煤矿高水充填技术及专用增强、膨胀剂

应用范围：三下压煤置换开采

关键词：主动接顶，成本低，自主流动，强度高

近年来，我国煤炭需求快速增长，导致开采速度加快，资源枯竭矿井大量增加，延长矿井使用年限和减少资源浪费成为迫在眉睫的技术障碍，而高水充填开采技术正好缓解了以上问题，现已在全国多家煤矿企业得到推广使用。其主要优势特征为：

（1）含水量大，流动性好

一般情况下水固比为1:1.因此浆体流动性非常好，充填施工时不需要泵压就可以快速充填，不仅不堵塞管道，而且大幅度降低了运行成本，优于膏体充填的设备和人员投入。

（2）材料广泛，成本低廉

充填主料为粉煤灰或矸石、赤泥等工业废料，占到总固体用量的80%以上。辅料为少量的水泥、氧化钙及微量的增强、膨胀剂，辅料一般不超过20%。每充填一立方直接成本约100元，此项技术还能解决工业废料在地面上造成的环境污染，符合国家环境保护的相关政策，社会效益巨大。

（3）强度高，后期强度可再生

高水充填材料固化体的抗压强度随龄期增加而增大，并且后期体积表现为膨胀，不会像一般水泥砂浆一样体积倒缩。0.8水固比情况下7天抗压6.5MPA，28天17.5MPA.       0.9水固比7天5.0 MPA,28天为14 MPA，       1.0水固比7天3.2 MPA,28天8.5 MPA.高水材料硬化后，如果遇到地压或地层变化而断裂后，在井下环境不失去水的情况下自身还能恢复大部分强度，即：再生强度性能。在密闭约束条件下，充填体的强度会增大几倍到几十倍的抗压系数，并具有恒阻性能，对支护和地压控制有着非常重要的贡献。

（4）主动接顶，膨胀可控

充填材料在制浆过程中，加入1%的增强、膨胀剂，即可保证体积不坍塌，并有2%左右的膨胀率，随着充填高度的增加，适当增加添加剂的用量，可以使充填体主动和顶板接触，充满死角、缝隙，彻底解决其它充填方式浆体不能接顶的弊病。添加剂一般控制在1.5%以下，膨胀率能达到5%左右，并且能增加后期强度。

以上所述方案已在山东王庄煤矿，辽宁阜新集团，山西晋煤集团等单位大面积充填使用。