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煤矿胶结充填开采技术,能够有效控制岩层移动、减少地表沉陷量,提高资源回采率,有利于保护矿区生态环境,改善地企关系,可实现避免重大地质灾害的本质安全型开采、可持续开采和绿色开采。胶结充填开采技术主要包括胶结充填材料、充填系统、充填设备与工艺,其中充填材料是胶结充填技术的关键,直接影响充填成本的高低与充填效果的好坏。本文通过理论分析、实验室试验和现场试验,对充填材料性能与配比进行研究,取得了一些创新成果。
充填原材料以八宝立井煤矸石、通化矿业集团矸石电厂粉煤灰、普通硅酸盐水泥与其他辅料为主要原材料。对煤矸石的矿物组成、粒径与化学成分进行分析,研究表明,煤矸石只需经过简单破碎处理,既可用作充填骨料;对粉煤灰的物理化学性质进行分析,研究表明,粉煤灰具有潜在的活性,经过复合活化剂活化后,可代替部分硅酸盐水泥作为胶结料使用。
根据八宝立井煤层赋存情况,设定胶结充填材料的技术参数。充填材料具有快速初凝、早强的特点,充填试块8h单轴抗压强度0.8-1.2Mpa,充填体后期强度3Mpa以上,要求充填材料的泌水率应小于2%。通过实验室试验分析了粉煤灰种类和用量、水泥用量、浆液密度、养护龄期等因素与材料强度的关系;水灰比、石膏石灰比、浆液温度等因素与材料初凝时间的关系;粉煤灰使用量、浆液密度及时间等因素与材料泌水率的关系。
结合八宝立井+3211区N4煤层工作面地质条件,首先,阐述了充填系统的装置及功能,其次,系统介绍了地面及井下的充填工艺流程,最后,利用监测数据验证充填体的充填效果,为建筑物下压煤的安全回收提供借鉴。
充填原材料以八宝立井煤矸石、通化矿业集团矸石电厂粉煤灰、普通硅酸盐水泥与其他辅料为主要原材料。对煤矸石的矿物组成、粒径与化学成分进行分析,研究表明,煤矸石只需经过简单破碎处理,既可用作充填骨料;对粉煤灰的物理化学性质进行分析,研究表明,粉煤灰具有潜在的活性,经过复合活化剂活化后,可代替部分硅酸盐水泥作为胶结料使用。
根据八宝立井煤层赋存情况,设定胶结充填材料的技术参数。充填材料具有快速初凝、早强的特点,充填试块8h单轴抗压强度0.8-1.2Mpa,充填体后期强度3Mpa以上,要求充填材料的泌水率应小于2%。通过实验室试验分析了粉煤灰种类和用量、水泥用量、浆液密度、养护龄期等因素与材料强度的关系;水灰比、石膏石灰比、浆液温度等因素与材料初凝时间的关系;粉煤灰使用量、浆液密度及时间等因素与材料泌水率的关系。
结合八宝立井+3211区N4煤层工作面地质条件,首先,阐述了充填系统的装置及功能,其次,系统介绍了地面及井下的充填工艺流程,最后,利用监测数据验证充填体的充填效果,为建筑物下压煤的安全回收提供借鉴。