高水材料
高水材料添加粉煤灰充填料的试验研究
高水材料添加粉煤灰充填料的试验研究马灵姬【摘要】高水材料作为充填材料具有很多优点，只是成本较高。
为降低成本，在高水净浆速凝固化材料中，添加了粉煤灰，制成充填料浆。
通过对料浆各组分配比的细致研究和特效添加剂的使用，开发出了一种可用于采空区充填的新型料浆。
这种料浆经过测试，具有泵送性能良好、固化时间短、硬度高、表面致密等特点，且成本低廉，非常适合有较高强度要求的采空区充填使用。
%A high water material as a backfill material would have many advantages ,but would be high in cost.In order to reduce the cost ,a backfill grout could be prepared with the fly ash in the high water pure grout rapid setting material. With a fine study on the mixing ratio of each component in the grout and the application of the special function additive ,a new material grout suitable for the backfill of the goaf was developed.With the test and measurement ,the grout could have excellent pumping perfor-mances ,short setting time ,high hardness ,surface densification and other features and the cost of the grout would be lower. The grout would be very suitable for the goaf backfill with high strength re‐quirement.【期刊名称】《建井技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P40-42)【关键词】高水材料;粉煤灰;充填料浆;采空区充填【作者】马灵姬【作者单位】北京中煤矿山工程有限公司，北京 100013【正文语种】中文【中图分类】TD325+.3我国充填工艺技术的发展，存在着工艺复杂、运输量大、劳动强度高、采空区密实效果不理想等问题。
采矿工程超高水充填材料应用标准
采矿工程超高水充填材料应用标准摘要：在煤矿开采环节经常会存在着以下几个问题：煤炭自燃发火、工作面过空巷等，这些问题在老矿井中尤为明显，严重影响着矿井开采的安全性。
现如今超高水充填材料在采矿工程中有着十分广泛的应用，可以起到很好的预充空巷和防火灭火的作用。
本文将对超高水充填材料的注浆防火技术、欲充空巷开采技术以及充填开采技术进行深入分析，希望可以促进煤炭采矿工程的顺利施工。
关键词：超高水填充材料；煤矿工程；具体应用超高水充填材料由两部分组成的，一部分是以铝土矿为主要原材料经过烧制和复合超缓凝剂组成，另一部分是由石膏与复合速凝剂组成，在使用时需要将两种液体按照等体积比例混合，在混合一段时间后即可凝固成具有相对强度的充填材料。
超高水充填材料不仅无毒无害，而且制作过程简单，两种液体在混合后的8~30分钟内就可呈现初凝状态，凝固后的抗压强度可达到0.66~1.65MPa，并且单浆液能够做到长时间运输且不凝固，因此在采矿工程中具有十分广泛的应用[1]。
1超高水材料充填开采技术及原理1.1超高水材料充填开采技术利用超高水材料对采矿区进行充填，常用的方法有混合式充填法、开放式充填法以及袋式充填法等，施工人员需要结合矿井的实际情况选择合适的充填方法。
超高水材料充填技术在应用时涉及到浆体制备、材料储运、浆液输送、采空区充填等几个步骤，具体的技术流程如图1所示，其中制备浆体是整个充填技术的核心所在，现如今已经实现了由PLC系统进行自动化控制。
1.2超高水材料充填开采技术的原理分析矿井在开采后采空区的上覆岩层会形成裂隙带、弯曲下沉带以及冒落带，彻底形成这三带需要一定时间，也就是具有一定的滞后特点，所以利用超高水材料进行充填就是利用矿井开采后的缓冲时间，让采矿区域充满超高水材料并且胶结在一起，这可有效防止采空区顶板塌落，使得上层岩石的活动趋于稳定，确保采空区域的安全性。
