矿山新型充填胶凝材料概述与发展趋势

采空区充填技术现状及矿井绿色发展方向摘要：采空区充填作为绿色开采技术体系的重要组成部分之一，能够有效提高资源回收率、减少环境破坏。

本文对我国现有充填技术进行总结，阐述了我国现有充填工艺、充填材料、充填成本以及实际使用等方面情况，最后结合欧洲相关国家开发利用井下空间的思路，提出我国家绿色发展方向是在充填开采技术发展方向上综合利用矿井井下空间开发水库、蓄电厂、恒温实验室、地下温泉等等生态项目，不仅实现了矿井地下空间的二次利用，而且对推进我国煤矿生态文明建设以及资源枯竭矿井可持续发展具有重要的意义。

参考文献：采空区充填技术绿色发展生态文明建设可持续发展中图分类号：文献标识码：文章编号：作者简介：刘涛涛（1993-），男，陕西省榆林市神木县人，采矿工程师，从事煤矿安全生产技术管理工作。

0引言根据己探明的煤炭储量情况以及目前我国目前的能源使用结构，煤炭在未来几十年内仍将是我国的主体能源。

我国煤矿较多、分布范围广，煤炭资源的开采对各矿区环境甚至全国环境都造成了极为严重的污染。

因此，使用绿色开采技术已成为十分紧迫的任务。

采空区充填技术作为矿井绿色生态、可持续发展的有效途径，不但可以处理矿井生产过程中产生的矸石、电厂产生粉煤灰等固废，显著减少矿井处理固废成本。

同时能够确保矿井在生产过程矿区生态环境不被破坏，实现矿井生态可持续发展[1]。

1我国煤矿采空区充填技术现状根据充填施工材料的材质不同将充填开采技术划分为废弃物充填、高水充填、矸石充填三种充填方式。

根据充填施工材料含水量比例的不同，将充填开采技术划分为固体充填、膏体充填、料浆充填三种充填方式。

根据充填施工工艺的不同将充填开采划分为自溜充填、机械充填、泵送充填三种充填方式2采空区目前充填技术简介2.1矸石充填技术矸石充填是矿井回采、掘进中产生的矸石以及洗选后产生的矸石，经破碎后，利用矿井运输系统将矸石从地面运至工作面，然后运用充填专用刮板输送机与充填专用支架的施工方式将破碎的矸石充填至采空区充填区域内，最后用捣实机将破碎的矸石夯实，充分利用采空区空间充填更多的矸石，并且矸石夯实后，能够有效提高充填体的强度，减少采空区上覆岩层塌陷范围。

金属矿山全尾砂胶结充填技术的发展摘要：随着我国社会经济的快速发展和科学技术的创新,对矿产资源开发的要求越来越高，尤其是环境方面。

金属矿山选矿工艺比较多样化，主要包含三段抛尾，粗尾砂用做建筑材料、细粒级尾砂全部充填至采空区的开采技术。

为了加强环境保护力度，降低对农田的影响,需要创新出绿色、安全的开采技术，为铁矿山开采领域的持续发展奠定基础。

关键词：胶结充填；全尾砂；封堵墙；充填设备；充填体固结前言近年来,我国越来越重视环境问题,传统的表面尾矿处理方法无法彻底解决问题,需要创新出安全、有效的尾矿处理新技术,并进一步扩大技术的应用范围,利用尾矿充填采矿空区有效实施尾矿处理,其主要原理是填充尾矿填充空地,支撑两组围岩，防止岩石移动,有效控制地下压力。

总之，利用尾矿胶结充填技术处理地下采矿空区，减少了尾矿占用面积，实现了地下采矿空区和地表沉陷的有效治理。

1、全尾砂胶结充填技术工艺1.1分段回采嗣后充填法矿房和矿柱的划分分两步进行回采,先用分段空场法中的深孔回采矿房,开采后进行适当的填充，仅此一次就可以返回矿山进行无粘土填充;或者是连续回采,不进行任何的划分，矿房和矿柱两者之间一直保持连续回采,但是回采工作区受空间暴露面积的影响，如果达到一定极限值,充填采空区,重视地下压力活动的控制。

对于不同倾角、厚度的矿体结构，需要比较矿石的稳定性和规则性,否则人员不得随意进入露天场地作业。

1.2采空区的充填及时对采矿现场的矿物质进行清理，土壤清理后为采矿做好准备工作,采场内的积水，需要采取措施排净，充填管路，确保架设效果，并做好充填挡墙的砌筑工作,确保良好的照明和通风效果,仔细检查顶板的防护脚、周围围岩的稳定性,是否满足采矿的所有准备条件。

