超高水袋式充填工艺
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。
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]。
高水充填
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：
甲组分包括下述成分：(wt%表示重量百分比)
Chinauniversity ofminingand technology
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，得出（超）高水充填将会在以后广泛应用。
2、（超）高水充填材料基本性能及水化反应机理
2.1高水材料基本性能
以上述煤炭科学总院研究的高水材料为例，这种材料形成的钙矾石多为针状，密实性提高，含水率可达86％～90％，固化体稳定性增强，后期强度也显著提高，弥补了普通高水速凝充填材料存在的缺陷。与普通高水速凝充填材料相比，强度各时段平均提高50％以上。
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（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。
大型充填袋施工技术
大型充填袋施工技术席明军（中交第二航务工程局有限公司第三工程有限公司，江苏镇江212000）摘要：结合南通洋口港区人工岛工程的西岛壁、南岛壁和内隔堤大型充填袋斜坡堤施工实践，阐述了大型充填袋的施工技术和施工技巧，所得经验可供类似工程参考。
关键词：人工岛；充填袋；施工技术中图分类号：U 656文献标志码：B文章编号：1002-4972（2009）11-0189-04Construction technology of large filling bagsXI Ming-jun(Third Co.of CCCC Second Harbor Engineering Co.Ltd.,Zhenjiang 212000,China)Abstract:Based on the construction practice of the large filling bags'sloping dikes of the west wall,southwall and screen dike of Yangkou Port aren,this paper expounds the construction technology of large filling bags,which may serve as references for similar engineering.Key words:artificial island;filling bag;construction technology收稿日期：2009-07-02作者简介：席明军（1965—），男，高级工程师，从事水工、路桥、船坞、市政等施工管理。
1工程概述南通港洋口港区人工岛工程位于江苏省南通市如东县海滨辐射沙洲的西太阳沙，工程西距小洋口港约32km 、东南距吕四港约50km ，距离最近的陆域海岸线约13km 。
人工岛位置选择在西太阳沙中部，该处是沙洲较稳定的位置，也是天然高程较高的位置，岛壁北侧边界选择在0.0m ～-1.0m 等深线左右，距码头约2000m ；人工岛长2570m ，宽1000m 。
大采高综采面超高水材料充填开采技术
大采高综采面超高水材料充填开采技术谢国强;杨军辉;谢生荣;张广超;肖殿才;张兴娜【摘要】为了解决邢东矿村庄压滞煤炭资源开采的问题,提出了适用于大埋深、大采高等复杂地质条件下的综合机械化超高水材料充填开采技术,阐明其技术特点,并介绍了研制的分体式充填液压支架、超高水材料充填系统和采煤与充填工艺.现场监测结果表明:1126大采高综采工作面开采过程中,支架后柱工作阻力高于前柱工作阻力,顶板无明显来压现象；地表变形量较小,最大变形量未超过2cm,地表变形控制在Ⅰ级形变以内.该技术有效解决了邢东矿可采资源紧张、村庄下压煤回采的技术难题.%In order to solve the problem of exploiting coal resources under villages in Xing Dong mine, the fully mechanized filling mining with superhigh-water material in complex geological conditions such as great depth and high cutting mining face was put forward and its technical characteristics were expounded. The developed individual assembled hydraulic powered supports, filling system with superhigh-water material,coal mining and filling technology were introduced. The field monitoring results showed that working resistances of latter hydraulic prop were higher than the formers' and obvious pressure phenomenon of roof didn't appear; the deformation of earth's surface were controlled within level I, its value was small and the maximum deformation value was under 2cm. This technology resolved the problems of shortage of recoverable resources and the technology of exploiting coal resources under villages.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2013(022)003【总页数】4页(P70-72,112)【关键词】大采高充填开采;分体式液压支架;超高水材料;充填系统【作者】谢国强;杨军辉;谢生荣;张广超;肖殿才;张兴娜【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD323建筑物下压煤问题一直制约着我国煤矿的可持续发展，且矛盾日益突出［1］。
