多位态空巷超高水材料充填技术与实践
高水材料巷旁充填技术在沿空留巷的应用
高水材料巷旁充填技术在沿空留巷的应用刘敬佩【摘要】阐述了阳煤集团新元公司3413综采工作面辅助进风巷采用的高水材料巷旁填充技术的设计和施工过程,取得了良好的填充效果.【期刊名称】《江西煤炭科技》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】3页(P170-172)【关键词】沿空留巷;高水材料;巷旁充填;充填墙体【作者】刘敬佩【作者单位】山西阳泉煤业(集团)有限责任公司新元公司,山西晋中 045400【正文语种】中文【中图分类】TD3531 工作面概况阳煤集团新元公司3413综采工作面位于一水平四采区，地面标高+1078.0m～+1139.2m，工作面标高+612.8m～+717.4m，埋藏深度466.0～487.2m；工作面走向长1543.5m，倾斜长190m；开采3#煤层，煤层厚度2.15～2.79m，平均厚度为2.49m，煤层倾角2°～11°，平均6°。
3#煤层较稳定，属于中灰、低硫的优质贫瘦煤，煤层以亮煤为主，内生裂隙发育，煤层中含1～2层泥质夹矸，厚度一般为0.02～0.10m。
工作面西邻3412工作面，南邻西胶带运输大巷、西辅助运输大巷、西回风大巷(北)，东邻3414工作面（已采完），北抵新元矿矿界（相邻开元矿），通风系统见图1。
3#煤层伪顶为泥岩，厚度约为0.20m，直接顶为砂质泥岩，厚度为9.34m，老顶为中砂岩，厚度为1.78m；直接底为3.70m的砂质泥岩，老底为18.95m中砂岩。
图1 3413工作面通风系统2 沿空留巷支护设计2.1 支护设计3413工作面辅助进风巷采用高水材料巷旁充填沿空留巷。
（1）机尾采用5架ZCG10000/22/37DA支架支护。
（2）沿空留巷充填体处使用2架型号为ZRL 18000/22/37D支架进行滞后支护维护充填体。
（3）机尾煤壁往里8架支架前铺顶网，每块柔性网用完之前与上一块柔性网进行连接（规格：12m×15m）。
采矿工程超高水充填材料应用与展望-采矿工程论文-工程论文
采矿工程超高水充填材料应用与展望-采矿工程论文-工程论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:本文对采矿工程中超高水充填材料的应用与展望进行分析，首先对此种材料的应用范围进行列举，如采空区的应用、在预充空巷开采技术中的应用、在注浆堵水技术中的应用等，而后对超高水充填材料的未来应用方向进行展望。
关键词:采矿工程;超高水充填材料;注浆堵水随着城市发展步伐的逐步加速，人们的生活水平获得提升，人们基础生活中对能源的需求越来越大，因此，我国矿业工程必须加大矿产开采力度，满足人们的能源需求。
但是传统的采矿方式不仅会对环境造成较大的污染、安全性也不够高，由此，超高水充填材料的出现，不仅让工程施工环境的安全得到维护，还对资源的可持续发展起到了支撑作用。
1采矿工程中的超高充填材料应用1．1在采空区的应用在采矿工程中，使用充填工艺目的是让矿产开采工作对地面造成的凹陷危害得到有效预防与缓解，因为地下开采活动可能会造成地层、地质构造出现断裂或是错位等情况，同时此项操作可减轻开采活动对井下巷道与工作面造成的影响，促进采矿工作的顺利与安全。
同时，工作人员操作充填工艺对矿区的环境进行改善，还可让巷道得到维护，提升通风效果，可以有效缓解采矿工程操作对环境造成的压力，实现绿色开采。
通常情况下，可以选择的传统充填材料主要有砂石、碎石、工业废渣等，同时充填方式主要有水利输送、充填管路输送等方式。
如果技术操作人员选择水利输送的方式，需要承担较为复杂的人为操作工序。
同时，此种输送方式需要消耗大量的充填材料，最重要的一点是容易在输送的过程中发生充填管路堵塞问题，解决过程中还需占用大量的维修与输送资金，因此此种方式并未得到大范围推广。
而超高水填充材料颗粒粒径较小，同时具备较好的浆液流动性能，操作工艺上也较为简单，对技术操作人员的要求不高，便于操作。
在用料量上也相对较少，因此可以节约大量的材料成本，由此可以得出的结论是超高水充填材料具备诸多应用优势。
超高水材料预充空巷在综放工作面的应用
