高水充填

超高水充填材料在采矿工程中的应用与展望摘要: 为解决“三下”压煤开采、工作面过空巷和煤炭自然发火等问题，对超高水材料充填开采技术、预充空巷开采技术和注浆防灭火技术进行研究。

基于超高水充填材料的性质，介绍了以上 3 种技术的应用情况，并分别以陶一煤矿、王庄煤矿和金地煤矿为例对其应用效果进行了分析和评价。

结果表明，超高水材料充填开采技术能保证采空区充填率达到 85% 以上; 采用超高水材料预充空巷开采技术后，工作面回采过空巷期间未出现矿压显现剧烈现象; 采用超高水材料注浆防灭火技术后，火区的温度和 CO、NH4 浓度均恢复到正常水平。

今后需在继续完善当前技术相关理论与工艺的同时，进一步拓展超高水材料的应用领域。

关键词:超高水材料; 充填开采; 预充空巷; 防灭火1有关超高水充填材料的详细介绍超高水充填材料主要是由单浆液构成，该单浆液是由甲乙两模块分别配水形成。

其中甲模块中主要组成部分为复合超缓凝剂与铝土矿，乙模块中主要组成部分为复合超缓凝剂与石膏等。

甲乙两类单浆液的体积相同进行混合，然后过一段时间后就能凝固从而变成充填体。

超高水充填材料中水灰比最低是 6.3：1，最高是 11：1，这意味着其水体积可以高达 95%—97%的范围。

甲乙这两类单浆液进行混合后可以在 8—30 分钟内达到初凝状态，其固结体的最终强度能够达到 0.06—1.65MPa，而其七天的抗压强度能够涨到最终强度的 60%—90%。

这两类单浆液具体的抗压强度以及混合后的凝结时间可以依据实际情况来适当做出调整；甲乙两类单浆液可以在 30—40 小时内保持良好的流动性、不凝固，其具有高强度的可灌性流动性，有利于在管路中实现长时间长距离运输。

而在遭受压力的时候该单浆液固结体积应变仅有 0.00075—0.003 之间，由此可知其具有较强的不可压缩性。

2超高水材料注浆防灭火技术及应用超高水材料注浆防灭火技术是一种集注浆、注水、凝胶、阻化剂于一体的新型防灭火技术，具备以上防灭火技术的优点，同时克服了浆液易流失、不凝结、流动性差及工艺复杂、成本高等缺点。

高水填充沿空留巷技术项目简介山西誉邦科技股份有限公司目录一、项目背景 (1)二、高水材料沿空留巷技术 (2)三、高水填充材料 (3)四、应用案例 (4)五、技术力量 (5)六、企业资质 (6)七、企业荣誉 (7)八、检测报告 (8)九、行业标准 (11)一、项目背景我国煤矿地下巷道总长超过4.0万㎞，其中受采动影响的煤巷约占80%。

长期以来，对受采动影响的回采巷道一般采用款煤柱护巷。

大煤柱的留设在降低煤炭出采率、造成严重资源浪费的同时，对于一些采空侧巷道、采动影响剧烈的巷道，即使留设15~30m的煤柱仍难以保证巷道回采期间的正常使用，巷道变形严重，修复频率高，严重威胁着矿井的安全生产；如区段煤柱较宽则会在工作面回采后形成应力集中，使布置在煤柱下方的底板巷道维护困难。

同时，这种布置方法不利于防治煤炭自然发火和煤与瓦斯突出等灾害。

沿空留巷是在工作面后方沿采空区边界维护住已使用过的回采巷道为下一区段煤层开采服务，此技术已经成为煤矿开采技术的一项重大改革。

沿空留巷可以完全取消区段煤柱，提高煤炭资源采出率，改善巷道围岩的破坏情况，降低巷道支护难度，延长矿井服务年限，减少巷道掘进量，缓解采掘接替矛盾，取消孤岛工作面及缩短搬家时间，能够实现Y形通风方式，解决工作面瓦斯超限难题，并能合理开发煤炭资源，实现前进式和往复式开采。

