024-充填材料及其强度研究

沿空留巷充填体参数及支护阻力的计算1巷道的基本情况本设计为姜家湾煤矿2213巷道巷旁充填体参数及支护阻力的计算，2213巷道老顶为细砂岩与粉砂岩互层，平均厚度18.48m ，直接顶为细砂岩，平均厚度11.47m 。

伪顶为粉砂岩，厚度 0.2m-2.2m 。

底板直接底为细砂岩，厚度2m-4.2 m 。

本矿井煤层厚度0.7～1.5m ，平均厚度1.23m ，，容 重1.28t/m 3，煤质中硬，瓦斯绝对涌出量0.18m 3/min ，煤尘爆炸指数29.26%，具有爆炸性，自燃发火期6个月，属自燃发火煤层。

本巷道宽度和高度分别为4500mm 和2600mm 。

2充填体宽度的计算充填体宽度B 可按下列经验公式计算： ()452.0342.0685.03367.0h H b a B ⋅⋅+=式中 a —巷道半宽，2.25m ；b —充填体破裂区宽度，一般取20－30cm ，本次取0.25m ； H —平均开采深度，取228m; h —充填体高度，取1.8m 。

将以上因素代入经计算得B ＝0.367452.0342.00.68532430.25)(6.75⨯⨯+ =0.367⨯3.7964.15.6⨯⨯ =14.82m第二种算法预先确定了沿空留巷的巷旁支护强度后，就可根据所需的巷旁支护强度和巷 旁支护材料的力学性能,由式（3-21）设计巷旁支护宽度,并结合具体的地质、生产条件等确定巷旁支护体的具体形式 b=KF/p式中,b 为巷旁支护平均宽度，m ； F 为沿空留巷所需的巷旁支护强度,MN/m ； p 为巷旁支护体成型后1d 的抗压强度,MPa ； K 为安全系数,一般K=1.1～1.2。

代入公式得b=1.26.4357.11=÷⨯m根据计算结果及经验类比(巷旁充填带宽度一般为充填高度的0.6~0.9倍)[晋城矿区9号煤沿空留巷实验]3充填体强度的计算巷道充填体的平均强度随巷道高度的增加和巷道间距的减小而下降。

中国膏体充填技术研究进展概述刘琼;张希巍【摘要】充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物，在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势，研究与发展膏体充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。

简要回顾了膏体充填技术的发展历程，着重介绍了国内膏体充填技术的应用及发展，以膏体充填技术的工业链为主线，分别介绍了料浆制备、管道输送及充填体对地压维护等方面的研究成果，并从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。

%Backfill paste is a high-concentration mixture,composed of cement,sand and water in certain proportions.It has obvious advantages in environment protection,working environment and stress maintenance,so the research and development of backfill paste technology is of great significance to the future deep metal mining and "three under"mining.The develpment history of paste backfill technology is reviewed briefly,the application and achievements of the paste backfill technology are introduced em-phatically.According to the industrial chain of paste backfill technology,the achievements of the slurrypreparation,pumping and stope around pressure of backfill maintenance are analyzed respectively.Besides that,the contents need to conduct further research of the paste backfill technology is summarized from the two aspects of the research of theory and technology of paste backfill and application and development of paste backfill equipment.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】膏体充填;料浆制备;泵送工艺;强度;采场稳定性;充填系统【作者】刘琼;张希巍【作者单位】东北大学资源与土木工程学院; 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室;东北大学资源与土木工程学院; 深部金属矿山安全开采教育部重点实验室【正文语种】中文上世纪80年代膏体充填技术在德国的格隆德矿山试验成功[1]，解决了低浓度浆体充填泌水严重的问题。

膏体充填技术现状及其应用研究发表时间：2017-04-11T16:19:40.527Z 来源：《基层建设》2017年1期作者：高伟平[导读] 从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。

四川科技职工大学四川成都 610101摘要：充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物，在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势，研究与发展膏体充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。

从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。

关键字：膏体充填技术；现状；措施1膏体充填材料的现状膏体充填材料的强稳定性使其抵抗分层、离析的能力较强，应用过程中即使在密闭的管道中静止数小时，也不会发生沉淀、分层、离析等现象，应用管道输送不易发生堵塞。