超高水材料预充空巷在综放工作面的应用杨建中【摘要】介绍了综采放顶煤工作面的预留空巷,采用超高水材料预充空巷的方法,保证了回采顺利进行.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2013(022)006【总页数】4页(P21-23,47)【关键词】综放工作面;超高水材料;预充填【作者】杨建中【作者单位】潞安环能股份公司王庄煤矿,山西长治046031【正文语种】中文【中图分类】TD823.7近年来，随着我国经济发展，对煤炭能源的需求逐年增加，煤矿高产高效矿井的建设步伐不断加快，厚煤层采用的整层开采和放顶煤开采方法，为矿井的集约带来了显著的经济效益。
但是在布置回采工作面时，经常会遇到以前掘进的空巷，这就增加了采煤的工作量和难度。
文章就综采放顶煤工作面遇空巷，使用超高水材料预充填通过的方法进行介绍。
潞安环能股份公司王庄煤矿1968年投产，经过40多年的生产与建设，矿井生产能力增加到710万t/a，该矿井下采区主要分为+740m水平和+630m水平。
5216工作面位于740m水平北翼，西回辕东南，属52采区，地面标高:+1002～+1 011m，工作面标高:+605～+656m。
5216工作面的北面是5208已采工作面，南面里段为52/2号工作面，外段是5206已采工作面，西面是王庄井田边界，东接52北胶巷和北轨巷［1］。
受先前工作面及其巷道布置的影响，5216工作面分为三段进行布置，1号块段:风、运巷可采长度900m，切眼长231m;2号块段:风、运巷可采长度115m，切眼长187m;3号块段:风、运巷可采长度122m，切眼长147m。
煤层两翼倾角2～10°，工作面工业储量226万t，可采储量211万t，服务年限为259 d。
工作面布置1条轨道巷、1条胶带巷及1条瓦排巷。
轨道巷、胶带巷为宽4.5m(瓦排巷宽4m)、高3.2m的矩形断面全锚网支护巷道，锚杆支护间排距为800mm×800mm(两帮分别为4根直径22mm、长2m高强度螺纹钢锚杆，顶板为5根直径22mm、长2.4m高强度螺纹钢锚杆)，每隔1.6m布置二根D17.8mm的大孔径预应力锚索，锚索孔深度8.0m，锚索长度8.3m。
超高水材料采空区充填方法研究_冯光明
第35卷第12期煤 炭 学 报V o l .35 N o .12 2010年12月J O U R N A L O FC H I N AC O A L S O C I E T YD e c . 2010 文章编号:0253-9993(2010)12-1963-06超高水材料采空区充填方法研究冯光明1,孙春东1,2,王成真1,周 振1(1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221008;2.冀中能源集团有限责任公司邯郸矿业集团,河北邯郸 056000)摘 要:为解放建筑物下压煤,结合超高水材料的基本性能,研究出超高水材料采空区充填开采技术。
该技术包括开放式、袋式、混合式和分段阻隔式4种充填方式,对各种充填方式的充填过程、优缺点及适用条件进行了分析。
结果表明:在井下潮湿、低温、封闭的环境中,超高水材料是一种理想的采空区充填材料;该材料及相应的充填开采方法是未来采空区充填开采技术的发展方向之一。
关键词:超高水材料;充填开采方法;开放式;袋式;混合式;分段阻隔式中图分类号:T D 823.7 文献标志码:A收稿日期:2010-07-20 责任编辑:柴海涛 作者简介:冯光明(1964—),男,山西垣曲人,副教授。
E-m a i l :f g m 20004@163.c o mR e s e a r c ho n g o a f f i l l i n g m e t h o d s w i t hs u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a lF E N GG u a n g -m i n g 1,S U NC h u n -d o n g 1,2,W A N GC h e n g -z h e n 1,Z H O UZ h e n1(1.S c h o o l o f M i n e s ,C h i n aU n i v e r s i t yo f M i n i n g ＆T e c h n o l o g y ,X u z h o u 221008,C h i n a ;2.H a n d a nM i n i n gG r o u p ,J i z h o n gE n e r g yG r o u pC o .,L t d .,H a n d a n 056000,C h i n a )A b s t r a c t :B a s e d o n t h e b a s i c p r