其技术优势和经济效益显著。

沿空留巷与留煤柱护巷相比,无论在技术经济上还是生产安全上,都具有绝对性的优势。

根据对现有的无煤柱开采实例的统计,沿空留巷通常可使采区采出率提高10~20%,有的矿井甚至达到25~30%;沿空留巷一般可使巷道掘进率降低25~33%。

而有的矿井降低的程度高达40%以上。

巷旁支护是保证沿空留巷成功的关键，国内外对巷旁支护机理及方法进行了较多的研究和实践。

上世纪50年代以来巷旁支护长期采用矸石带、木垛、密集支柱和混凝土砌块，上述巷旁支护普遍存在增阻速度慢、支撑能力小、压缩变形量大、密闭性能差、机械化程度低、劳动强度大以及力学性能与沿空留巷围岩变形不相适应等缺点，不利于沿空留巷维护和防止采空区漏风、煤层自燃。

高水材料充填作业规程1.充填前要弄清标杆对应的灰料数量，尤其是AA料和BB料的容器要确认符合要求。

2.标杆要始终悬挂在搅拌桶上，按照不同充填点的配比要求更换标杆。

3.加水和加料后的液面要刚好达到标杆的指定位置。

4.充填前应检查搅拌桶内及管路是否清洁畅通，否则应予以清洗干净。

5.在三通混合处应设置高压水管，出现情况停泵且不能在5分钟内处理时，应及时用水管冲洗混合管，但不能长时间用清水冲洗，以免过多清水冲淡充填巷道内的浆液，影响凝结效果。

出现停泵且不能在30分钟内处理时，应拆卸下三通的两个单浆管，泵站打清水冲洗单浆管，以防单浆管堵塞。

6.混合管的长度应保证在80m，不能随意减少其长度，并应有备用混合管。

7.严禁备用泵处于不可用状态，出现问题要及时报修，易损耗零部件应有备件。

8.灰料应分类整齐码放，注意防水防潮，一定要避免灰料混淆使用。

9.三通的两个单浆管连接处应方便拆卸，以便能够及时拆卸两个单浆管。

10.在注浆泵泵送吸浆时，一定要密切观察两个正在吸浆的搅拌桶液面下降是否一致，如果不一致应及时处理。

11.充填完毕后，首先冲洗完管路，然后必须要彻底对搅拌桶进行冲洗，保证搅拌桶尤其是吸浆龙头的清洁，严禁搅拌桶内壁和吸浆龙头附着料浆导致凝结。

12.保障泵站和充填点的通讯畅通，出现问题要及时能够联系上。

13.应有专人负责看管充填点充填情况，并要有人经常巡查管路是否出现漏液等问题。

14.现场人员应听从技术人员的指导，配合技术人员顺利完成制浆充填工作。

15.交接班时，班长应充分了解上一个班的制浆充填情况，以及本班的具体任务要求。

16.为了提高充填效率和充填效果，减少不必要的麻烦和问题，请严格按照本规程进行作业。

超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用我国煤炭资源较为丰富,但其赋存特点是煤矿“三下”压煤比较普遍。

一方面,我国主要产煤省多地处平原,村庄密集,人口众多,村庄压煤比重大;另一方面,随着国内经济不断持续发展,村镇规模不断扩大,新矿区、新井田不断建设,压煤量也持续增加。

解决“三下”压煤问题是我国煤矿可持续发展的关键。

此外,由于煤矿开采造成地表沉陷、建筑物破坏及地下水与土地资源减少等,使矿区生态环境问题越来越突出。

基于上述问题,煤炭绿色开采是实现我国煤炭工业可持续发展的必由之路,充填开采技术是实现上述目标的不二选择。

本文在充分研究我国煤炭资源赋存状况及充填开采现状的基础上,从充分回收煤炭资源、减少矿区环境污染、消除矿区生态破坏的角度出发,提出超高水充填材料用于矿井采空区充填的课题,并对此进行了详细研究。

本文在详细查阅大量国内外文献的基础上,详细研究了超高水材料的生成机理,并通过大量实验,对超高水材料的各组成要素进行了详细研究。

在实验室条件下,经过多年反复试验研究,找出超高水材料合理的组成配方。

所制得的超高水材料由A、B两种主料与少量复合速凝剂和复合缓凝分散剂组成。

该材料可在水体积高达97%时,实现初凝时间在8~90min之间的按需调整。

当水体积在95~97%时,抗压强度可根据外加剂的不同而进行调节,其28天强度可达到0.66~1.5MPa之间。

该材料A、B两主料单浆可持续30~40小时不凝固,混合后材料可快速水化。

调整外加剂配方可以改变材料性能如凝结时间与强度等。

为了考察所制得超高水材料性能,对超高水充填材料的基本性能包括基本力学性能、化学性能及所构成材料的稳定性进行了研究,发现该材料具有早强、快硬的特点,7天抗压强度可达到最终强度的60~90%,后期强度增长趋势较缓慢。

