煤礦高水充填技術及專用增強、膨脹劑

應用范圍：三下壓煤置換開采

關鍵詞：主動接頂，成本低，自主流動，強度高

近年來，我國煤炭需求快速增長，導致開采速度加快，資源枯竭礦井大量增加，延長礦井使用年限和減少資源浪費成為迫在眉睫的技術障礙，而高水充填開采技術正好緩解了以上問題，現已在全國多家煤礦企業得到推廣使用。其主要優勢特征為：

（1）含水量大，流動性好

一般情況下水固比為1:1.因此漿體流動性非常好，充填施工時不需要泵壓就可以快速充填，不僅不堵塞管道，而且大幅度降低了運行成本，優于膏體充填的設備和人員投入。

（2）材料廣泛，成本低廉

充填主料為粉煤灰或矸石、赤泥等工業廢料，占到總固體用量的80%以上。輔料為少量的水泥、氧化鈣及微量的增強、膨脹劑，輔料一般不超過20%。每充填一立方直接成本約100元，此項技術還能解決工業廢料在地面上造成的環境污染，符合國家環境保護的相關政策，社會效益巨大。

（3）強度高，后期強度可再生

高水充填材料固化體的抗壓強度隨齡期增加而增大，并且后期體積表現為膨脹，不會像一般水泥砂漿一樣體積倒縮。0.8水固比情況下7天抗壓6.5MPA，28天17.5MPA.       0.9水固比7天5.0 MPA,28天為14 MPA，       1.0水固比7天3.2 MPA,28天8.5 MPA.高水材料硬化后，如果遇到地壓或地層變化而斷裂后，在井下環境不失去水的情況下自身還能恢復大部分強度，即：再生強度性能。在密閉約束條件下，充填體的強度會增大幾倍到幾十倍的抗壓系數，并具有恒阻性能，對支護和地壓控制有著非常重要的貢獻。

（4）主動接頂，膨脹可控

充填材料在制漿過程中，加入1%的增強、膨脹劑，即可保證體積不坍塌，并有2%左右的膨脹率，隨著充填高度的增加，適當增加添加劑的用量，可以使充填體主動和頂板接觸，充滿死角、縫隙，徹底解決其它充填方式漿體不能接頂的弊病。添加劑一般控制在1.5%以下，膨脹率能達到5%左右，并且能增加后期強度。

以上所述方案已在山東王莊煤礦，遼寧阜新集團，山西晉煤集團等單位大面積充填使用。