o p e r t i e s o f s u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a l ,t h e t e c h n o l o g y o f g o a f f i l l i n g m i n i n g w i t h s u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a l w a s s t u d i e d o u t i n o r d e r t o l i b e r a t e t h e c o a l r e s o u r c e s u n d e r b u i l d i n g s .T h e r e a r e f o u r t y p e s i n t h e t e c h n o l o g y ,i n c l u d i n g o p e n f i l l i n g ,b a g f i l l i n g ,h y b r i df i l l i n g a n d p a r t i t i o nf i l l i n g .E v e r y t y p e w a s a n a l y z e dd e t a i l e d l y ,c o n t a i n i n g i t s f i l l i n g p r o c e s s ,a d v a n t a g e s ,d i s a d v a n t a g e s a n d a p p l i c a b l e c o n d i t i o n s .T h e r e s u l t s s h o w t h a t s u p e r h i g h -w a -t e r m a t e r i a l i s a n i d e a l g o a f f i l l i n g m a t e r i a l i n a w e t ,c o l d a n d c l o s e d e n v i r o n m e n t ,a n d t h e m a t e r i a l w i t h i t s c o r r e s p o n d -i n g f i l l m i n i n g m e t h o d s i s o n e o f t h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n s o f f u t u r e g o a f f i l l i n g m i n i n g t e c h n o l o g i e s .K e y w o r d s :s u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a l ;f i l l i n g m i n i n g m e t h o d s ;o p e n ;b a g ;h y b r i d ;p a r t i t i o n 我国生产矿井“三下”压煤量约140亿t ,其中建筑物下压煤约为90亿t [1]。
超高水充填材料在采矿工程中的应用与展望
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。
高水充填材料实现沿空留巷工艺的应用
高水充填材料实现沿空留巷工艺的应用作者：杜清国张建王文利来源：《中国科技博览》2015年第29期[摘要]该文介绍了山东能源枣矿集团田陈煤矿3下324工作面采用充填材料实现沿空留巷工艺的应用，现阶段高水充填材料实现沿空留巷技术作为主流已日渐成熟，该工艺具有充填率高、速凝早强特性等特点，有效控制采空区顶板，限制地标下沉，高水材料具有良好的流动性和渗透性，材料损耗少等优点，对于矿山的可持续发展具有推进作用。
该技术的应用能减少巷道掘进量，节约掘进费用，最大程度开发煤炭资源，提高煤炭资源回收率，缓解紧张的采掘接替局面，取得了较好的经济效益和社会效益。
[关键词]沿空留巷充填材料工艺设计中图分陈类号：TD353.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）29-0351-021、工作面基本情况（1）井下位置3下324位于田陈煤矿北三采区下山四阶段右翼，轨道巷、切眼靠近可采边界。
运输巷靠近3下322工作面。
