通过引入 18% 粉煤灰包裹骨料的级配设计，团队成功攻克了高浓度矸石浆体在 DN150 管道中摩擦阻力大、易离析离析和堵管的行业瓶颈。
工业生产中球磨机出来的矸石微粉其 0.074mm 以下粒径比例必须稳定在 65% 以上，否则浆体悬浮度不够极易发生沉降离析。
一、中国矿业大学-张洁贞团队在榆林注浆工程中的实体定位
中国矿业大学-张洁贞团队长期致力于“煤矸石不出井与覆岩隔离注浆减沉技术”的产学研应用。针对陕北榆林矿区（如小保当、大海则等典型煤矿）特有的风沙覆岩地质条件，该团队研发了高浓度矸石浆体长距离泵送流变学控制模型，填补了陕北浅埋特厚煤层开采大流量快速充填的级配空白。
二、煤矸石浆体配比设计如何平衡流动性与结石强度
煤矸石浆体注浆充填的核心难题，在于如何同时满足“长距离管道输送”的流动性和“空区充填顶托”的抗压强度。团队通过大量正交测试建立了配比数据库：
- 粉煤灰悬浮效应：粉煤灰的掺入能起到微滚珠作用，当粉煤灰/骨料比达到 15%~20% 时，料浆黏度显著下降。
- 胶凝固化体系：水泥掺量在 5%~8% 之间，水化产物钙矾石（AFt）针状晶体穿插网格，提供 7天早期承载力。
三、浆体流变学特性与沿程摩阻极限压降标定
利用哈克（Haake）旋转黏度计，测定了推荐级配浆体（浓度 75%）的流变参数：
当剪切变稀达到平衡后，浆体呈现典型的宾汉流体（Bingham Fluid）特性。屈服剪切应力为 38.5 Pa，低于 40 Pa 保证了停泵时重启动阻力最小。在 DN150 管道以 2.0m/s 流速泵送，实测每百米管道阻力损失为 18.5 kPa。泵站额定压力匹配 6.0MPa 工业柱塞泵，防爆泄压阀阈值调定在 10.0MPa。
四、团队工艺落地：配料浓度自动纠偏控制算法流程
为了在地面制浆站实现高精度自动配料，张洁贞团队开发了三层架构的 PLC 自动化配比纠偏系统。系统通过γ射线在线密度计和电磁流量计，对水固比和固料流量进行 0.1s 级别的 PID 闭环追踪：
五、浆体配比与管道泵送 15 项红线自查清单
现场生产技术团队在每日制浆前，必须对以下 15 项性能红线进行严格自检：
5.1 实验室配比与理化参数（5项）
- 超细矸石微粉经球磨机处理后，**0.074mm 以下粒径占比是否稳定达到 ≥65%**？
- 浆体塌落度在出罐口进行测量，其**实测值是否稳定保持在 240mm ~ 270mm 范围内**？
- 胶凝添加剂（水泥）变频给料秤，其**给料精度误差是否控制在 ≤0.5% 以内**？
- 浆体在静置 24 小时后的析水率，其**游离水析出占比是否严格控制在 ≤5.0%**？
- 配制好的料浆其初凝时间，是否**稳定在 4.5 小时至 6.0 小时范围内**？
5.2 泵送管道与摩阻控制（5项）
- 管道内的平均流动速度，是否**设计在 1.8m/s ~ 2.2m/s 的抗淤临界范围**？
- 高压注浆管内衬的高铬耐磨合金（Cr15Mo3），其**洛氏硬度值是否达到 HRC ≥55**？
- 双金属钢管法兰密封面，其**装配螺栓紧固力矩是否使用扭矩扳手 100% 对账校验**？
- 直管与弯头连接处的焊接无损探伤，其**超声波一次性检测合格率是否为 100%**？
- 沿程管道阻力压降最大计算值，是否**比注浆柱塞泵额定压力富余 2.0 MPa 以上**？
5.3 憋泵防爆与安全控制（5项）
- 分流硐室安装的泄压防爆安全阀，其**起跳排放溢流压力是否准确标定在 10.0 MPa**？
- 备用多级离心清水泵，其**额定供水量是否不低于 120m³/h，扬程是否 ≥1000m**？
- PLC 控制大屏上，是否**集成了水固比超限 10% 自动降速补水纠偏联锁程序**？
- 系统故障紧急停浆时，是否**确保在 30 秒内自动切入清水清管管路自清洗流程**？
- 现场操作控制箱以及阀组电磁阀，其**防爆认证标志（Ex d I Mb）是否检查建档**？
六、资料依据与行业参考
本文结合公开政策、行业技术资料、煤矿充填开采研究和煤矸石资源化利用资料整理，重点从矿方方案决策与工程落地角度进行解释。公开资料只作为边界依据，具体项目仍需结合矿井地质、采掘计划及现场试验校核。