高水充填（论文）

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1、Chinauniversityofminingandtechnology高水充填（论文）学院名称孙越崎学院专业名称采矿工程学生姓名刘瑞明学号01090190任课教师许家林二〇一二年十月（超）高水充填工艺系统和应用研究刘瑞明（中国矿业大学孙越崎学院，江苏徐州）摘要：我国目前“三下”压煤问题比较严重，充填开采是解决“三下”压煤的根本途径，其中（超）高水充填相比其他充填方法它特别的优势。本文详细介绍了（超）高水材料的组分、基本性能及在充填时的水化反应，并且重点叙述（超）高水充填工艺系统流程和充填方法，总结出（超）高水充填的意义，得

2、出（超）高水充填将会在以后广泛应用。关键词：“三下”压煤（超）高水材料（超）高水充填引言随着我国经济的持续发展，煤炭资源的不断开采，“三下”(建筑物下、铁路下、水体下)压煤量占煤炭资源总量的比例越来越大。据对国有重点煤矿的不完全统计，全国压煤量约为137.9亿吨，其中建筑物下压煤为87.亿t，村庄下压煤又占建筑物下压煤的60%。随着社会经济发展，村镇规模不断扩大，新矿区和新井田的建设，实际压煤量远高于这一数字。主要产煤省如山东、江苏、安徽、河南、河北等省，多数矿区（井）地处平原，人口密度大，村庄密集，村庄压煤比重较大，有的矿

3、区或井田村庄压煤量占总储量的70%，有的新疆井田投产（首采面）即遇到村庄下压煤开采问题。长期以来我国煤矿村庄压煤，主要采用迁村或采用条带开采的方法进行开采，然而迁村法存在搬迁或者成本高、侵占土地、选址困难以及开采后破坏环境等问题，条带开采，采出率很低，而且万吨掘进率（每回采一万吨原煤，所需掘进的巷道数量）很高，以上方法都被煤炭企业所抛弃。为了缓解日益突出的煤炭资源的枯竭与经济发展的矛盾，有效地进行“三下”压煤开采对充分利用地下资源，延长矿井寿命，促进煤炭工业的健康发展具有重要意义。采空区充填逐渐成为解放“三下”压煤的主要方法

4、之一，按充填材料区分，有水砂充填、矸石充填、膏体充填和高水充填。其中高水充填具有充填率比较高、初期投资低等优点，逐渐成为很多煤矿充填开采的首选。从1986年开始，我国就开始进行高水充填材料、充填技术的研究，并在1989年由中国矿业大学北京研究生部经过几年的努力，研制成功高水速凝固化材料，迅速应用于井下充填。在90年代初，高水固结充填采矿方法首次用于我国的黄金矿山试验成功，引起国内外采矿界的广泛关注，并在煤矿、金矿和非金属矿等充填开采领域内迅速应用。1、（超）高水充填材料组分超高水材料是相对于高水材料而言的，超高球材料的水灰比

5、（拌制水泥浆、砂浆、混凝土时所用的水和水泥的重量之比）可达11：1，而普通高水材料水灰比为2.5：1左右，两者用水量相差很大。目前按照标准，将水体积大于95％的材料界定为超高水材料，而低于95%的材料界定为普通高水材料。1.1高水材料组分高水材料由甲、乙两种固体粉料组成，甲料由铝酸盐或硫铝酸盐配以多种起缓凝和调整作用的外加剂组成；乙料主要由石膏、石灰、粘土配以促凝剂组成。甲、乙料分别加人一定量的水制成灰浆，按I：I的比例混合后，30min内即可凝结成固体。以中国煤炭科学总院研究的高水充填材料为例，其组分如下：甲组分包括下述成

6、分：(wt%表示重量百分比)硫铝酸盐水泥熟料65wt%~90wt%铝酸盐水泥熟料5wt%~30wt%缓凝剂0.5wt%~1.5wt%第一悬浮剂2.5wt%~6wt%上述铝酸盐水泥熟料为比表面积（单位质量的固体具有的总面积，可用气体吸附法或者溶液吸附法测得）为400~600/kg的粉末，硫铝酸盐水泥熟料、缓凝剂和悬浮剂为比表面积为600~800/kg的粉末。缓凝剂为硼酸、硼砂、酒石酸、柠檬酸中的一种或其中几种的混合物。第一悬浮剂为膨润土、凹凸棒土、海泡石、白炭黑、纤维素醚、淀粉醚中的一种或者其中几种的混合物。乙组分包括下成分：

7、硬石膏50wt%~70wt%石灰15wt%~25wt%复配添加剂14wt%~30wt%上述硬石膏、石灰和复配添加剂为比表面积为350~600600/kg的粉末。复配添加剂包括第二悬浮剂、无机盐和有机化合物：第二悬浮剂：4wt%~12wt%无机盐6wt%~24wt%无机化合物0wt%~2wt%上述第二悬浮剂为膨润土、凹凸棒土、海泡石、白炭黑、纤维素醚、淀粉醚中的一种或者其中几种的混合物。无机盐中的阴离子为、、、、、、、中的一种或者几种的混合物，阳离子为、、、、中的一种或者几种混合物。有机物化合物为三乙醇安、三乙丙醇胺、二乙醇胺

8、中的一种或者几种混合物。使用步骤如下：（1）向甲组分加入水，制成甲组分单桨，水的重量为甲组分重量的2~2.4倍;（2）向乙组分加入水，制成乙组分单桨，水的重量为乙组分重量的2~2.4倍;（3）将甲组分单浆和乙组分单浆按照重量比为1~1.2：1混合，固化即可。在90年代，我国高校利用磁化水拌