上覆3上320工作面，工作面标高-509.7—543m，地面标高+38，5-+39.7m。
该工作面长度120米，采用ZZ4400-15/33型支架80架。
（2）煤层情况煤层厚度0.9～3.2m，走向390～445m，倾向长68～118m，倾角12～24度，变异系数32%，可采指数1。
稳定程度较稳定。
瓦斯绝对涌出量2.01m3/min；相对涌出量为0.59m3/t。
煤层自然发火期2～3月，煤尘爆炸指数为39.16%，强爆炸煤层，为Ⅱ类自然煤层。
（3）地质构造情况工作面整体呈单斜构造，根据巷道揭露情况分析，工作面断裂构造较少，断层对整个工作面生产影响不大，有F1、F2、F3、F4四个断层。
（4）煤层顶底板情况煤层基本顶为硬度较高的中细砂岩，f=8～10，平均厚度42m，直接底为松软的泥岩，f=3～4，平均厚度18m。
（5）水文地质情况工作面直接充水水源为3下煤层顶板砂岩含水层，该含水层属裂隙承压含水层，以静储量为主、易于疏干。
高水材料充填过空巷技术研究
高水材料充填过空巷技术研究闫晓龙【摘要】针对综放工作面前方空巷围岩破碎,影响工作面正常推进的问题,在对空巷顶板稳定性分析的基础上,决定采用高水材料对空巷进行充填,现场工程实践表明,采用充填法过空巷可有效维护空巷围岩的稳定性,保证工作面安全、快速通过空巷.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】3页(P16-18)【关键词】综放面;高水材料;充填法;过空巷【作者】闫晓龙【作者单位】大同煤矿集团华盛虎峰煤业有限公司,山西运城 043300【正文语种】中文【中图分类】TD265.3+41 工程概况1322工作面前方有矿井开采历史遗留废弃的1122运输巷，该空巷为矩形断面，巷道高2.4m、宽4.5m，为沿顶掘进巷道。
1122运输巷属于废弃巷道且原有支护强度较低，受到1322工作面回采期间动压影响，空巷顶板垮落破碎，造成1322工作面回采期间易发冒顶、片帮等事故，推进速度缓慢。
因而需要对空巷采取适当的支护方式，以确保1322工作面的安全快速推进。
空巷位置如图1所示。
图1 工作面空巷位置示意图2 综放工作面空巷顶板稳定性分析随着工作面向前推进，若上覆基本顶岩层断裂位置位于空巷前方或者空巷后方，断裂后的基本顶会形成简支梁结构，该种情况下空巷处于简支梁的下方，由于有简支梁结构的保护作用，空巷处于应力降低区。
若基本顶断裂位置恰处于空巷的正上方，则断裂的关键块体B会直接作用于空巷顶板，空巷周边岩体应力升高，在高应力的作用下，煤体发生拉伸和剪切破坏。
当工作面回采到空巷附近时，会造成工作面顶板压力陡然增加，工作面设备及人员安全受到威胁，整个过程如图2所示。
图2 基本顶断裂位置位于空巷上方图3 空巷围岩力学模型将图2所示的基本顶断裂位置位于空巷上方力学模型进行简化，如图3所示，q为上覆基本顶岩层载荷；TA为岩块A对岩块B的水平推力；NA为岩块B在实体煤铰接点处的剪切应力；Tc为岩块C对岩块B的水平推力；Nc为岩块B在采空侧铰接点处的剪切应力；L为关键块体B长度；θ为关键块体B接底后岩块与水平方向的夹角；a为空巷的宽度；b为工作面与空巷间实体煤宽度；c为工作面控顶距；d为岩块B接底处距工作面距离；σ为空巷内充填体支护载荷；P为工作面液压支架支护载荷。
超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用
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。
高水充填技术在过空巷中的应用
高水充填技术在过空巷中的应用作者：冯明明来源：《山西能源学院学报》2019年第03期【摘要】为确保工作面能够顺利通过空巷，本文以山西某矿3311工作面地质条件为基础，对高水材料性能及充填方案进行了研究，提出了采用高水充填材料过空巷的方法。
通过分析不同配比下高水材料的性能，确定采用水灰比为1∶1的高水材料，并对具体充填方案与空巷补强加固方案进行了设计。
根据空巷充填完毕后巷道围岩的变形结果，巷道变形整体较小，表明采用充填方案后工作面能够顺利通过空巷。
【关键词】综采工作面;空巷;高水材料;充填方案【中图分类号】 TD353 【文献标识码】 A【文章编号】 2096-4102（2019）03-0029-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：由于小煤窑的大量开采，导致煤层结构被破坏形成废弃巷道。