充填人员在充填之前，需要对井下仔细检查，尤其是管道泄漏问题,并仔细观察充填料浆的流量及流动效果，以此来确保巷道、溜井挡墙的安全性和稳定性。

在填充过程中,还需要根据需求严格控制填充物的起升高度,进一步确保填充墙的稳定性。

煤矿充填前景
煤矿充填是一种煤矿回填方法，即利用已经采空的煤矿洞室或矿场进行充填，以解决采空区域的安全和环境问题。

煤矿充填技术的出现，为解决煤矿行业的安全和环保难题提供了新的解决途径。

首先，煤矿充填有助于解决矿山采空区域的安全问题。

由于传统的开采方法只能提取部分煤炭，采矿区域会形成大量的采空区，这些采空区存在垮塌、水潜流等安全隐患。

而煤矿充填可以将采空区填充满矸石、渣土等材料，使其恢复坚实的地质结构，有效地防止采空区发生崩塌或者水潜流的问题，提高矿井的安全性。

其次，煤矿充填还可以通过利用矸石、渣土等填充材料，实现资源的综合利用。

煤矿采矿过程中会产生大量的废渣，如果不进行充填处理，这些废渣会进一步对环境造成污染。

然而，利用废弃物充填可以有效地减少废渣的排放，同时回收利用这些原本会被浪费的资源。

煤矿充填技术的应用，不仅可以解决煤矿行业的安全问题，还可以实现煤矸石资源的再利用，促进煤矿行业的可持续发展。

此外，煤矿充填还有助于改善矿山周边环境和土地的利用。

煤矿的开采过程会破坏土地景观和生态环境，而煤矿充填可以填平和修复采矿区域，使其恢复成可用于农田或者其他各种用途的平整土地。

这样不仅能够提高土地的利用效率，还可以改善周边地区的生态环境，为当地经济和社会发展提供更多的资源。

综上所述，煤矿充填技术具有重要的意义和广阔的应用前景。

通过煤矿充填，不仅可以解决矿山采空区域的安全问题，还可以实现矸石资源的综合利用，改善矿山周边环境和土地的利用。

煤矿充填技术的推广和应用，将为煤矿行业的发展注入新的动力，为社会可持续发展作出积极贡献。

建材发展导向2020年第3期矿山充填胶凝材料的研究及应用杨坤（山东鲁碧建材有限公司，山东济南271103）摘要：当前我国综合实力不断的提高,经济也在快速发展,但是我国国内采矿工业装备比较落后,技术水平不高,基础薄弱,使得采矿业的安全事故频发,矿山企业对于环保问题没有引起重视,使得矿山企业可持续发展过程中受到诸多的阻碍。

面对如此严峻的资源、环境、安全等形势,矿山企业必须要采取科学的方法才能够在新时期激烈的市场竞争中保持自己的竞争优势。

胶结充填技术作为深井和特殊矿床的一种非常有效的开采技术,在目前正在逐渐地应用,并且成为科学采矿的一个重要的方向。

关键词：矿山充填;胶凝材料;应用1胶凝充填材料简介所谓胶凝充填材料,它指的是根据一定的比例,将胶凝材料、细砂、尾砂等细骨料加入适量的水混制而成的一种填料浆,通过管道、钻孔等方法运输到地下深井地区,能够形成一定强度的充填体,使得井下能够保证一定的安全。

这种材料不仅仅能够使得相关的人员在采矿过程中保证自己的安全,还能够减少相应的固体废弃物的排放。

对矿山及时进行充填,不仅可以快速有效地回填采空的地区,防止周围的岩石掉落,还能够快速的形成新的工作面,缩短开采循环周期,进而能够提高矿石的回收率,充分的利用我们有限的矿产资源。

目前充填胶凝材料可以分为以下几类:普通硅酸盐水泥复合水泥体系、高水及超高水充填材料体系以及碱激发胶凝材料体系,硅酸盐水泥,它是应用最早的,并且也是应用最为广泛的一种胶凝材料,它最初产生的时间是在上个世纪六七十年代,它是通过硅酸盐水泥来作为一种胶凝材料,进而混合水和其他的细骨料,通过拌合之后由管道输送到地下充填区进行充填,但是这种方法操作起来非常的复杂,难度较高,所以后面慢慢的被其他的胶凝材料所替代。

目前主要采取的是用天然砂、尾砂来作为一种胶结充填的材料。

所以为了弥补硅酸盐水泥胶凝材料的不足,相关的人员又研究出来高水及超高水充填材料体系和碱激发胶凝材料体系,这两种方法用料较少,凝固的时间短,有助于快速的充填,所以被广泛的应用到矿山开采的过程中去。

