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。