在新矿井对残煤开采过程中过空巷时，在受到工作面的回采影响后，围岩破坏程度加大。
并且随着工作面与这些巷道距离的逐步减小，巷道周围的高应力环境会与工作面周围岩体的支承压力相重合，产生剧烈的动压现象，对工作面的支架形成大量載荷，导致压架、倒架的情况出现。
过去工作面过空巷的方法主要有两种，第一种方法是对空巷的围岩加强支护，采用密集单体液压支柱的方法通过空巷，但支柱的支承能力有限，无法对巷道起到保护作用，导致经济损失加重;第二种方法是以空巷作为新的切眼重新布置工作面，但这种方法导致工作面工序增加，并且损失大量的煤炭资源。
上述两种方法均有着一定的局限性，因此寻找合理的工作面过空巷技术措施十分必要。
本文以山西某矿过空巷工况为基础，提出采用充填的方法保证工作面安全通过空巷，该研究结果对其他相似情况工作面有着一定的借鉴作用。
1矿井概况山西某矿开采煤层为3号煤，煤层的平均厚度为6m，其中3311工作面为一水平综放工作面，工作面煤层采高为3m，放煤高度为3m。
工作面前方250m存在着两条封闭的空巷，两条巷道与3311工作面切眼大致呈平行的关系，巷道之间的距离约为15m，封闭巷道为矩形巷道，巷道高度为3.3m，宽度为4.6m，由于工作面倾斜长度为190m，两条封闭的巷道贯穿整个工作面，因此可确定空巷长度不小于190m。
超高水材料充填开采兼沿空留巷技术应用研究
图１ 工 作 面 井 下 相对 位 置
表 １ 煤 层 顶 底 板 情 况
本文针对城郊煤 矿 的具体 条件 ，结 合对 超高水 材 料性 质的分析 ，研究如何 在综采 面超 高水 材料 袋式 充填 开采技 术 的基础 上实现 回采巷 道 的沿 空 留巷 ，并将 其应 用 到城郊 煤矿 的生产实践 中。该技 术 的研 究 与应用 对充 填开 采及沿
术 的一 次 重 大 技 术 变 革 “Ｊ 。
如果 在充填开采 的 同时实 现 回采 巷道 的沿 空 留巷 ，不
仅可 以大大提高矿井的煤炭资源 回采率 ，降低 巷道掘进 率 ，
而且 可最 大程度地减缓 煤炭 开采 的覆 岩活动 及地 表下 沉与
变 形 程 度 ，促 进 生 态 矿 山建 设 ，实 现 矿 井 的可 持续 发技术
２ ． １ 充 填材料
充填开采兼沿 空留巷技术 的关键 就是充 填材料 的选取 ， 充填材料 的性 能决定 着充 填开 采及 沿空 留巷 的成 败 。超 高 水材料是 中国矿业 大学研制 的一种充 填材料 ，由 Ａ、Ｂ两 种 物料构成 ，具 有流 动 性 好 ，速 凝 早 强 的特 点 。其 中：Ａ
巷技术的研究 。
１ ０
２ ０ １ ３年第 １ １期
煤
炭
工
程
护 。运输 斜巷净宽 ３ ． ６ ｍ，用 于进风 、运 煤及存 放设 备 。回 风巷净 宽 ３ ． ６ ｍ，用于 回风及辅 助运 输。
的充填 体在不需 要借助 外力 的情况 下达 到 自稳 时 即可 进行
下一个循环 的割煤 、移架 。充 填体达 到 自稳 的条 件是 充填 体 自身的抗 压强度 大于其 自重 应力 。而 Ｃ ２ ４ ０ １工作 面选用 水体 积为 ９ ５ ％充填材料 ，拉架 时充填体 应达 到的抗 压强度 Ｐ计算 如下 ：混 合浆 液 的密度取 Ｐ＝１ １ ０ ０ ｋ ￣ｍ ，重力 加 速
高水材料充填留巷技术中的关键问题
的巷道维护费用 同时又可以减少煤柱损失 但掘
进时需要处理好上区段采空区向掘进巷道窜矸 通
风 瓦斯 煤炭自然和老空水等问题
片帮的控制
缩量
架形选择
巷内支护一般采用拱形金属支架或梯形支架
拱形支架承载能力大 结构合理 又具有较大的可
缩能力 广泛使用在大断面巷道 开滦在推广充填
留巷中普遍使用的是拱形金属可缩性支架 收到较
好的使用效果 根据对荆各庄矿
唐山
矿
面等的实际观测 采空区一侧支架缩
量在
之间 煤帮一侧支架缩量在
之间 支架折损率在
其中
唐山矿
由于在上区段采空区顶板垮落动压经一 定时期后才能稳定下来 为此 可将矿井各采区工 作面的接续作适当调整 以延长同一煤层相邻区段 的回采间隔时间 从而有效地避开上区段开采后 尚未稳定的残余动压对下区段的影响 另外 如果 是近距煤层 尽可能在上层煤工作面回采结束且动 压过后 再进行其下面煤层机巷的施工 从而达到 防止采动影响对其下面煤层工作面的影响
位置可以设在支架顶部或两侧 此方法对大断面拱
形支架的稳定十分有利
条件允许时移机头可以不拆架
移机头前后拆 安支架对支架本身和对顶板的
控制都非常不利 又增添了生产工序 另外 安拆支