我国矿山尾砂充填技术发展趋势与未来展望【摘要】：随着我国对建设绿色矿山的号召，尾砂胶结充填技术成为了矿山开采的重要发展发现。

尾砂充填技术是将尾砂与水泥等胶结剂混合后充填到井下采矿空区的一种技术措施，该技术不仅可以大幅度提升尾砂的利用率、降低尾砂堆存，而且还具有显著的环保效益，因而受到国内学者的高度关注。

随着尾砂充填技术的发展，尾砂充填效率越来越高、效果越来越好，为我国的绿色矿山建设提供了重要的技术保障。

【关键词】：尾砂充填；环境保护；采矿技术0引言我国很早就提出了绿色矿山发展战略，同时在政策上、理论上都对绿色矿山建设提供了制度和技术指导，这为我国矿山的绿色化建设提供了很好的发展路线。

2003年，我国提出了科学发展观，这为我国绿色矿山建设提供了理论支撑，2010年，《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》的提出，完善了绿色矿山建设意见，为我国绿色矿山建设指明了方向。

在上述背景下，尾砂胶结充填技术成为了我国建设绿色矿山的重要举措。

由于尾砂充填具有对地面植被保护好、井下工程稳定性好、作业安全、经济环境效益突出等优势，使得尾砂胶结充填技术具有广阔的发展前景1尾砂胶结充填技术概况尾砂是选矿厂对矿石进行精细化选磨后产生的细粒级固体废物，是目前我国堆存量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物。

传统的尾砂处理方式是将尾砂排放到尾矿库中。

尾矿库一般建在山坳里，建设尾矿库需要征地，而在尾矿库中堆存尾砂不仅需要消耗大量人力物力，而且还对环境带来了严重危害。

我国此前发生了多起尾矿库溃坝事件，导致了大量人员伤亡，给国家造成了重大的直接或间接经济损失。

为了提高尾砂利用率，使尾砂资源化利用，相关学者开展了大量研究，最终成功开发了尾砂充填采矿技术，相关技术大幅度降低了尾砂堆存量，取得了良好的经济效益和环保效益。

尾砂充填技术，是将选厂排出的尾砂输送到充填站的尾砂仓中，然后将尾砂、水泥和水按照一定配合比在搅拌槽中充分混合后通过管道输送到井下采空区，待充填料浆凝固后，可以形成具有一定强度的块体，有效维护了采空区的稳定。

煤矿充填开采的现状与发展趋势摘要:本文结合前人的研究,对充填开采进行系统的阐述。

利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法;既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以作为地下结构支撑体,减轻开采沉陷灾害,提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。

地下开采造成覆盖在开采层上面的岩层破坏、岩层移动及地表沉陷,造成地面建筑物、道路、管路、水体、水工工程及农田等的破坏,以致使生态环境也受到了很大影响。

它长久以来是矿业学科领域研究助重点。

虽然近年来发展了不少先进的采矿方法,但是由于人类加强了资源的合理开发利用和日益强烈的环境保护的意识,对采矿方法提出了更加严格的要求。

因此,充填采矿法应该成为以后发展的采矿方法之一。

随着采矿技术的发展,充填采矿法在国内外得到了迅速的发展与应用。

1957年煤矿充填开采产量比重达到了15.58％。

近几十年来,充填开采法在金属矿山获得了发展,国有重点有色金属矿山充填开采比重已达到68％。

金属矿的成功经验证明,充填采矿法是一种回收率高、贫化率低的采矿方法,能适应困难的开采条件,特别在地表不允许破坏的矿床开采中,具有不可替代的作用。

充填开采法是将煤矸石等固体废弃物作为主要充填材料充填到井下,一方面可以减少矸石的排放,另一方面可以控制岩层移动来减缓开采沉陷,实现建筑物下压煤开采和保护土地资源。