膏体充填料浆的质量浓度高75%～82%，一些料浆在添加骨料后质量浓度可达到88%，而传统的低浓度充填料浆其质量浓度不超过65%。

正是膏体浓度大，其屈服切应力及塑性黏度比较强，必须通过外力克服料浆自身的屈服应用才能流动。

其在管道中的流动状态为结构柱塞流，在整个管道中进行整体平推运动，同一横截面上浆本流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。

膏体充填开采的料浆具有较强的可塑性，可保证料浆在管道输送过程中具有较强的抵抗变形能力，每个断面上的颗粒结构均可抵抗错位变形，虽然在通过管道的弯管、接头等部位是形状有所改变，但是其基本结构、成分等均未发生变化。

膏体充填料浆不沉淀、不离析、不脱水，即使质量浓度较高也不会影响其可输送性。

膏体料浆中包括细粒级物料，比如粉煤灰，使用这些物料作为骨料，可保证骨料粒径在35mm以下，大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。

充填前无须进行复杂的隔离，也不用建设过滤排水设施，不仅不会影响采煤工作面的结构，而且充填水也不会对井下环境造成污染。

粉煤灰全尾砂胶结充填料研究王立宁;张闯【摘要】研究了以粉煤灰为主要组分的胶结充填料,得到粉煤灰作为胶结充填材料的最佳配合比,其强度和工作性能满足矿山开采充填使用要求.粉煤灰胶结充填材料的强度主要由以未反应的粉煤灰微粒为骨架,团簇状和无定形丝状凝胶类物质充填到骨架中,片状氢氧化钙和丝状物彼此交叉搭接,使得整个体系具有一定强度.【期刊名称】《粉煤灰综合利用》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】3页(P34-36)【关键词】粉煤灰;激发剂;充填料;强度【作者】王立宁;张闯【作者单位】北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京100083;大庆油田工程有限公司环境监测评价技术研究所,黑龙江大庆163453【正文语种】中文【中图分类】TD853.34+3近三四十年来，胶结充填料因其能最大限度地回填各种复杂地质条件下的矿体而得到广泛应用。

但目前采用胶结充填法开采的地下矿山中，其充填成本约占采矿总成本的50%左右，其中水泥的使用成本就占到了充填成本的一半以上[1]。

粉煤灰是火力发电的产物，2009 年粉煤灰产生量为 3.75 亿 t[2]，2010 年预计产生量达4亿t，如何处理如此大量的粉煤灰是环境所面临的压力。

为了能降低胶结充填料的成本，同时又能大量利用粉煤灰，开展了粉煤灰和尾矿等废料作为矿井充填料的研究。

1 试验原材料和试验方法1.1 试验原材料(1)试验使用Ⅱ级粉煤灰，取自山东枣庄某电厂，化学成分见表1，XRD分析如图1。

可看出Ⅱ级粉煤灰的主要矿物相是石英、氧化钙、钙黄长石和硬石膏。

(2)脱硫石膏取自北京石景山电厂的湿法脱硫排出的工业废料，用李氏瓶法测得密度为2.35g/cm3，其主要化学组成是CaSO4·2H2O，也含少量的CaCO3和氯化物。