架有时也会影响端头部的采煤生产作业 如果条件
允许可将机头安置在巷内支架的外侧 如图 所
示 唐山矿
面厚煤层顶分层开采沿空留巷 煤
男
学教学和科研工作
年毕业于中国矿大北京研究生部 获工学硕士学位
柏建彪高水充填材料沿空留巷技术PPT课件
第一工作面
采空区
充填带
巷道
移近速度
第二工作面
ⅠⅡ
Ⅲ
柏建彪教授13951359087
Ⅳ
Ⅴ
4
高水充填材料沿空留巷技术
1 沿空留巷的意义
3）减少下井人数，掘进1条巷道每天用工40~50 个，沿空留巷每天用工6~10个；
4）实现Y型通风，解决隅角瓦斯积聚的问题；增 加1条回风通道和抽放采空区及下区段和邻近煤 层瓦斯的场所，实现煤与瓦斯共采。
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高水充填材料沿空留巷技术
沿空留巷成功案例之五：天安煤业二矿
留巷施工期间巷道维护效果
第二个工作面回采前方巷道维护效果
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高水充填材料沿空留巷技术
高水充填材料充填冒顶空巷实例：潞安集团 王庄煤矿，综放工作面面长270m、前方有1条 空巷、巷道沿底板掘进。
高水充填材料沿空留巷技术
4 高水充填材料巷旁充填 沿空留巷技术
柏建彪教授13951359087
13
高水充填材料沿空留巷技术
高水充填材料（BX）性能水平
No 水灰比
凝结时间/min 初凝 终凝
抗压强度/MPa 4 h 24 h 7 d
1 1.50:1
7
22 4.48 9.14 12.16
2 1.90 : 1 8
对拉钢筋
5根/m 60元/根
8
二次复用时卧底及其它费用
总计：
多回收焦煤产生的效益
140 500 175 300 300 4415
采高 2m
煤柱宽度 20m
容重 1.35
煤的重量 吨煤利润
超高水充填材料在采矿工程中的应用
超高水充填材料在采矿工程中的应用摘要：经济高速发展背景下，采矿工程数量持续性增多，其开采作业实施过程中，为从本质层面解决工作面过空巷等瓶颈，对超高水材料充填开采技术、预充空巷开采技术及注浆防灭火技术展开分析研究。
本文主要阐述超高水充填材料自身特征，从三个层次分析超高水材料应用于采矿工程中，为后续同类工程实施提供保证。
关键词：超高水充填材料；采矿工程；应用矿产作为一类基础不可再生资源，其实际开采过程中，由于“三下”压煤问题、工作面过空巷问题等，均阻碍煤炭开采良好发展。
尤其针对可开采资源匮乏的老矿井而言，此类问题更为严峻，超高水充填材料是近年来研究新型材料，此种材料于2008年初次被试验应用，获取良好的成效，逐步面向其他矿井开采应用中。
为进一步提高该材料应用有效性，需积极掌握其自身特征，良好应用于采矿工程中，提高采矿工作可靠性，促进采矿企业良好发展。
一、超高水充填材料特征分析超高水材料主要是由A、B两大模块分别按照一定比重，配水形成的单浆组合形成，其中A模块中核心构成是以铝土矿为核心材料烧制形成复合超缓凝剂，B模块是将石膏等材料与复合速凝剂配比形成。
2种单浆液体使用过程中，按照其体积1:1配置，二者混合形成的浆液处于一定时间周期内，便可形成一定强度的填充体。
此种材料配置过程十分简易，对人员及设备均无毒无害，水体积分数可高达95%-97%；2种浆液混合之后可处于8-30min进行初凝，固结体7d自身强度可高达最终强度的60%-90%，最终强度最大限值可高达1.65MPa，最小限值为0.66MPa。
此种材料自身凝结时间、固体抗压强度主要以工程实际需求确定；单浆液自身处于流动性较高条件下，可维持30-40h，适用于利用长管道输送；二者混合形成的浆液其自身稠度较低，具有较强的流动性；固结体处于一定压力作用下，其体积应变数值较小，同时受三个方向力作用下具有良好的不可压缩性。
超高水材料实际固结养护时间与抗压强度存在一定的关联性，一般不超过200h之前，其自身抗压强度上升坡度十分凸显，表明该时间段其强度波动较大，随着后续时间推移，其强度基本处于水平线，波动较小。
高水充填材料在采煤工作面过空巷中的应用
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。
超高水材料充填技术简介PPT课件
混合式充填示意图一（间隔未充填时）
11
3 超高水材料采空区充填方法
（3）采空区混合式充填法
5 Ａ B
L2
L1
2
6
7
31 2
5α
A--A Ａ
31
6
5
B
6
1
5 2
α
B--B