因而,研究煤矿充填开采技术对发展绿色开采具有十分重要的意义。

1 煤矿充填开采的技术现状目前充填开采法在金属矿应用较多,技术相对成熟,可以为煤矿的充填开采提供相应的借鉴。

煤矿采空区充填开采技术在波兰、德国应用较多,充填材料通常是河砂、煤矸石和电厂粉煤灰。

其中以水砂充填技术应用最多。

正常情况下长壁工作面使用水砂充填后地表下沉系数为0.10～0.20。

波兰采用水砂充填条带法,已经成功地开采了多座城市下的煤炭资源。

20世纪60年代,我国抚顺胜利矿采用伪倾斜上行水砂充填长壁采煤法成功地开采了工广保护煤柱。

我国煤矿充填开采技术现状及发展方向摘要：我国在煤矿开采过程中依然有沉陷问题发生，这就使我国煤矿开采事业的发展受到较大影响。

众所周知，煤矿在实际开采过程中极易出现沦陷事故，一旦发生这种问题不仅给带来巨大的经济损失，而且还会给生态环境造成极为恶劣的影响。

现今较为先进的部分充填开采技术的应用可以有效地避免在实际载采过程中发生沉陷问题，因此，对煤矿开采沉陷部分充填开采技术进行研究具有十分重要的现实意义。

关键词：煤矿开采; 充填开采技术研究1.充填开采的基本技术原理所谓的充填开采技术，简单的来说就是对沉陷矿区使用特定类型的浆液来进行填充，这样能够让采矿过程当中的安全性得到有效的保障。

通过实际的调查发现，在进行充填开采的过程当中会涉及到较多的技术方法，在这些技术当中最为典型的就是膏体充填、浓度低及浓度高的较结体充填，在对不同位置的填充沉陷区进行工作的时候，工作人员应该将重心放在充填冒落部位和采空部位。

总的来说，在充填过程当中如果出现采空区，相关工作人员要使用浓度较高的胶体进行工作；相反，如果出现冒落部位，工作人员可以使用注浆碎石的方法来对相应的区域进行充填操作，其主要原因就是，一些相对浓度较低的非胶体由于其自身的综合特点，在高层区域是十分适用的。

为了能够保证煤层采掘工作正常进行，工作人员要结合实际的情况而将浓度较大的浆液填入到现有的空洞部位，这样能够为空洞区上侧得到有效的覆盖。

通过实际的调查发现，煤炭采掘量与充填开采必须的填料总量之间有着十分密切的联系，二者对于开采工作有着十分重要的影响。

为了能够选择与实际情况相符合的充填技术，相关人员就要对煤层充填实现局部或者整体性的操作。

工作人员应该在实际的煤层充填期间保证现有的煤层不会出现冒落现象，在对采空位置进行充填的时候要提高一定的速度。

只有在以上的条件下，工作人员要将强度较高的填充体适用到完整性较好的岩层当中去，这样能够有效的防止在实际开采过程当中出现煤层沉陷的现象，对开采工作带来一定程度的影响。

充填采矿法的发展方向1.向无轨机械化、回采连续化发展现代充填采矿技术己将低效率的充填工艺改造成为大规模高效率的先进的采矿工艺。

斜坡道与各种类型无轨采掘设备的应用，使井下作业面貌发生巨大变化。

井下工人劳动条件得到很大改善，采场生产能力和劳动生产率大幅度提高。

据称，国内矿山已有53种型号800多台铲运机(LHD)在运行，铲斗容积最小的0.38码，最大的已达6.1码，其中柴油驱动占70%，电力驱动占30%。

拥有铲运机的矿山有56座。

白银有色金属(集团)有限责任公司小铁山铅锌矿先后引进地下无轨采掘及辅助设备12台(套)，实现了采掘无轨机械化。

装备有瑞典水星—14单臂液压凿岩台车4台，美国EST 2D铲运机4台，中国金川JCCY 2A铲运机4台，铲斗容积为2码，即可每年采出矿石30万吨，生产能力达到800～1200吨/天；又如安庆铜矿采用120米以上高阶段大孔径崩矿嗣后一次充填采矿法，瑞典Simba-251潜孔钻机钻凿直径为165毫米垂直下向深孔，美国ST-SC(斗容3.8耐)铲运机出矿及大规模连续振动出矿，采场综合能力达到750～800吨/天。

2.新型充填材料、化学添加剂逐步扩大应用矿山充填材料主要由骨料和胶结剂两部分组成，骨料大多数就地选取廉价的可用物料，不足部分就地选料破碎加工，而胶结剂绝大多数矿山选用普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，少量矿山掺入粉煤灰、赤泥、石灰等物料。

目前适用于矿山充填特点的专用水泥还不多见。

高水速凝材料是一种典型的专用充填胶结剂，其在硬岩矿山的应用仍处于试验研究和推广阶段。

除了常规的充填材料，如砂石集料、水泥、粉煤灰、炉渣以及水之外，在充填料制备之前或混合之后直接加入的材料以外加剂，己在国内外一些矿山开始研究和试用。

例如速凝剂用来缩短凝固时间，缓凝剂用来延长凝固时间，减水剂用来改善易性和提高强度，减阻剂用来降低高浓度物料的管道输送阻力等，其目的是为了提高充填料的物理性能，包括强度、稳定性、可输送性、可泵性、和易性以及浇注性等，这些特性满足于充填与采矿工程需要。