(3)试验所用的石灰为化学纯，CaO含量≥98%。

(4)尾矿渣为密云铁尾矿，化学成分见表1。

可以看出，尾矿渣的主要化学成分是SiO2、Al2O3和Fe2O3，SiO2达69.52%，属高硅型铁尾矿。

高水充填材料高水充填材料，又称高水泥胶凝材料或高水灰凝材料，指的是与混凝土中的水水化反应并形成胶凝物质的材料。

与传统的水泥不同，高水充填材料的水灰比一般大于1，因此在混凝土中能产生较高的水化反应，形成更多的胶凝物质，提高混凝土的强度和密实性。

在建筑施工、地下工程、水电工程以及船舶修造等方面有着广泛应用。

高水充填材料的主要成分包括活性矿物材料、碳化材料和水泥等组成，其中活性矿物材料一般为矿渣粉、硅灰、石灰石粉等，碳化材料一般为硅溶胶、有机酸碳化石等。

高水充填材料的制备一般分为两个步骤，首先将活性矿物材料与水泥进行脱碳反应，然后将碳化材料与脱碳产物进行反应，最终形成高水充填材料。

高水充填材料具有很多优点。

首先，它可以减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度和耐久性。

其次，由于高水充填材料含有较多的活性矿物材料，使得混凝土的早期强度和晚期强度均有所提高。

此外，高水充填材料还具有良好的流动性和自流体性，可以提高混凝土的施工性能，方便施工过程中的充填和振实。

在实际应用中，高水充填材料可以用于地下工程中的充填和加固，可以填补地下工程中的空洞和裂缝，提高地下工程的稳定性和承载力。

此外，高水充填材料还可以用于水电工程中的淤泥固化，可以将水生沉积物作为高水充填材料的原料，通过反应生成胶凝物质，从而提高淤泥的固化效果。

另外，高水充填材料还可以用于船舶修造中的舱壁充填，可以填补船舶内部的空间，提高船舶的结构稳定性和航行安全性。

总之，高水充填材料作为一种新型的胶凝材料，在建筑施工、地下工程、水电工程以及船舶修造等领域具有广泛的应用前景。

通过调整配比和制备工艺，可以根据不同的工程要求和材料特性，生产出不同性能的高水充填材料，满足工程实际需求。

同时，还需要进一步研究和探索高水充填材料的性能和应用，提高其实用性和经济性，推动其在实际工程中的应用。

Se rial N o .465January .2008矿 业 快 报EXPRESS I N FORM AT I ONO F M I N I NG INDU STRY总第465期2008年1月第1期王新民(1957-),男,教授,410083湖南省长沙市。

煤矸石作充填骨料的似膏体料浆流动性能试验研究王新民 曹 刚 龚正国(中南大学)摘 要:以山东新汶矿业集团孙村煤矿的实际情况作为研究背景,为保证地表及矿山主要井巷的安全,最大限度地回收留设的保安煤柱的技术问题,解决煤矸石排放问题和建成清洁绿色矿山,进行了煤矸石作为充填骨料的似膏体料浆流变特性试验研究。

试验结果表明,制备出的煤矸石似膏体合乎设计要求,并能实现膏体完全自流充填。

采用煤矸石充似膏体自流充填工艺既然经济又环保,为孙村煤矿实现绿色生产和可持续发展提供了技术支持。

关键词:煤矸石;充填;似膏体;流动性能中图分类号:TD853.34+3 文献标识码:A 文章编号:1009 5683(2008)01 0020 04Experi m ent al R esearch on F low P erfor m ance of P aste like Slurry w it h Gangue as F illing AggregateW ang X in m i n C ao Gang Gong Zhengguo(Schoo l of Resources and Safety Eng i n eer i n g ,Cen tra l South Un iversity)Abst ract :Based on the actua l situati o n o f SuncunM i n e of Shandong X i n w en M ini n g G roup,in o r der to ensure safety o f surface and w or k i n g s o f the m ain m i n es ,to recover safety p illars set at a m ax i m um ,to solve dischar ge prob le m of gangue and to establish a c lean and green m i n e ,an experi m enta l research on fl o w perfor m ance of paste like slurry w ith gangue as filli n g aggregate w as carried ou.t The test results sho w ed the prepared paste like gangue m et the design require m ents ,rea lized grav ity sto w i n g o f paste body .The grav ity stow i n g process w ith paste like sl u rr y w ith gangue as filling aggregate is econo m ica l and is fri e ndly to env iron m ent and prov i d es techn ica l support for Suncun M i n e to rea lize green pr oduction and sustainab le deve l o pm en.tK eyw ords :G angue ;S to w i n g ;Paste li k e body ;F l o w perfor m ance1 前 言山东省新矿集团孙村煤矿是新汶矿业集团开采历史最悠久的主力矿山之一,采矿方法为长壁全部垮落法,开采深度已达1300m,是目前国内开采深度最大的煤矿。

新型充填胶结料的胶凝性能研究【摘要】研究了不同质量分数的天然石膏、石灰、硫铝酸盐水泥和不同温度下煅烧石灰对矿粉胶结充填材料胶凝性能的影响。

结果表明:单掺天然石膏能提高胶结料的强度，最佳掺量为10%；加入石灰后,矿粉的活性得到激发,胶结料的胶凝性能明显提高，石灰的最佳煅烧温度是1100℃, 掺量为8%时最宜。

