(wèn)題，煤炭的綠色開(kāi)采面臨巨大挑戰(zhàn)。充填開(kāi)采技術(shù)將固體廢棄物充填至井下采空區(qū)支撐覆巖，阻止地下采空空間向上發(fā)育，從而減緩覆巖移動(dòng)變形和地表沉陷、減少固廢地面排放、降低采礦造成的生態(tài)損害，是一種綠色開(kāi)采技術(shù)。

經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，膠結(jié)充填已成為煤礦充填開(kāi)采技術(shù)的一個(gè)重要分支，在中國(guó)、澳大利亞、加拿大等國(guó)家乃至世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。膠結(jié)充填材料由骨料、膠凝材料和水按照一定配比拌和制備而成，以料漿的形式通過(guò)管道輸送至井下進(jìn)行充填，料漿在膠凝材料的作用下固化，在采空區(qū)形成具有良好承載性能的膠結(jié)充填體。煤礦膠結(jié)充填開(kāi)采的全周期可以劃分為料漿制備、料漿輸送、井下充填、巖層控制四個(gè)階段，前兩個(gè)階段主要關(guān)注膠結(jié)充填料漿的輸送性能，后兩個(gè)階段主要關(guān)注膠結(jié)充填體的力學(xué)性能。

長(zhǎng)期以來(lái)，膠結(jié)充填開(kāi)采全周期過(guò)程中，什么樣的充填料漿可以輸送？膠結(jié)充填體的強(qiáng)度需要多高？煤礦膠結(jié)充填材料的配比如何確定？這三個(gè)問(wèn)題直接困擾著煤礦膠結(jié)充填開(kāi)采的推廣應(yīng)用。一方面，充填料漿的輸送性能和力學(xué)性能在一定程度上是矛盾的，輸送性能好的材料往往力學(xué)性能不足；另一方面，充填材料的性能與充填成本和效率密切相關(guān)，而成本和效率又是當(dāng)前制約膠結(jié)充填技術(shù)發(fā)展的主要因素。因此，煤礦膠結(jié)充填材料的全周期性能需求設(shè)計(jì)是亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

膠結(jié)充填開(kāi)采技術(shù)原理圖

充填體受力分析

本書(shū)共七章，針對(duì)煤礦膠結(jié)充填材料性能需求設(shè)計(jì)進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究和討論。研究煤礦膠結(jié)充填材料力學(xué)與輸送性能，從料漿穩(wěn)定和輸送工藝角度分析管道條件對(duì)充填料漿管輸性能的需求，形成膠結(jié)充填料漿管道輸送性能需求設(shè)計(jì)方法；提出以自穩(wěn)強(qiáng)度為核心的充填體凝結(jié)時(shí)間標(biāo)定方法，分別從巷式和壁式兩種工藝需求出發(fā)設(shè)計(jì)充填體早期強(qiáng)度；闡明煤礦膠結(jié)充填開(kāi)采充實(shí)率的科學(xué)內(nèi)涵，揭示膠結(jié)充填體強(qiáng)度對(duì)采空區(qū)充實(shí)率的影響機(jī)制，形成充實(shí)率控制導(dǎo)向的膠結(jié)充填體后期強(qiáng)度動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理論；基于NSGA-Ⅲ遺傳優(yōu)化算法建立超目標(biāo)優(yōu)化計(jì)算模型，提出滿足全周期性能需求的充填材料配比動(dòng)態(tài)調(diào)控方法；分別針對(duì)綜采長(zhǎng)壁膠結(jié)充填和巷式膠結(jié)充填工程實(shí)例，進(jìn)行具體條件的充填材料全周期性能需求設(shè)計(jì)和配比優(yōu)化。

充填料漿管道輸送性能需求設(shè)計(jì)流程

充填區(qū)域膠結(jié)充填體動(dòng)態(tài)強(qiáng)度需求

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本文摘編自《 煤礦膠結(jié)充填材料性能需求設(shè)計(jì) 》（鄧雪杰 著. 北京：科學(xué)出版社，2025.3）一書(shū)“前言”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

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