无机材料充填技术在工作面过空巷中的应用

为了保证工作面安全通过与其斜穿大断面空巷,基于充填控制围岩变形基本原理、待治空巷特征以及充填材料特性,采用无机材料充填的方法进行了空巷治理。为确定充填材料参数,采用大范围数值计算的方法研究了工作面过斜穿空巷期间不同充填体强度下顶板下沉变形及应力分布情况,得出充填体强度越高,空巷底板下沉量越小,但相差不大的结论。基于此,考虑充填成本及空巷顶板强度问题,确定了空巷上分层5∶1、下分层3∶1的组合充填方案。现场应用结果表明:该方案能够满足围岩变形控制要求,当工作面接近和切割充填体时,无架前片帮或冒顶现象,支架阻力稳定,顶板无明显变形,工作面安全通过。

煤矿用无机发泡充填材料研发及其应用研究

针对某矿井空巷、上隅角和高冒区带来的冒顶、瓦斯积聚、煤层自燃等问题,研发了一种无机发泡充填材料,并分别制定空巷、上隅角和高冒区的治理方案和施工工艺,开展工业试验,同时对治理效果监测和分析。研究结果表明:研发的无机发泡材料具有速凝、早强、发泡倍数高(可控)、不燃的特性,且适用的水灰比范围大、抗压强度可达1.2~4.5 MPa。采用的施工工艺简单,充填效率高,能够满足空巷充填、上隅角密闭和高冒区充填等工程。现场工业试验也证明了研制的无机发泡材料的应用可有效控制空巷变形,解决了上隅角瓦斯浓度高和漏风的问题,也避免了高冒区瓦斯积聚、煤层自燃的现象,一定程度上可为矿井安全高效开采提供保障。

柔模无机充填材料在巷道快速密闭中的应用

巷道快速密闭是防治煤矿自燃发火常用的技术,其中密闭充填材料的研究意义重大。通过室内正交实验研究了柔模无机充填材料不同配比的坍落度、稠化悬浮性、凝结时间、收缩性及抗压强度。优选出柔模无机充填材料配比,并用于巷道快速密闭实践工程。结果表明,影响料浆流动性能最主要的因素为悬浮剂掺量和水灰比。为保证浆液具有良好的流动性能,悬浮剂掺量应为2.5%,水灰比控制在0.43~0.46,当水灰比为0.46,增强剂掺量为1%时,强度较大;稠化悬浮性能测试及后期收缩性能测试表明浆液水灰比降低,悬浮剂增大,该性能更好。综合各影响因素及各个指标的重要程度,优化出配方在张家峁煤矿13102工作面成功应用。研究成果为巷道快速密闭无机充填材料的配比提供了借鉴。

无机泡沫充填材料在煤矿井下临时快速密闭中的应用

针对目前煤矿井下临时密闭的工艺措施和技术存在的缺陷,提出了新的解决方案,采用无机泡沫材料充填双木板墙形成巷道临时快速密闭。应用结果表明,无机泡沫充填材料能快速有效地达到密闭效果,具有无毒副作用、无高温反应和成本低的特点,同时启封恢复便捷。

JDAQ-3型无机充填材料在瓦斯治理中的应用

桃园煤矿7246工作面风巷在过钻场期间采用新型的JDAQ-3型无机充填材料对钻场进行充填,解决了工作面过钻场时的瓦斯积聚、顶板管理等安全问题,保证了工作面的安全回采。

无机发泡充填材料试验研究

研制了一种无机发泡充填材料,研究了不同的固相比与水固比对该充填材料性能的影响。结果表明:在同一固相比下,随着水固比的增加,充填材料流动性越好,凝结时间越长,抗压强度逐渐降低,水固比由0. 40升至0. 65,其干密度呈下降趋势;在同一水固比下,随着固相比的增加,充填材料流动性越好,凝结时间越长,抗压强度逐渐降低;该充填材料发泡起始时间在10 min左右,整个发泡过程持续约5 min,充填材料抗压强度随期龄的增加而小幅度增强;随着充填材料水固比与固相比的提高,减少了铝胶与钙矾石的生成,降低了充填材料的强度。该成果对充填材料的研究具有一定的参考价值和指导意义。

