煤矸石集料路面基层材料应用研究

闫广宇 周明凯 陈 潇 于 刚 刘补良 康 壮

(武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室1) 武汉 430070) (山西西山煤电(集团)华通水泥厂2) 太原 030053)

0 引 言

煤矸石是在成煤过程中与煤炭伴生的一种含碳量低，硬度较大的黑色岩石，在开采和洗选过程中被分离出来的一种工业废弃物[1].我国是煤炭生产和使用大国，2015年，我国煤炭产量为37.5亿吨，煤矸石排放量达7.8亿吨，截止2017年，现堆存的煤矸石累计达到70亿吨，且每年以3亿吨的排放量递增，已形成2 600余座煤矸石山，占地1.3万km2，煤矸石的大量堆存不仅占用土地资源，还会发生自燃、滑坡灾害，造成大气、水体、土壤等污染情况,对人类的身心健康产生巨大潜在危害[2-7].

煤矸石是二次资源，其化学组成主要为SiO2(成分含量30%～65%)和Al2O3(成分含量15%～40%)，矿物成分主要为石英、高岭石、伊利石、黄铁矿、长石等[8]，其化学组成变化范围大、矿物成分复杂，降低煤矸石的综合利用率.研究表明:煤矸石中的残留煤、有机质及部分软岩，在氧化环境下可能发生自燃，有机质则会出现灰化，导致过量的压缩变形，引起剪切强度和承载力降低，导致煤矸石制备的路基材料刚度低，易发生严重变形，路面易发生凹陷[9]，可通过选择性破碎分选工艺提高煤矸石集料品质，目前有大量实验验证选择性破碎分选可以提高煤矸石集料品质.陈天虎等[10]对山东枣庄市煤矿矸石进行选择性破碎分选，分离出强度较小和强度较大两部分矸石，用热值和Al2O3含量表征破碎前后的差异；……