采矿工程超高水充填材料应用与展望

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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。尤其是在仰采方式下，可以获得更好的应用效果，可以提升矿区排场的工作效率与矿产开采量，并对环境进行更好的保护。

1．2在预充空巷开采技术中的应用

操作超高水充填材料工艺对采矿工程空巷进行填充，可以保障空巷恢复原岩状态。与此同时，空巷原本的工作面会被超高水充填材料替代，这可有效节约人力与资金，对空巷进行维护。与此同时，节约出的大量时间也可用于矿区开采，增加采矿企业的经济效益，最为重要的一点是空巷与工作面之间的煤柱脱落、垮塌问题可得到有效治理，让空巷的作业面承载力依然维持在较高的水平之上。才采矿工程中，工作面经过空巷时，技术人员可以利用采矿机对充填体进行切割，而拥有良好变形性能的超高水充填材料，可利用自身的承载能力对基本顶进行支撑，保障充填体墙壁的完整，并保证其依然拥有较大的承载能力，预防冒顶事故出现。与此同时，超高水充填材料还具备良好的流动性与渗透性，因此能够有效渗透到空巷围岩的裂缝中，对这些裂缝进行填充。填充好后，经过一段时间的风干、凝结，可拥有较好的凝结体黏性，形成支撑性较强的网络骨架，均匀的穿插在空巷围岩中，让破碎的围岩重新连接成一个整体，防止围岩出现冒顶事故。

1．3在注浆堵水技术中的应用

在采矿岩层防水工程中需要使用注浆法对水渗透问题进行处理，通常情况下，常见的注浆材料包括石灰、黏土、水泥浆、高分子有机化学浆液等。这些注浆材料在实际应用过程中各有各的优势，也各有的缺点。石灰、黏土等注浆材料颗粒粒径较大，同时凝固体强度也不算高。实际注浆过程中可注性较差，因此，注浆面很容易出现垮塌凹陷等问题。一旦出现这些问题，岩层防水工程效果不仅会受到影响，还有可能给工程施工技术人员的生产工作带来危险;高分子有机化学浆液在防水性能层面优势较为突出，但缺点是成本高，不利于大范围的注浆使用;水泥水玻璃浆成本较低，同时在实际应用过程中可获得良好的防水效果，但是缺点是固化体如果长期在水中浸泡或受水分侵蚀，会出现脆裂问题。这种问题的出现会导致浆体凝固强度大幅下降，一旦脆裂，岩层防水工程渗漏问题就会再次出现，所以技术人员不得不多次操作注浆工艺，不仅会耗费大量的人力物力，也会导致工艺成本大幅增加。此时使用超高水充填材料，可避免以上问题的出现。因为这种材料具备良好的黏性、浆体流动性，不仅可以迅速地渗透到细小的裂缝中，还能对浆液凝固时间进行科学调控。浆体在裂缝中的流动，不会出现分层离析问题，而一旦固化，也基本不会伴随大幅收缩问题，因此可赋予结石更强的抗渗性，由此可见，超高水充填材料在实际应用过程中，综合效能最好，值得大范围推广使用。最重要的一点是，此种材料来源广泛、价格低廉。

2超高水充填材料的研究方向与未来展望

2．1深入分析共性机理

专业的技术人员在对此充填材料进行研究时，可以对其应用的环境进行范围开发，如不同的围岩环境下，其共性机理是否可以得到更加深入的开发，进而让此项技术的相关理论得到充实。进而提升其机械化操作水平，让技术准备的时间得到缩减。

2．2性能与特点研究

深入研究猜中材料的性能与应用特点，可让其工业领域的胶结充填范围得到扩展。通过深入的研究对比，可以发现其基本性能与特点主要涵盖以下几个方面的内容:固结体力学规律、煤矸掺入量以及胶结性能等。

2．3材料防灭火与预充空巷开采环节的技术改善

此材料的实际应用虽然已经有很多优势点，但是通过深入性的技术开发与研究，相信此项中充填材料与技术的价值将会得到更大跨度的提升，如其在防灭火环节以及预充空巷开采环节的技术应用，技术使用参数的科学与有效性提升。

3结语

作为一种新型的矿区岩层充填材料，超高水充填材料在实际应用过程中，水体积分数可达95%以上，因此具备良好的应用效果。从实践数据结果上看，此种材料还具备价格低廉、适用环境丰富的优点，可在矿业工程中大范围推广使用。

参考文献:

［1］黄超慧．采矿工程中超高水充填材料的应用与展望［J］．内蒙古煤炭经济，2019(15):190+192．

［2］侯海东，宋彩军．超高水充填材料在采矿工程中的应用［J］．石化技术，2019，26(03):44．

作者：苏洪宇 单位：冀中能源股份有限公司东庞矿