煤礦巷道煤泥水（底泥）快速硬化固化材料的核心作用基于其與煤泥成分的化學反應網(wǎng)絡，涉及硅酸鹽、鋁酸鹽的復雜水化路徑與離子交換機制。

1.1 化學固化機理

煤礦巷道煤泥水（底泥）快速硬化固化材料的核心作用是通過材料中的活性成分與煤泥中的礦物組分發(fā)生化學反應，形成穩(wěn)定的膠凝結構。

水化反應：材料中的硅酸鹽、鋁酸鹽等成分與煤泥中的自由水結合，

生成水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠和鈣礬石（AFt）晶體。這些產(chǎn)物通過化學鍵連接煤泥顆粒，形成三維網(wǎng)絡骨架，顯著提升整體強度。

離子交換：材料釋放的鈣離子（Ca2?）與煤泥中黏土礦物（如高嶺石、

蒙脫石）表面的鈉離子（Na?）或氫離子（H?）發(fā)生置換反應，中和黏土表面負電荷，抑 制泥漿的分散性，促進顆粒聚沉。

1.2 物理密實機理

材料中的微米級顆粒通過物理填充和機械咬合作用，優(yōu)化煤泥的孔隙結構：

孔隙填充：粒徑≤50μm的顆粒填充煤泥孔隙，將初始孔隙率從35%-45%降至≤10%。

密實度增強：通過人工或機械壓實，進一步降低孔隙率至5%-8%，形成致密硬化層。

環(huán)境效益分析

減少環(huán)境污染

抑 制揚塵：固化層覆蓋煤泥表面，減少粉塵擴散，改善井下空氣質量。

阻斷污染物遷移：抗?jié)B結構防止重金屬（鉛、砷）和硫化物滲透地下水。

提高作業(yè)效率：巷道內煤泥水短時間進行固化硬化，改善通勤環(huán)境提升作業(yè)效率。

 固廢資源化利用

煤矸石消納：可有效年處理煤矸石，減少填埋或者堆場用地。

粉煤灰利用：替代30%-50%傳統(tǒng)膠凝材料，降低對天然資源依賴。

水資源保護

減少污水排放：固化體截留煤泥水分，降低礦井水處理負荷。