高水材料

高水材料用于采空区充填有着工艺简单、凝结速度快、性能稳定等优点。

为减小开采引起的地表建、构筑物的变形，采矿工程的采空区一般需要支护或充填，传统的充填材料主要有两类：一是以硅酸盐水泥掺加水玻璃等的充填料，但该类材料的使用寿命短(通常仅可用2~3 a)，且存在作业固化时间长，材料浪费等缺点；二是以高分子为主的充填材料，近年来，科研人员已研制出高水速凝固材料(简称高水材料)，它是一种价格低廉，使用方便，并具有一定力学性能的可泵性支护材料，高水材料可替代木材、钢材使用，充填工艺简单，凝结速度快，可减少固化剂的用量。

高水材料填充技术作为一种新方法，已在某些矿区开展了试验性研究。

该矿采用的ZKD 型高水速凝充填材料是一种新型双料特种水泥混合材料，是近年来矿山充填较为成功的材料。该材料由甲料、乙料两种组分构成。甲、乙料以重量比1 ：1 配合使用。其中甲料是以硫铝酸盐水泥熟料为基材，与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成，乙料是由石灰、石膏、悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。针对工作面采高大、充填体接顶相对困难的特点，选用袋装净浆材料进行充填，以使充填体接顶密实。根据数值计算分析，充填体使用的水灰比确定为2：1。

与传统的充填材料比较，该材料具有以下优点：a. 浆材颗粒细，渗透性能好；b. 主、配料单独加水搅拌而成的浆液24 h 不凝结，相同水灰比的主、配料浆1：1 混合使用，混合浆液凝结时间十几秒至几小时随意可调；c. 混合浆液凝结时基本不析水，结石强度高，抗渗性好，微膨胀，不龟裂及凝结后受扰动甚至破坏后具有再结胶性能；d. 价格低，又特

别适合高水灰比情况下使用，所以成本较低。

高水速凝固化充填材料是由中国矿业大学北京研究生部研制成功并获国家专利的一种新型胶凝材料, 它由甲乙两种粉末状材料组成。其中甲料的主要成分是硫酸铝盐水泥熟料和石灰, 乙料为硬石膏和石灰石, 使用时甲乙料按配制。该材料可用于采空区填漏、井下防灭火、锚喷支护、道路抢修等。近几年在冶金矿山充填采矿中逐渐得到推广应用。高水速凝固化充填材料与水泥等胶结材料相比, 其主要特点是调配的浆液在很大的水固比条件下（体积含水率达85%~95%），可以实现5~30min的快速凝固、硬化, 最终形成一种强度达2~5MPa的固态结晶体。

加人充填骨料后, 注人充填体, 可以形成人工承重石。所形成的固化体具有较高的长时强度, 在含水、潮湿环境下能够保持其性能的稳定, 不会发生逆变。

可在0~68%的浓度范围内, 根据需要任意调节充填骨料浓度, 一般不大于73%。高水材料含量一般在6%~10%范围内调节, 高水材料含量越多, 充填体强度越高, 反之则越低。

在加人尾矿、废石、河砂等充填骨料条件下, 甲乙两种材料的浆液在混合前可保持24h不凝固、不结底、不堵管。充填料浆悬浮性能强, 可泵性能较好。

通过泵送或自流到采场的充填浆液, 不需脱水, 在5~30min开始初凝, 凝结速度快。材料充填后, 充填体不干缩, 具有微膨胀性, 能够实现完全接顶。

利用高水材料进行胶结充填采矿, 在一定意义上实现了胶结充填采矿法的变革。利用这种材料形成的充填体, 具有明显的优点一是其强度较高。特别是充填后胶凝早, 发展速度快, 能够快速承受采矿后上覆顶板的压力。二是其稳定性好, 长时间强度不衰减, 不脱水。三是充填后具有微量膨胀特性, 有利于充填体的完全接顶, 减少顶板下沉量。四是充填在较高含水条件下进行, 无排水, 不需多余的排水设备, 工艺简单。五是充填材料的管路输送性能好, 管路磨损小。六是采充交替周期短, 有利于提高劳动组织和劳动生产率。七是材料无毒、无害、无污染。

充填骨料的选择是确保充填质量好坏的关键, 其材料应具有抗压强度高, 可输送性好, 材料来源广, 价格低等特点。根据煤矿特点, 可选用采矿研石废渣或研石破碎后的碎片、河砂、电厂粉煤灰等作为充填骨料, 颗粒直径一般为

0.037~0.100mm.。