高水充填（論文）

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1、Chinauniversityofminingandtechnology高水充填（論文）學(xué)院名稱孫越崎學(xué)院專業(yè)名稱采礦工程學(xué)生姓名劉瑞明學(xué)號(hào)01090190任課教師許家林二〇一二年十月（超）高水充填工藝系統(tǒng)和應(yīng)用研究劉瑞明（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)孫越崎學(xué)院，江蘇徐州）摘要：我國(guó)目前“三下”壓煤?jiǎn)栴}比較嚴(yán)重，充填開(kāi)采是解決“三下”壓煤的根本途徑，其中（超）高水充填相比其他充填方法它特別的優(yōu)勢(shì)。本文詳細(xì)介紹了（超）高水材料的組分、基本性能及在充填時(shí)的水化反應(yīng)，并且重點(diǎn)敘述（超）高水充填工藝系統(tǒng)流程和充填方法，總結(jié)出（超）高水充填的意義，得

2、出（超）高水充填將會(huì)在以后廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：“三下”壓煤（超）高水材料（超）高水充填引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，煤炭資源的不斷開(kāi)采，“三下”(建筑物下、鐵路下、水體下)壓煤量占煤炭資源總量的比例越來(lái)越大。據(jù)對(duì)國(guó)有重點(diǎn)煤礦的不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)壓煤量約為137.9億噸，其中建筑物下壓煤為87.億t，村莊下壓煤又占建筑物下壓煤的60%。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，村鎮(zhèn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，新礦區(qū)和新井田的建設(shè)，實(shí)際壓煤量遠(yuǎn)高于這一數(shù)字。主要產(chǎn)煤省如山東、江蘇、安徽、河南、河北等省，多數(shù)礦區(qū)（井）地處平原，人口密度大，村莊密集，村莊壓煤比重較大，有的礦

3、區(qū)或井田村莊壓煤量占總儲(chǔ)量的70%，有的新疆井田投產(chǎn)（首采面）即遇到村莊下壓煤開(kāi)采問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)煤礦村莊壓煤，主要采用遷村或采用條帶開(kāi)采的方法進(jìn)行開(kāi)采，然而遷村法存在搬遷或者成本高、侵占土地、選址困難以及開(kāi)采后破壞環(huán)境等問(wèn)題，條帶開(kāi)采，采出率很低，而且萬(wàn)噸掘進(jìn)率（每回采一萬(wàn)噸原煤，所需掘進(jìn)的巷道數(shù)量）很高，以上方法都被煤炭企業(yè)所拋棄。為了緩解日益突出的煤炭資源的枯竭與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，有效地進(jìn)行“三下”壓煤開(kāi)采對(duì)充分利用地下資源，延長(zhǎng)礦井壽命，促進(jìn)煤炭工業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。采空區(qū)充填逐漸成為解放“三下”壓煤的主要方法

4、之一，按充填材料區(qū)分，有水砂充填、矸石充填、膏體充填和高水充填。其中高水充填具有充填率比較高、初期投資低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為很多煤礦充填開(kāi)采的首選。從1986年開(kāi)始，我國(guó)就開(kāi)始進(jìn)行高水充填材料、充填技術(shù)的研究，并在1989年由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)北京研究生部經(jīng)過(guò)幾年的努力，研制成功高水速凝固化材料，迅速應(yīng)用于井下充填。在90年代初，高水固結(jié)充填采礦方法首次用于我國(guó)的黃金礦山試驗(yàn)成功，引起國(guó)內(nèi)外采礦界的廣泛關(guān)注，并在煤礦、金礦和非金屬礦等充填開(kāi)采領(lǐng)域內(nèi)迅速應(yīng)用。1、（超）高水充填材料組分超高水材料是相對(duì)于高水材料而言的，超高球材料的水灰比

5、（拌制水泥漿、砂漿、混凝土?xí)r所用的水和水泥的重量之比）可達(dá)11：1，而普通高水材料水灰比為2.5：1左右，兩者用水量相差很大。目前按照標(biāo)準(zhǔn)，將水體積大于95％的材料界定為超高水材料，而低于95%的材料界定為普通高水材料。1.1高水材料組分高水材料由甲、乙兩種固體粉料組成，甲料由鋁酸鹽或硫鋁酸鹽配以多種起緩凝和調(diào)整作用的外加劑組成；乙料主要由石膏、石灰、粘土配以促凝劑組成。甲、乙料分別加人一定量的水制成灰漿，按I：I的比例混合后，30min內(nèi)即可凝結(jié)成固體。以中國(guó)煤炭科學(xué)總院研究的高水充填材料為例，其組分如下：甲組分包括下述成

6、分：(wt%表示重量百分比)硫鋁酸鹽水泥熟料65wt%~90wt%鋁酸鹽水泥熟料5wt%~30wt%緩凝劑0.5wt%~1.5wt%第一懸浮劑2.5wt%~6wt%上述鋁酸鹽水泥熟料為比表面積（單位質(zhì)量的固體具有的總面積，可用氣體吸附法或者溶液吸附法測(cè)得）為400~600/kg的粉末，硫鋁酸鹽水泥熟料、緩凝劑和懸浮劑為比表面積為600~800/kg的粉末。緩凝劑為硼酸、硼砂、酒石酸、檸檬酸中的一種或其中幾種的混合物。第一懸浮劑為膨潤(rùn)土、凹凸棒土、海泡石、白炭黑、纖維素醚、淀粉醚中的一種或者其中幾種的混合物。乙組分包括下成分：

7、硬石膏50wt%~70wt%石灰15wt%~25wt%復(fù)配添加劑14wt%~30wt%上述硬石膏、石灰和復(fù)配添加劑為比表面積為350~600600/kg的粉末。復(fù)配添加劑包括第二懸浮劑、無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)化合物：第二懸浮劑：4wt%~12wt%無(wú)機(jī)鹽6wt%~24wt%無(wú)機(jī)化合物0wt%~2wt%上述第二懸浮劑為膨潤(rùn)土、凹凸棒土、海泡石、白炭黑、纖維素醚、淀粉醚中的一種或者其中幾種的混合物。無(wú)機(jī)鹽中的陰離子為、、、、、、、中的一種或者幾種的混合物，陽(yáng)離子為、、、、中的一種或者幾種混合物。有機(jī)物化合物為三乙醇安、三乙丙醇胺、二乙醇胺

8、中的一種或者幾種混合物。使用步驟如下：（1）向甲組分加入水，制成甲組分單槳，水的重量為甲組分重量的2~2.4倍;（2）向乙組分加入水，制成乙組分單槳，水的重量為乙組分重量的2~2.4倍;（3）將甲組分單漿和乙組分單漿按照重量比為1~1.2：1混合，固化即可。在90年代，我國(guó)高校利用磁化水拌