充填采矿的技术方向!摘要：本文总结了充填采矿的发展现状历程与成功应用的经验，并且分析了国内外充填采矿的情况，对矿山充填采矿技术发展趋势和所应解决关键技术问题进行了评述。

最后得出在资源利用和环境保护协同并进的地下矿山，充填采矿技术必将得到优先发展。

引言我国已进入矿产资源消耗的高峰期，而采矿业面临深部岩爆、冲击地压等地质灾害问题；地表下沉、塌陷等生态环境问题；生产能力、生产成本等技术经济问题。

由于大量工业废水、废料、废气的排放造成了自然生态环境的恶化，人们越来越认识到加强矿山环境保护和矿产资源综合利用的重要性,迫切需要实现绿色采矿,而充填采矿工艺便是绿色采矿的主体支撑技术。

一．我国充填采矿技术应用现状我国的充填采矿技术经历了废石干式充填、分级尾砂水力充填、碎石水力充填、混凝土胶结充填、磨砂胶结充填、分级尾砂或天然砂充填、废石胶结充填、全尾砂胶结充填、赤泥胶结充填和膏体充填的发展过程。

但中国矿山数量多，开发与应用的充填工艺与技术类型多，尤其是近十余年来，在新的充填技术的研究开发和推广应用方面均取得了长足的进步。

综合起来，中国的充填采矿技术发展大体分以下几个阶段。

第一阶段是20世纪50年代、60年代，均是以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺。

但废石干式充填因其效率低、生产能力小和劳动强度大，满足不了采矿工业的发展，国内干式充填采矿所占比重逐年下降，几乎处于被淘汰的地位。

第二阶段是2O世纪70年代、80年代，开始应用尾砂胶结充填技术，由于非胶结充填体无自立能力，难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率的需要。

所以在水砂充填工艺得以发展并推广应用后，开始采用胶结充填技术。

这一时期的细砂胶结充填料主要以尾砂、天然砂和棒磨砂等作为充填集料，胶结剂为水泥。

第三阶段是20世纪90年代以来，随着采矿工业的迅速发展，原充填工艺已不能满足回采工艺的要求和进一步降低采矿成本或环境保护的需要。

因而发展了高浓度充填、膏体充填、废石胶结充填和全尾砂胶结充填等技术新。

充填技术发展历程图矿山充填技术是为了满足采矿工业的需要发展起来的，其发展有近百年的历史。

然而，真正的矿山充填方面取得较大的进展，在国外是近60年以来的事，而在我国则是近40以来的事。

国内外矿山充填技术的发展均经历了4个发展阶段：第一阶段：国外在20世纪40年代以前，以处理废弃物为目的，在完全不了解充填物料性质和使用效果的情况下，将矿石废料送进井下采空区。

如澳大利亚的塔斯马尼亚芒特莱尔矿和北莱尔矿在20世纪初进行的废石干式充填。

[16]国内在20世纪50年代以前，均是以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺。

废石干式充填采矿法曾在50年代初期成为我国主要的采矿方法之一，1955年在有色金属矿床地下开采中占38.2﹪，在黑色金属矿床地下开采中竟达到54.8﹪。

第二阶段：20世纪40~50年代，澳大利亚和加拿大等国的一些矿山开发并应用了水砂充填技术。

从此真正开始将矿山充填纳入采矿计划，成为采矿系统的一个组成部分，并且对充填料及其充填工艺开展了研究。

这一阶段主要是借助水力将尾砂充入井下采空区，充填料的输送浓度较低，一般在60﹪~70﹪，需要在采场大量脱水。

国内矿山从20世纪60年代才开始应用水砂充填工艺。

1965年在锡矿山南矿为了控制大面积地压活动，首次采用了尾砂水力充填采空区工艺，有效地减缓了地表下沉。

第三阶段：20世纪60~70年代，开始应用尾砂胶结充填技术。

代表矿山有澳大利亚的芒特艾萨矿，于60年代采用尾砂胶结充填工艺回采底柱，在这一阶段已开始深入研究充填料的性质、充填料与围岩的相互作用、充填体的稳定性和矿山充填胶凝材料。

国内初期的胶结充填均为传统的混凝土充填，其中凡口铅锌矿从1964年开始采用压气缸风力输送混凝土进行胶结充填。

在20世纪70年代至80年代，几乎被细砂胶结充填完全取代，该工艺最早在凡口铅锌矿、天然砂和棒磨砂等材料作为充填集料，胶结剂为水泥。

第四阶段：20世纪80~90年代至今，随着采矿工艺的发展，原充填工艺已不能满足回采工艺的要求和进一步降低采矿成本或环境保护的需要。