掺入硫铝酸盐水泥能显著提高胶结料的早期强度，掺量为13%时,强度最大为7.4MPa。

【关键词】天然石膏；充填材料；胶凝性能；早期强度Study on the Gelling property of mine filling cementing materialZhang Da-wei【Abstract】The influence of different mass fraction of natural gypsum, lime, sulphoaluminate cement and calcined lime under different temperature on the gelling property of mine filling cementing material with mineral powder was studied. The results show that the strength of the cementitious materials is improved only when separately adding natural gypsum and the optimum content is 10%. when the lime are added, the activity of slag is activated, and the cementitious property of the cementitious materials is obviously improved. The best calcining temperature of Lime is 1100℃, dosage of 8% is the most appropriate. The addition of sulphoaluminate cement can significantly improve the early strength of the cementitious materials, when the content is 13%, the biggest strength is 7.4MPa.【Keywords】Natural gypsum; Filling material; Gelling property; Early strength【中图分类号】TD853【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）12-0196-04随着世界范围内资源需求的快速增长，矿物资源的开采产生的废物以及采空区对环境和安全带来的严重的危害。

27M ine engineering矿山工程采矿中充填采矿技术的应用及存在的问题研究陈 明（湖南涟邵建设工程（集团）有限责任公司，湖南 长沙 410000）摘 要：当前时期，我国正在努力建设生态友好型、低碳环保型社会，而这种思想也渗透到了矿产资源开采领域。

在开采矿产资源时，会对自然环境造成一定程度的影响，对于开采活动给地下自然环境造成的不良影响，我国政府确立了“绿水青山就是金山银山”的思想。

科学的矿产资产开采思想的出发点与落脚点便是确保资源能够可持续使用。

充填采矿是根据现代采矿理念进行研发的，将矿山废渣进行合理化调控，也是一种新型绿色采矿技术。

本文中，主要针对现代采矿中充填采矿技术展开分析。

关键词：矿山开采；充填采矿技术；问题；对策中图分类号：TD803 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）02-0027-2收稿日期：2021-01作者简介：陈明，男，生于1982年，汉族，湖南冷水江人，本科，工程师，研究方向：矿山施工。

当前，在开采矿产资源时，为将可持续发展思想落到实处，确立了绿色开采思想。

这种思想有利于矿产资产开发行业的长效发展。

为达成绿色开采目标，需对资产开展深层次的剖析，科学的开发与使用资源，进而减小给自然环境造成的毁坏程度。

因此，深入探究绿色开采技术，对于矿产资源行业的可持续发展有重大价值。

在矿山的采矿工艺中，充填采矿回采率高、贫化率低，已广泛地应用到了采矿作业中，因为充填方式多样、面对的应用条件多变，为此在开采过程中经常产生部分问题，为了让充填采矿技术在开采过程中更高效的被运用，应当对产生的问题实施深层次的剖析探究。

这样不但能够减小矿产资源开发所导致的不良问题发生概率，有助于保护自然环境，还能够创造更可观的社会效益与经济效益[1，2]。

1 充填采矿技术从二十世纪五十年代开始，我国开始运用充填采矿技术，虽然这种技术的应用时间较短，然而伴随科学技术水平的提高，充填的成分在不断发生变化。

新型矿山充填胶凝材料的研究与应用综述梁志强【摘要】伴随着采空区胶结充填技术的发展，充填胶凝材料的研究与应用技术取得了长足的发展。

介绍了高水速凝充填胶凝材料、粉煤灰充填胶凝材料、矿渣基充填胶凝材料等新型充填胶凝材料在矿山行业的研究及应用概况，分析了不同充填胶凝材料的特点和局限性，提出了开发具有潜在胶凝活性的工业固体废料、降低充填胶凝材料成本和改善胶凝材料性能将是充填材料今后发展的方向。

%With the development of cementing filling technology in mined-out area,backfill material research and appli-cation technology has made great development. The features and performances of different cementing materials such as high-wa-ter rapid-setting cementing material, fly ash backfill cementing materials and blast furnace slag backfill cementing materials were reviewed. It is suggested that the solid wastes with potential cementing activity,backfill material with low costs,methods can improve gelled material properties will be the future development direction.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】7页(P164-170)【关键词】充填胶凝材料;水泥;高水速凝材料;粉煤灰;高炉矿渣【作者】梁志强【作者单位】中钢集团工程设计研究院有限公司石家庄设计院，河北石家庄050021【正文语种】中文【中图分类】TD80对采空区进行胶结充填，不仅能够控制矿山地压活动、避免地表塌陷、保障采矿安全，而且能够消耗大量的尾矿、矸石等矿山固体废弃物［1-7］。