矿业科技专栏｜高水膨胀材料充填采煤技术

2021.02.25 矿业界   

煤炭资源高效开采技术以粉煤灰、风积沙或尾矿、建筑垃圾等硅质材料为主料，配以延缓剂、速凝剂、固化剂和膨胀剂等辅料，将各种原料混合后，制成固水质量比为1∶1.3左右的充填料浆。通过管路输送到采空区，在2小时以后开始固化并伴随体积膨胀，可实现主动接顶，在8小时以后形成固体并可承受压力，最终单轴抗压强度最高可大于10兆帕。

工艺流程：一是料浆制备，即将粉煤灰等基料和水混合，通过初浆搅拌系统制成初浆，再将初浆与辅料配给系统中的辅料按比例进行混合，通过料浆制备系统制成膨胀充填材料；二是料浆输送，即将制成的膨胀充填材料通过管路输送系统输送至采空区。
主要技术指标：基料和辅料的来源充足，10%以下的体积膨胀使充填体实现膨胀自主接顶；充填体最终单轴抗压强度超过10兆帕，可以有效控制围岩移动。
阜新矿业集团有限公司使用该技术后解放“三下”压煤1亿吨，延长矿井使用寿命20年。同时，煤矿的生态环境和生产安全明显好转。一是采区范围内的上覆岩层没有发生明显移动，原始地质结构得到有效保护，实现了煤矿的保水和减沉开采，从而保持了矿区范围内的原有生态；二是及时消除采空区，有效避免顶板垮落、瓦斯聚集、煤层自燃、冲击地压和承压水突出等自然灾害的发生。该技术的推广应用将为我国建筑物下、铁路下、水体下和承压含水层下压煤的高效开发提供有效技术支撑。
[本技术选自于自然资源部公告2019年第60号《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录（2019年版）》，工作支撑单位：中国自然资源经济研究院]
技术推荐单位：辽宁省自然资源厅
技术申报单位：阜新矿业集团有限公司

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