采礦工程超高水充填材料應用與展望

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摘要:本文對采礦工程中超高水充填材料的應用與展望進行分析，首先對此種材料的應用范圍進行列舉，如采空區(qū)的應用、在預充空巷開采技術中的應用、在注漿堵水技術中的應用等，而后對超高水充填材料的未來應用方向進行展望。

關鍵詞:采礦工程;超高水充填材料;注漿堵水

隨著城市發(fā)展步伐的逐步加速，人們的生活水平獲得提升，人們基礎生活中對能源的需求越來越大，因此，我國礦業(yè)工程必須加大礦產開采力度，滿足人們的能源需求。但是傳統(tǒng)的采礦方式不僅會對環(huán)境造成較大的污染、安全性也不夠高，由此，超高水充填材料的出現，不僅讓工程施工環(huán)境的安全得到維護，還對資源的可持續(xù)發(fā)展起到了支撐作用。

1采礦工程中的超高充填材料應用

1．1在采空區(qū)的應用

在采礦工程中，使用充填工藝目的是讓礦產開采工作對地面造成的凹陷危害得到有效預防與緩解，因為地下開采活動可能會造成地層、地質構造出現斷裂或是錯位等情況，同時此項操作可減輕開采活動對井下巷道與工作面造成的影響，促進采礦工作的順利與安全。同時，工作人員操作充填工藝對礦區(qū)的環(huán)境進行改善，還可讓巷道得到維護，提升通風效果，可以有效緩解采礦工程操作對環(huán)境造成的壓力，實現綠色開采。通常情況下，可以選擇的傳統(tǒng)充填材料主要有砂石、碎石、工業(yè)廢渣等，同時充填方式主要有水利輸送、充填管路輸送等方式。如果技術操作人員選擇水利輸送的方式，需要承擔較為復雜的人為操作工序。同時，此種輸送方式需要消耗大量的充填材料，最重要的一點是容易在輸送的過程中發(fā)生充填管路堵塞問題，解決過程中還需占用大量的維修與輸送資金，因此此種方式并未得到大范圍推廣。而超高水填充材料顆粒粒徑較小，同時具備較好的漿液流動性能，操作工藝上也較為簡單，對技術操作人員的要求不高，便于操作。在用料量上也相對較少，因此可以節(jié)約大量的材料成本，由此可以得出的結論是超高水充填材料具備諸多應用優(yōu)勢。尤其是在仰采方式下，可以獲得更好的應用效果，可以提升礦區(qū)排場的工作效率與礦產開采量，并對環(huán)境進行更好的保護。

1．2在預充空巷開采技術中的應用

操作超高水充填材料工藝對采礦工程空巷進行填充，可以保障空巷恢復原巖狀態(tài)。與此同時，空巷原本的工作面會被超高水充填材料替代，這可有效節(jié)約人力與資金，對空巷進行維護。與此同時，節(jié)約出的大量時間也可用于礦區(qū)開采，增加采礦企業(yè)的經濟效益，最為重要的一點是空巷與工作面之間的煤柱脫落、垮塌問題可得到有效治理，讓空巷的作業(yè)面承載力依然維持在較高的水平之上。才采礦工程中，工作面經過空巷時，技術人員可以利用采礦機對充填體進行切割，而擁有良好變形性能的超高水充填材料，可利用自身的承載能力對基本頂進行支撐，保障充填體墻壁的完整，并保證其依然擁有較大的承載能力，預防冒頂事故出現。與此同時，超高水充填材料還具備良好的流動性與滲透性，因此能夠有效滲透到空巷圍巖的裂縫中，對這些裂縫進行填充。填充好后，經過一段時間的風干、凝結，可擁有較好的凝結體黏性，形成支撐性較強的網絡骨架，均勻的穿插在空巷圍巖中，讓破碎的圍巖重新連接成一個整體，防止圍巖出現冒頂事故。

1．3在注漿堵水技術中的應用

在采礦巖層防水工程中需要使用注漿法對水滲透問題進行處理，通常情況下，常見的注漿材料包括石灰、黏土、水泥漿、高分子有機化學漿液等。這些注漿材料在實際應用過程中各有各的優(yōu)勢，也各有的缺點。石灰、黏土等注漿材料顆粒粒徑較大，同時凝固體強度也不算高。實際注漿過程中可注性較差，因此，注漿面很容易出現垮塌凹陷等問題。一旦出現這些問題，巖層防水工程效果不僅會受到影響，還有可能給工程施工技術人員的生產工作帶來危險;高分子有機化學漿液在防水性能層面優(yōu)勢較為突出，但缺點是成本高，不利于大范圍的注漿使用;水泥水玻璃漿成本較低，同時在實際應用過程中可獲得良好的防水效果，但是缺點是固化體如果長期在水中浸泡或受水分侵蝕，會出現脆裂問題。這種問題的出現會導致漿體凝固強度大幅下降，一旦脆裂，巖層防水工程滲漏問題就會再次出現，所以技術人員不得不多次操作注漿工藝，不僅會耗費大量的人力物力，也會導致工藝成本大幅增加。此時使用超高水充填材料，可避免以上問題的出現。因為這種材料具備良好的黏性、漿體流動性，不僅可以迅速地滲透到細小的裂縫中，還能對漿液凝固時間進行科學調控。漿體在裂縫中的流動，不會出現分層離析問題，而一旦固化，也基本不會伴隨大幅收縮問題，因此可賦予結石更強的抗?jié)B性，由此可見，超高水充填材料在實際應用過程中，綜合效能最好，值得大范圍推廣使用。最重要的一點是，此種材料來源廣泛、價格低廉。

2超高水充填材料的研究方向與未來展望

2．1深入分析共性機理

專業(yè)的技術人員在對此充填材料進行研究時，可以對其應用的環(huán)境進行范圍開發(fā)，如不同的圍巖環(huán)境下，其共性機理是否可以得到更加深入的開發(fā)，進而讓此項技術的相關理論得到充實。進而提升其機械化操作水平，讓技術準備的時間得到縮減。

2．2性能與特點研究

深入研究猜中材料的性能與應用特點，可讓其工業(yè)領域的膠結充填范圍得到擴展。通過深入的研究對比，可以發(fā)現其基本性能與特點主要涵蓋以下幾個方面的內容:固結體力學規(guī)律、煤矸摻入量以及膠結性能等。

2．3材料防滅火與預充空巷開采環(huán)節(jié)的技術改善

此材料的實際應用雖然已經有很多優(yōu)勢點，但是通過深入性的技術開發(fā)與研究，相信此項中充填材料與技術的價值將會得到更大跨度的提升，如其在防滅火環(huán)節(jié)以及預充空巷開采環(huán)節(jié)的技術應用，技術使用參數的科學與有效性提升。

3結語

作為一種新型的礦區(qū)巖層充填材料，超高水充填材料在實際應用過程中，水體積分數可達95%以上，因此具備良好的應用效果。從實踐數據結果上看，此種材料還具備價格低廉、適用環(huán)境豐富的優(yōu)點，可在礦業(yè)工程中大范圍推廣使用。

參考文獻:

［1］黃超慧．采礦工程中超高水充填材料的應用與展望［J］．內蒙古煤炭經濟，2019(15):190+192．

［2］侯海東，宋彩軍．超高水充填材料在采礦工程中的應用［J］．石化技術，2019，26(03):44．

作者：蘇洪宇 單位：冀中能源股份有限公司東龐礦