【背景】目前,国内外对粉煤灰高水材料短壁部分充填解放承压水上、建筑物下压煤技术的研究较少,山东科技大学的张新国副教授团队以埠村煤矿9111工作面为例,对充填材料、工艺、及顶底板控制效果进行分析,相关研究对推广应用该技术具有重要的理论和实际意义。
埠村煤矿位于济东煤田(章丘煤田)的中南部,临近著名景观百脉泉,曾经是淄博矿业集团主力矿井,近年来受承压水和建(构)筑下压煤影响产量逐年减少,其中主采9,10煤资源量占矿井总资源量的80%,地表多为村庄等建(构)筑物,同时底板受徐、奥灰承压水威胁严重。9111工作面对应地表为山后寨村及圣井镇政府,地面标高为+95.42~+99.25 m,埋深平均454.78 m,煤层厚度1.2 m,倾角10°。为保护地表建(构)筑物和防止工作面回采中可能诱发的底板突水,9111工作面采用倾斜条带开采,设计批复采15 m留20 m的方案,采出率仅为40%左右。
充填材料采用城隆建材公司粉煤灰加气混凝土砌块的配比,原材料包括粉煤灰、水泥、石灰、石膏、发泡剂和水,水料比6∶4,在标准养护条件下充填体28d抗压强度≥2 MPa,用钙质材料(石灰、石膏)和硅质材料(砂子、粉煤灰、矿渣)配料中加入铝粉做引气剂加水搅拌、发气膨胀生成多孔状物质。发泡原理是脱脂铝粉在碱条件下置换出水中的氢。
充填工艺包括地面配比搅拌系统、管道自流输送和地面控制系统等。粉煤灰自电厂经罐车输送到储料仓,胶结料(水泥、石灰、石膏等)经专门生产厂家粉磨成品经罐车输送到胶结料仓,由于铝粉用量较少,经单独搅拌后直接进入搅拌池。根据9111工作面采煤工艺,工作面斜长128m,煤厚12m,制定每班8 h充填200m3能力。充填工艺和地表充填站如下图所示。

文章来源:张新国,刘伟韬,孙希奎,等.粉煤灰高水短壁部分充填技术研究与实践[J].煤炭学报,2016,41(12):3016-3023.(转载请标明出处)