中国煤炭学会

目的　　我国煤炭资源丰富、煤矿“三下”压煤普遍。一方面，产煤省多地处平原，村庄密集，压煤比重大；另一方面，新矿区、新井田的不断建设，使得压煤量持续增加。与此同时，煤炭开采造成地表沉陷、建筑物破坏及地下水与土地资源减少，使矿区生态不断恶化。充填开采是解决上述诸问题的有效手段之一，其核心是充填材料。本文根据充填开采需要，拟研制一种含水量超高的充填材料。一方面可以显著减少固体材料用量，实现充填成本的大幅度降低，另一方面也使充填材料输送工艺的实施如同输水一样简便，使充填开采技术得以迅速、持续发展。方法　　在详细查阅大量国内外文献的基础上，详细研究超高水材料的生成机理及充填开采的工艺特点，对超高水材料的各组成要素进行研究。实验以材料的抗压强度及凝结时间为表征参数，以显著提高充填材料中水的用量、减少固体材料份额、简化充填工艺为目的，经过反复试验，找出超高水材料合理的配方组成。并对所形成的超高水材料的基本性能、显微结构及应用进行研究。结果　　以双电层理论为指导，经反复试验，得到两类复合外加剂（复合缓凝分散剂RF63与复合速凝剂AF726），以此为基础，制得一类水体积分数可以达到95%~97%的新型超高水材料。该材料主要由Ａ，Ｂ两种物料构成，其中Ａ料以硫铝酸盐水泥与复合缓凝剂为主，Ｂ料由石膏、石灰及复合速凝剂组成。材料在水固质量比高达11:1的情况下可凝固，终凝强度可达0.66 MPa。材料凝结时间与抗压强度可通过外加剂掺量及水固比进行调整，Ａ，Ｂ单料浆体可持续30~40 h不固化，混合后浆体可快速凝固。该材料具有早强、快硬的特点，7d抗压强度能够达到最终强度的60%~90%。经材料形成机理分析及超高水材料固结体的电镜分析表明，超高水材料固结体的主要成分为钙矾石。其钙矾石呈纤细的丝网状结构，同时伴有铝胶及其它凝胶类物质。当水体积大于95%时，这种纤细的丝网状结构占绝对优势，低于此值则向针状结构发展。故定义水体积可达到95%及以上的材料为超高水材料。本材料在田庄矿薄煤层与陶一矿厚煤层两个不同条件下的采空区得到成功应用。研制的超高水材料用于现场采空区充填时，因其水含量特别高，易于管道输送，混合浆体可方便地灌注于采空区，充填工艺十分简单；其次，超高水材料充填开采可大量消耗井下污水，显著降低排水费用，减少排水对地面的污染。结论　　所研制出的超高水材料能够满足井下充填的需要。这种材料在水固比为10:1~11:1时，单位体积中固体材料用量只有原来高水材料固体用量的1/3或更少，使吨煤充填成本不到原来的1/3。其在两个矿井、两个不同煤层条件的成功应用说明这种材料用于井下充填可行，为我国“三下一上”充填开采提供了新材料。

学会概况

联系我们

学会概况

友情链接

联系我们