同时对裂隙带空隙以及冒落带进行密实充填，也会极大的降低下沉带的下沉空间，从而控制地表的下沉量，这可有效防止地表塌陷，降低对地面的影响。
高水材料充填
高水材料充填
高水材料充填是指在地下水位高的情况下进行填充工程，这种工程需要特殊的
材料和施工技术来保证填充的效果和工程的安全。
在进行高水材料充填工程时，需要考虑到地下水位的影响，选择合适的材料和施工方法，以确保工程的质量和安全。
首先，选择合适的材料是高水材料充填工程的关键。
在地下水位高的情况下，
选择透水性好的材料是非常重要的。
透水性好的材料可以有效地减少地下水对填充体的影响，防止填充体的浮起和破坏。
常用的透水性材料包括砂子、砾石等，这些材料具有良好的透水性和排水性能，适合用于高水材料充填工程。
其次，施工技术对于高水材料充填工程也至关重要。
在施工过程中，需要采取
一系列的措施来应对地下水的影响，确保施工的顺利进行和填充体的质量。
例如，可以采用隔水墙、降水井等措施来降低地下水位，为填充工程创造良好的施工条件。
同时，施工人员需要严格按照施工规范进行作业，确保填充体的均匀性和密实性，以防止填充体出现沉陷和变形。
另外，对于高水材料充填工程，还需要进行严格的监测和检测。
在施工过程中，需要对填充体的沉陷、变形等情况进行实时监测，及时发现和处理问题，确保工程的安全和质量。
同时，还需要对填充体的透水性能进行检测，以确保填充体的排水性能和稳定性达到设计要求。
总的来说，高水材料充填工程是一项复杂的工程，需要充分考虑地下水位的影响，选择合适的材料和施工技术，进行严格的监测和检测。
只有这样，才能保证填充体的质量和工程的安全。
希望本文所提供的信息对您有所帮助，谢谢阅读。
文献综述-高水材料的现状及发展趋势
高水材料的现状及发展趋势文献综述：1995—2012摘要：高水材料是一种主要用于矿井支护、填充、堵漏、固土、阻燃灭火和污水处理，并具有广泛应用前景的无机胶凝材料。
虽然具备某些优异的性能，但是在许多工程中仍不能满足其应用。
目前，它正在向石油工程和超高水材料方向发展.关键字：高水材料填充发展研究趋势一、高水材料的起源及组成：高水材料是20世纪80年代发展起来的一种无机胶凝材料，全称为高水速凝材料。
它是一种使用方便，并具有一定力学性能的新型可泵性支护材料［1、2]。
高水材料通常由A、B两种组分组成，A组分一般由铝酸盐或硫铝酸盐水泥烧结料、悬浮剂、缓凝剂和分散剂组成，B组分由石膏、石灰和复合速凝、早强剂和悬浮分散剂组成，A、B组分质量比一般是1:1，并且按大致相同的水灰比分别加水搅拌后由管道输送到填充位置再混合凝结成固化,所以高水材料可以不凝结、不堵管、可泵送，混合后又能速凝早强，可用于矿井支护、填充、堵漏、固土、阻燃灭火和污水处理等，具有广泛的应用前景。
［2—7］二、高水材料的研究现状：虽然高水材料具备众多的优异性能,在许多工程中也得到了应用，但是在对其研究和应用中发现，以钙矾石为主体的结构疏松，强度变化起伏较大,以致在许多工程应用中不能满足其应用要求。
[8］对此，众多学者专家对高水速凝材料做了各种各样的改性研究。
2009年12月陈洪令、王玉平利用硫酸铝对硫铝酸盐基高水材料进行凝胶化改性。
通过X射线衍射（XRD)、扫描电子显微镜(SEM）、压汞仪等现代测试手段，研究了硫铝酸盐基高水材料凝胶化改性后的微观结构与强度间的关系。
结果表明，高水材料经凝胶化改性后，水化形成以钙矾石为主的结构体，其1d抗压强度为3.5MPa,28d抗压强度可达7.8MPa；硫酸铝凝胶化改性可以促进钙矾石的形成，改善结构体的孔结构，增加结构体致密性，提高高水材料的强度。
凝胶化改性后的高水材料可用作一种优良的充填材料。
[8］2010年04月，由陈洪令、王玉平在硫铝酸盐基高水材料中引入了粘土矿物对其进行改性，通过正交实验讨论了原料配比、细度及粘土矿物掺量对硫铝酸盐基高水材料结构体强度的影响，并得出了最佳配比方案。
高水充填材料
高水充填材料
高水充填材料是一种用于地下空洞充填和固化的重要材料，它在地下工程中起
着至关重要的作用。
高水充填材料主要用于填充地下矿山、隧道、地下工程和其他地下空洞，以提高地下空洞的稳定性和安全性。
本文将就高水充填材料的特点、应用范围和施工技术等方面进行介绍。
首先，高水充填材料具有良好的流动性和充填性。
它能够在地下空洞中迅速流
动并填充各种形状和尺寸的空间，使得地下空洞得到有效的填充和固化。