3 4
1-采煤机;2-刮板输送机;3-液压支架 4-转载机;5-袋式充填体;6--充填体
混合式充填示意图二（间隔充填后）
12
4 超高水材料充填工艺系统 超高水材料充填工艺系统特点 （12）充填工泵艺站系建统立
超高水材料井下充填系统的建立
（1）井下充填系统构成
井下充填系统 浆体制备系统
材料存放 连续制Hale Waihona Puke 系统浆体制备 半连续制浆系统
浆体输送 浆体混合
井下制浆系统由A料与B料两个制备子系统组成。各子 系统均分别有给料、水与粉料计量、搅拌、浆体缓存等部分 组成。使用时，多个搅拌器交替工作。见下图。
14
4 超高水材料充填工艺系统
20
5 开采工程实践
充填试验面基本情况
（3）试验面生产技术状况
试验面北以七采
回风下山煤柱线为界， 西距F10断层20m， 东距12701工作面副 巷10m。工作面走向 长50m，倾向长 245m，可采长度 220m。工作面标高介 于-140～-190m之间。
Ⅶ 12701 2009 上 Ⅴ 05 Ⅳ 面
7
2 超高水材料简介 超高水材料固结体显微结构
钙矾石纤细化网状结构
8
3 超高水材料采空区充填方法
超高水材料采空区充填方法
（1）采空区开放式充填方法
煤矿超高水材料充填工艺系统与实践
''!$ 浆体制造子系统构成
浆体制备子系统的构成由其工艺过程决定"包括来料接收后的储料,储水,水称量,料称量,混合搅拌,
浆体储备等+由于大流量充填系统浆体制备能力要求大"目前已经开发出集储料,储水,上水,称水,上料,
称料,搅拌及浆体储备于一体的自动化系统与成套装备"实际建造时根据制备能力需求进行定制+小流量
9":;-%)#% FB\CRA1DA:`.OCR_.OCR1.*F# J1**1/D# \R)6CFFFHFOC_
超高水材料基于煤矿充填开采实际需求由中国矿业大学于 $%%9 年研发成功并应用于工程实践"其概 念在 $%%& 年首次明确提出"是指将其粉料与水混合制成浆体"经水化反应形成的固结体中水体积可达 &2=及以上"而材料本身所占体积小于 2=的一种水硬性胶凝材料+目前超高水材料最新研究成果是固结 体中水体积可达 &&="水固比为 !! #+
然后"计算局部水头损失 -5,沿程水头损失 -J和管路水头总损失 -`+
-5##.$ /!$0$ #
!!$
-J#$1.$ /!$20$ #
!"$
-` #-53-J$
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式中%#为管路局部阻力系数#.为选定管路内径后反算得到的实际流速"_4F#0 为重力加速度"_4F$#$为
沿程阻力系数#1为管路长度"_+
填使用 ;"I这 $ 种浆体"故每种浆体的制备能力为 %4$+式!#$ 中 & 为工作面宽度! 面长加两巷宽度$ #'
超高水充填材料在采矿工程中的应用
44随着我国社会经济的快速增长，对能源需求日益提升，再加之我国独特的能源储量结构，使得矿业工程在我国能源消耗中占据着主导地位。
但是，由于我国采矿工程长期沿袭传统的开采方式，不注重生态环保以及资源可持续发展，在资源开采持续增长的背景下，进而衍生出一系列的问题，导致采矿工程安全事故频发。
但是随着超高水填充材料的产生，凭借着自身所具有的诸多优势和特点，迅速在采矿工程中广泛应用，并投入到实际生产中，对缓解上述问题具有积极作用。
1 超高水充填材料在采空区的应用在采矿工程中，充填工艺能够切实缓解开采对地面造成的凹陷危害，有利于减轻因开采对井下港道与工作面的影响，有利于推动采矿工程安全开展，促进港道维护、通风工作的有序管理，同时对于采矿工程对环境造成的危害也有一定的缓解功效，能够促进绿色开采的实现[1]。
在采矿工程中传统的充填材料有沙石、碎石以及工业废渣等，填充方式主要采取水力输送，通过充填管路将充填材料送入到采空区。
但是由于在选择水力输送时所需要消耗的充填材料数量较大，人为操作工序复杂，在进行充填材料输送时易发生充填管路堵塞，进而导致维修和输送成本增加，因此不利于广泛使用。
而超高水填充材料颗粒较小，浆液流动性能好，工艺简单，操作不复杂，同时超高水填充材料用料少，成本低，凝固周期短，因此在采矿工程采空区充填材料的运输中应用效果好，尤其是在仰采情况下，使用超高水充填材料时能够采取开放式的充填工艺，能够切实提高采场的工作效率与生产量，降低采矿对生态环境的污染与破坏。