通过调节水固比与外加剂,可根据需要调整其强度性能与凝结时间等指标。

该材料体积应变较小,有利于采空区的充填应用。

该材料抗风化性能较差,火烤效果类同于风化,表明该材料不适于干燥、开放的环境。

《综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术规范》编制说明标准编制组一、工作简况（一）任务来源本标准的制定计划由中国煤炭工业协会归口上报并执行，经中国国家标准化管理委员会批准，正式列入2016年国家标准制修订项目计划，项目编号为20161825-T-603，项目名称为《综合机械化高水材料充填采煤技术要求》，起草单位为中国煤炭工业协会生产力促进中心、冀中能源邯郸矿业集团有限公司等。

（二）协作单位本标准制定的协作单位主要有冀中能源集团有限责任公司、国家能源充填采煤技术重点实验室、河北充填采矿技术有限公司、冀中能源股份有限公司、河北煤炭科学研究院。

（三）主要工作过程（1）建立标准起草组该标准提出后，于2016 年获国家标准化管理委员会立项，2016年12月成立了由冀中能源邯郸矿业集团有限公司、国家能源充填采煤技术重点实验室等组成的标准起草组。

（2）形成标准草案标准起草组于2016年12月启动本文件的调研工作，并于2017年5月底前完成了相关资料的收集和分析工作。

起草组经多次组内研讨，确定了标准的框架和主要内容，并于2017年10月形成了标准草案稿。

（3）征求意见阶段标准起草工作组先后召开了多次组内研讨会，对标准草案进行了讨论。

根据专家意见，起草组对草案内容进行了修改，于2018年12月底形成标准征求意见稿。

（四）主要起草人及所做的工作本标准主要起草人为杨忠东、张党育、孙春东、高会春、卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健、宋佳、刘富、郑厚发等。

根据任务分工，孙春东主要做了制定详细工作计划，卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健等进行了前期资料的收集、标准制订初稿的起草以及标准征求意见稿的讨论修改等工作，其他人员也都一起参与了调研，多次开会讨论，共同修改完善标准。

二、编制原则和主要内容说明（一）编制原则本标准的编制原则主要包括：（1）本标准在结构和编写上严格按照GB/T 1.1-2009的规范要求。

（2）本标准的编制注意协调一致的原则，与已经发布的相关国家标准、行业标准和规范相协调。

高水充填材料在采煤工作面过空巷中的应用谭卫东（山西阳城阳泰集团白沟煤业有限公司，山西 阳城 048100）摘 要 针对12205工作面回采过空巷期间易出现煤墙片帮、漏顶，影响工作面安全回采问题，提出利用高水速凝充填材料对空巷进行充填加固技术方案。

通过模拟试验，选取水灰比为3:1的高水充填材料，在回采期间采取对工作面煤体进行注浆固化、工作面调斜、巷道超前加固支护等补充措施。

经现场应用，工作面煤壁未出现大范围片帮和漏顶现象。

关键词 高水材料；空巷；注浆加固；充填；水灰比中图分类号 TD353 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.01.069Application of High Water Filling Material in Gob Crossing Roadway of Coal Mining FaceTan Weidong(Baigou Coal Industry Co., Ltd., Shanxi Yangcheng Yangtai Group, Shanxi Yangcheng 048100)Abstract : In view of the problems of coal wall spalling and roof leakage in the 12205 working face, which affect the safe mining of working face, this paper puts forward the technical scheme of filling and strengthening the gob with high water quick setting filling material. Through simulation test, the high water filling material with water cement ratio of 3:1 is selected. During the mining period, the supplementary measures such as grouting and solidification of coal body, slope adjustment of working face, advance reinforcement and support of roadway were taken. After field application, there is no large-scale spalling and roof leakage in coal wall of working face.Key words : high water material; empty alley; grouting reinforcement; filling; water cement ratio收稿日期2020-08-15作者简介 谭卫东（1978—），男，山西阳城人，助理工程师，现在山西阳城阳泰集团白沟煤业从事技术管理工作。