同时，高水充填材料还具有较高的强度和稳定性，能够有效支撑地下空洞的结构，提高地下空洞的承载能力和安全性。
其次，高水充填材料的应用范围非常广泛。
它不仅可以用于煤矿和金属矿山的
充填，还可以用于隧道、地下工程和地下储存等领域。
在煤矿充填中，高水充填材料可以填充采空区，防止地表塌陷和地下水涌出，保护地表环境和地下水资源。
在隧道和地下工程中，高水充填材料可以填充地下空洞，加固地下结构，提高地下工程的安全性和稳定性。
最后，高水充填材料的施工技术也非常重要。
在施工过程中，需要根据地下空
洞的形状和尺寸选择合适的充填方法和设备，确保充填材料能够充分填充地下空洞，并达到预期的固化效果。
同时，还需要注意施工过程中的安全问题，采取有效的措施保障施工人员的安全。
综上所述，高水充填材料在地下工程中具有重要的应用价值，它的特点、应用
范围和施工技术都对地下工程的安全和稳定起着至关重要的作用。
因此，在地下工程的设计和施工中，需要充分重视高水充填材料的选择和使用，确保地下工程的安全和可靠性。
高水填充材料生产工艺
高水填充材料生产工艺
一、材料准备
1. 原料：高水填充材料的主要原料包括聚合物、填料、添加剂等。
2. 设备：生产过程中需要使用的设备包括混合搅拌设备、挤出成型设备、干燥设备、表面处理设备等。
二、配方设计
根据产品的性能要求，进行配方设计，确定各原料的用量和配比。
三、混合搅拌
将原料按照配方比例加入混合搅拌设备中，进行充分的搅拌混合，确保原料混合均匀。
四、挤出成型
将混合好的原料通过挤出成型设备进行加工，形成所需形状和尺寸的产品。
五、干燥处理
将挤出成型后的产品进行干燥处理，去除水分，提高产品的稳定性。
六、表面处理
根据产品性能要求，进行表面处理，如喷涂、电镀等，提高产品的外观质量和性能。
七、质量检测
对生产出的产品进行质量检测，确保产品符合相关标准和客户要求。
八、包装储存
将产品进行包装储存，保证产品在运输和储存过程中的完整性。
同时，
根据产品的性能要求，选择合适的储存环境，确保产品质量稳定。
以上是高水填充材料的主要生产工艺流程，各步骤都需要严格控制，确保产品质量和稳定性。
高水充填材料
高水充填材料高水充填材料，又称高水泥胶凝材料或高水灰凝材料，指的是与混凝土中的水水化反应并形成胶凝物质的材料。
与传统的水泥不同，高水充填材料的水灰比一般大于1，因此在混凝土中能产生较高的水化反应，形成更多的胶凝物质，提高混凝土的强度和密实性。
在建筑施工、地下工程、水电工程以及船舶修造等方面有着广泛应用。
高水充填材料的主要成分包括活性矿物材料、碳化材料和水泥等组成，其中活性矿物材料一般为矿渣粉、硅灰、石灰石粉等，碳化材料一般为硅溶胶、有机酸碳化石等。
高水充填材料的制备一般分为两个步骤，首先将活性矿物材料与水泥进行脱碳反应，然后将碳化材料与脱碳产物进行反应，最终形成高水充填材料。
高水充填材料具有很多优点。
首先，它可以减少混凝土中的孔隙率，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度和耐久性。
其次，由于高水充填材料含有较多的活性矿物材料，使得混凝土的早期强度和晚期强度均有所提高。
此外，高水充填材料还具有良好的流动性和自流体性，可以提高混凝土的施工性能，方便施工过程中的充填和振实。
在实际应用中，高水充填材料可以用于地下工程中的充填和加固，可以填补地下工程中的空洞和裂缝，提高地下工程的稳定性和承载力。
此外，高水充填材料还可以用于水电工程中的淤泥固化，可以将水生沉积物作为高水充填材料的原料，通过反应生成胶凝物质，从而提高淤泥的固化效果。
另外，高水充填材料还可以用于船舶修造中的舱壁充填，可以填补船舶内部的空间，提高船舶的结构稳定性和航行安全性。
总之，高水充填材料作为一种新型的胶凝材料，在建筑施工、地下工程、水电工程以及船舶修造等领域具有广泛的应用前景。
通过调整配比和制备工艺，可以根据不同的工程要求和材料特性，生产出不同性能的高水充填材料，满足工程实际需求。
同时，还需要进一步研究和探索高水充填材料的性能和应用，提高其实用性和经济性，推动其在实际工程中的应用。
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
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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.。