煤矿用高水无机膨胀充填材料泌水分析表征

通过化学方法检测分析了榆阳煤矿高水无机充填材料的泌水组分,分析确定硫酸根离子的浓度为1 344 mg/L;红外分析发现,溶液中含有机物量少,且都是对人体无害的水泥添加剂组分;原子吸收光谱检测钙、镁离子、硅酸根浓度,其中硅酸根和钙离子超出了仪器的检测范围,即>1 000 mg/L,Mg2+含量为362 mg/L。综合检测分析发现,充填泌水主要为高水充填材料中的石膏、水泥、粉煤灰、水泥外加剂等可溶成分。

新型无机发泡充填材料的研究及应用

研究了一种煤矿用新型无机发泡充填密闭材料,该材料为单一粉体,按水灰比2∶1搅拌混合10s即可物理发泡,1kg粉料能够产生12.7L的泡沫体,泡沫体湿密度为0.236g/cm3;1d龄期抗压强度为0.11MPa,14d龄期抗压强度为0.238MPa且压缩变形30%不开裂。采用专用注浆泵实现材料发泡、泵送一体化,最大泵送距离超过300m,操作时可以远离冒落危险区。该技术成功应用于临涣煤矿Ⅱ1031机巷(高瓦斯)冒顶区治理,施工过程操作方便、快捷、高效且安全,能够快速有效地解决高瓦斯矿井巷道高冒区充填密闭的难题。

掘进巷道过高冒区支护技术应用研究

为解决四通煤业4204回风巷过断层期间高冒区顶板破碎、瓦斯积聚的难题,提出了无机发泡充填材料配合“锚索+锚网带+架棚”的联合支护方案,并通过数值模拟、现场实测确定围岩变形量。结果表明:FLAC3D模拟高冒区联合支护技术实施后,顶板垂直应力峰值从6.98×104 Pa降至1.05×104 Pa,顶板中部最大下沉量减少了123.74 mm,现场实测巷道过断层掘进联合支护后30 d高冒区顶底板移近量稳定在105 mm左右,高冒区围岩变形得到有效控制;钻孔窥视结果显示充填体内部结构致密并紧贴煤岩体,充填密封性好,杜绝了高冒区瓦斯积聚等潜在隐患。

煤电矿区矸石山灭火新技术工艺探讨

以北马坊矸石山治理为研究对象,提出使用新材料、新工艺控制扑灭矸石山自然火灾的思路,通过无机泡沫充填材料阻断漏风通道、灭火胶体材料持续降温灭火,安全高效地实现了矸石山的灭火。灭火实践证明该项目技术具有较高的推广价值。

采煤工作面构造破碎带注浆加固技术研究

针对工作面过断层和陷落柱等破碎带时所引起的顶板破碎、围岩稳定性差等问题,以白羊岭煤业15111工作面过DF10、DF11断层和X12陷落柱为研究对象,通过对无机加固材料的各项物理参数进行测定后,选用JDAQ-4新型无机充填加固材料对工作面推进方向的断层破碎带进行注浆加固;在工作面和顺槽侧采用无机充填加固材料灌浆充填,对工作面推进方向所揭露的断层和陷落柱等进行注浆加固,从而实现回采工作面安全快速地通过破碎带区域。工程实践结果表明:通过采用注浆的方式对工作面煤壁及顶板进行注浆加固后,煤岩体胶结后的各项指标均符合回采工作面安全通过断层破碎带的要求,注浆加固效果良好。

下石节矿煤层自燃综合防治技术研究

下石节煤矿煤层瓦斯含量高,且容易自燃。通过对综放采空区煤层自燃危险区域分析,提出了采用无机充填材料堵漏、注复合胶体及注液态二氧化碳的综合防灭技术。综合运用这些防灭火技术,有效地预防了下石节煤矿煤层自燃,保障了安全生产。