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。
综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术要求-编制说明
《综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术规范》编制说明标准编制组一、工作简况（一）任务来源本标准的制定计划由中国煤炭工业协会归口上报并执行，经中国国家标准化管理委员会批准，正式列入2016年国家标准制修订项目计划，项目编号为20161825-T-603，项目名称为《综合机械化高水材料充填采煤技术要求》，起草单位为中国煤炭工业协会生产力促进中心、冀中能源邯郸矿业集团有限公司等。
（二）协作单位本标准制定的协作单位主要有冀中能源集团有限责任公司、国家能源充填采煤技术重点实验室、河北充填采矿技术有限公司、冀中能源股份有限公司、河北煤炭科学研究院。
（三）主要工作过程（1）建立标准起草组该标准提出后，于2016 年获国家标准化管理委员会立项，2016年12月成立了由冀中能源邯郸矿业集团有限公司、国家能源充填采煤技术重点实验室等组成的标准起草组。
（2）形成标准草案标准起草组于2016年12月启动本文件的调研工作，并于2017年5月底前完成了相关资料的收集和分析工作。
起草组经多次组内研讨，确定了标准的框架和主要内容，并于2017年10月形成了标准草案稿。
（3）征求意见阶段标准起草工作组先后召开了多次组内研讨会，对标准草案进行了讨论。
根据专家意见，起草组对草案内容进行了修改，于2018年12月底形成标准征求意见稿。
（四）主要起草人及所做的工作本标准主要起草人为杨忠东、张党育、孙春东、高会春、卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健、宋佳、刘富、郑厚发等。
根据任务分工，孙春东主要做了制定详细工作计划，卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健等进行了前期资料的收集、标准制订初稿的起草以及标准征求意见稿的讨论修改等工作，其他人员也都一起参与了调研，多次开会讨论，共同修改完善标准。
二、编制原则和主要内容说明（一）编制原则本标准的编制原则主要包括：（1）本标准在结构和编写上严格按照GB/T 1.1-2009的规范要求。
（2）本标准的编制注意协调一致的原则，与已经发布的相关国家标准、行业标准和规范相协调。
超高水材料充填技术在陶一矿开采中的应用
超高水材料充填技术在陶一矿开采中的应用李增波;刘树轮;杨生强【摘要】Aiming at the problem of coal under buildings in Taoyi Coal Mine,the mining technical proposals were discussed,and the subsidence of filling test surface was predicted and analyzed. In order to guarantee the safety mining under buildings,the new filling technology with super high-water materials was applied in the goaf of filling mining face,and the subsidence and deformation laws of ground surface were monitored and studied,which ensured the normal running of railway in process of mining.%针对陶一煤矿建下压煤问题，论述了开采技术方案，对充填试验面进行了沉陷预计分析。
为保证建下压煤工作面的安全生产，采取超高水材料充填新技术对工作面采空区进行充填，并对充填开采地表沉降变形规律进行了监测与研究，以保证铁路在采煤过程中的正常运行。
【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P114-117)【关键词】建下压煤;开采技术方案;超高水充填材料;充填工艺;沉陷监测【作者】李增波;刘树轮;杨生强【作者单位】中国矿业大学北京资源与安全工程学院，北京市海淀区，100083; 国家安全生产监督管理总局，北京市东城区，100713;冀中能源邯矿集团，河北省邯郸市，056000;冀中能源邯矿集团陶一煤矿，河北省邯郸市，056000【正文语种】中文【中图分类】TD325.4陶一煤矿历经30余年开采，2007年底原采矿许可证范围内剩余可采储量不足100万t，为合理开采煤炭资源及解决陶一煤矿资源枯竭问题，经申报批准邯矿集团将毗临陶一煤矿九采区的陶二煤矿七采区划归陶一煤矿开采。
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超高水袋式充填工艺
中国矿业大学
制浆充填示意图
充填料储料罐
充填站控制室
一、使用情况及效果
义能煤矿采用国内领先的超高水采充留协调式充填开采工艺，该工艺降低了成本，同时易操作，高产高效。
袋式充填不受仰采及俯采情况的影响，充填率高。
从联合试运转至今已有一年，使用该充填工艺过程中，工作面压力显现较小，没有发现明显的周期来压现象。
可以说充填工艺对于深井开采防治冲击地压具有明显的化解作用，同时具有保证地面不塌陷、不变形，村庄不搬迁，保护耕地，保护地表、地下水系的社会效益。
二、主要技术性能
由中国矿业大学开发研制的超高水充填材料，水体积可
达97%，固体料用量较少，具有体积应变较小，凝结时间易调，输送距离不受限制等特点。
超高水材料固结体早强特征明显，早期强度R1d、R2d、R3d、R7d分别占最终强度的22%～43%、29%～52%、36%～61%、66%～90%。
标准配比的固结体在实验室标准养护条件下3天后抗压强度不低于0.40MPa；7天后抗压强度不低于0.55Mpa。
超高水材料固结体受压后，体积应变较小，可认为体积不可压缩，该性质能够有效的控制顶板下沉量，减小地表沉降。
超高水材料属于早强快硬型胶结材料，凝固时间短，提高了循环率，高产高效。
超高水充填体稳定性强，在密闭状态下具有长期稳定性，可以长期保证地面不塌陷、不变形、村庄不搬迁，同时具有保护耕地，保护地表、地下水系的社会效益。