2 超高水充填材料在预充空巷开采技术中的应用在采矿工程空巷中使用超高水充填材料将其填充满后，能够最大限度恢复到原岩状态，空巷原本的工作面就变成了由超高水充填材料进行替代，这样就不必在花时间和精力去维护空巷，同时空巷与工作面之间的煤柱也不会再出现脱落、垮塌的现象，其承载力依旧保持在较高的范围内。
在采矿工程中，工作面经过空巷时，采矿机能够对充填体进行直接切割，这主要是由于超高水充填材料其变形性能好，承载能力强。
高水充填材料的制备技术研究
高水充填材料的技术研究我国煤矿开采普遍采用自然垮落法管理顶板、处理采空区，已造成严重的环境问题，地表塌陷、建筑物压煤、地下水资源破坏、煤矸石环境污染等问题尤为突出。
为适应可持续发展的要求，2003年，钱鸣高院士依据循环经济的思想，提出了“绿色开采”技术的概念，其基本内涵是防止或尽可能减轻煤炭开采对环境和其它资源的造成的不良影响，其目标是取得最佳的经济效益和社会效益，其中的主要内容就包括充填开采技术。
一、国内煤矿充填开采研究进展矿山充填有数百年的历史，但有计划的充填并作为一种技术发展在国外有近60年的历史，国内则是近40年的事，而且主要在金属矿发展的比较快和成熟。
金属矿山充填经历了干式充填、水砂充填、胶结充填和全尾砂胶结充填等四个发展阶段，国内煤矿的充填开采是在金属矿山充填开采的基础上发展而来的，分为膏体充填开采和高水充填开采。
1、膏体充填开采国内投入较大，采用充填技术较早的是太平煤矿。
该矿从2003年开始先后投入6000多万元，料浆制备和输送采用德国技术，以泗河河砂、电厂粉煤灰加专用胶结料和水配制成膏状料浆，泵送至井下充填空区。
新矿集团的孙村煤矿则以破碎的陶化煤矸石经过粗碎和细碎后的新鲜煤矸石为主料，添加粉煤灰和早强剂配制成似膏体料浆，通过自流方式进行充填。
河北邢台矿也进行了膏体充填的试验研究，充填主料为粉煤灰。
该矿进行的另一项试验研究是半饱和矸石与粉煤灰充填。
方法是将矸石与粉煤灰以适当的比例混合后，通过投料系统、井下运输系统运至采煤工作面，再通过充填机充填到采空区，由捣实机进行捣实，达到解放建筑物下压煤并控制覆岩运动及地表沉陷的目的。
从充填技术看，国内煤矿与金属矿有着显著的不同。
一是大多选用膏体或似膏体充填，二是充填主料主要是煤矸石和粉煤灰。
原因可能在于：一是膏体或似膏体充填在金属矿的应用比较成熟，二是煤矿充填区的挡墙制做和密封困难，膏体或似膏体充填的防渗堵漏压力小，一般的编织袋挡墙即可满足要求；三是煤矿没有金属矿的尾矿，但煤矸石排放量大，粉煤灰的资源不难获得。
高水充填材料在深部沿空留巷技术中的应用.
文章编号：1008-3731（2015）02-00高水充填材料在深部沿空留巷技术中的应用刘军朱金鹏（徐州矿务集团有限公司三河尖煤矿，江苏徐州221613）【摘要】高水材料作为一种新型的沿空留巷巷旁支护材料，在现场施工中具有施工速度快、工人劳动强度低、与采空区隔绝密闭效果好等优点，是一种方便快捷、支护效果良好的巷旁支护材料。
【关键词】高水材料；沿空留巷；巷旁支护；顶板管理中图分类号：文献标志码：1 引言沿空留巷是无煤柱开采技术的一大发展方向，它是维护在工作面后方的采空区边缘巷道，即在工作面回采过程中，通过有效的巷旁支护和巷内支护技术，将本工作面的回采巷道保留下来，作为邻近工作面的一条回采巷道使用。
但是，正是由于沿空留巷在工作面后方，受两次工作面采动影响引起的矿压显现要比用煤柱保护引起的矿压显现强烈地多，巷道维护比较困难。
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、支承能力小、压缩变形量大、密闭性能差、机械化程度低、劳动强度大，或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，沿空留巷效果不好。
高水充填材料具有支护阻力大、增阻速度快、适量可缩，巷道维护效果好，机械化整体构筑巷旁支护采空区密闭性好、劳动强度小的优点；整体浇注的高水充填材料巷旁支护体能克服传统巷旁支护的根本缺陷，把沿空留巷所需解决的两个关键问题——实现巷旁支护和密闭采空区有机结合起来，显示出了其技术经济的优越性。
2 高水材料2.1充填原理高水充填材料是一种能在高水灰比条件(W/C=1.3:1～3:1)下快速凝结的特种水泥。
该材料以硫铝酸盐水泥熟料为基料，加入石膏、石灰、复合缓凝剂、悬浮剂、复合速凝剂等配制而成，为了使用方便，高水充填材料分甲料、乙料两部分，按1:1的比例配合使用。
甲料、乙料单独与水混合12h 不凝结，为避免管路堵塞和一定条件下不冲洗管路创造了条件，而甲料浆和乙料浆一旦相互混合则快速凝结硬化。