采礦工程超高水充填材料應(yīng)用與展望
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摘要:本文對(duì)采礦工程中超高水充填材料的應(yīng)用與展望進(jìn)行分析，首先對(duì)此種材料的應(yīng)用范圍進(jìn)行列舉，如采空區(qū)的應(yīng)用、在預(yù)充空巷開采技術(shù)中的應(yīng)用、在注漿堵水技術(shù)中的應(yīng)用等，而后對(duì)超高水充填材料的未來應(yīng)用方向進(jìn)行展望。
關(guān)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(chǔ)生活中對(duì)能源的需求越來越大，因此，我國(guó)礦業(yè)工程必須加大礦產(chǎn)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(huì)對(duì)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(xiàn)，不僅讓工程施工環(huán)境的安全得到維護(hù)，還對(duì)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(yīng)用
1．1在采空區(qū)的應(yīng)用
在采礦工程中，使用充填工藝目的是讓礦產(chǎn)開采工作對(duì)地面造成的凹陷危害得到有效預(yù)防與緩解，因?yàn)榈叵麻_采活動(dòng)可能會(huì)造成地層、地質(zhì)構(gòu)造出現(xiàn)斷裂或是錯(cuò)位等情況，同時(shí)此項(xiàng)操作可減輕開采活動(dòng)對(duì)井下巷道與工作面造成的影響，促進(jìn)采礦工作的順利與安全。同時(shí)，工作人員操作充填工藝對(duì)礦區(qū)的環(huán)境進(jìn)行改善，還可讓巷道得到維護(hù)，提升通風(fēng)效果，可以有效緩解采礦工程操作對(duì)環(huán)境造成的壓力，實(shí)現(xiàn)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(shí)充填方式主要有水利輸送、充填管路輸送等方式。如果技術(shù)操作人員選擇水利輸送的方式，需要承擔(dān)較為復(fù)雜的人為操作工序。同時(shí)，此種輸送方式需要消耗大量的充填材料，最重要的一點(diǎn)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(shí)具備較好的漿液流動(dòng)性能，操作工藝上也較為簡(jiǎn)單，對(duì)技術(shù)操作人員的要求不高，便于操作。在用料量上也相對(duì)較少，因此可以節(jié)約大量的材料成本，由此可以得出的結(jié)論是超高水充填材料具備諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。尤其是在仰采方式下，可以獲得更好的應(yīng)用效果，可以提升礦區(qū)排場(chǎng)的工作效率與礦產(chǎn)開采量，并對(duì)環(huán)境進(jìn)行更好的保護(hù)。
1．2在預(yù)充空巷開采技術(shù)中的應(yīng)用
操作超高水充填材料工藝對(duì)采礦工程空巷進(jìn)行填充，可以保障空巷恢復(fù)原巖狀態(tài)。與此同時(shí)，空巷原本的工作面會(huì)被超高水充填材料替代，這可有效節(jié)約人力與資金，對(duì)空巷進(jìn)行維護(hù)。與此同時(shí)，節(jié)約出的大量時(shí)間也可用于礦區(qū)開采，增加采礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，最為重要的一點(diǎn)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(jīng)過空巷時(shí)，技術(shù)人員可以利用采礦機(jī)對(duì)充填體進(jìn)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(duì)基本頂進(jìn)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(yù)防冒頂事故出現(xiàn)。與此同時(shí)，超高水充填材料還具備良好的流動(dòng)性與滲透性，因此能夠有效滲透到空巷圍巖的裂縫中，對(duì)這些裂縫進(jìn)行填充。填充好后，經(jīng)過一段時(shí)間的風(fēng)干、凝結(jié)，可擁有較好的凝結(jié)體黏性，形成支撐性較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)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(gè)整體，防止圍巖出現(xiàn)冒頂事故。
1．3在注漿堵水技術(shù)中的應(yīng)用
在采礦巖層防水工程中需要使用注漿法對(duì)水滲透問題進(jìn)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(jī)化學(xué)漿液等。這些注漿材料在實(shí)際應(yīng)用過程中各有各的優(yōu)勢(shì)，也各有的缺點(diǎn)。石灰、黏土等注漿材料顆粒粒徑較大，同時(shí)凝固體強(qiáng)度也不算高。實(shí)際注漿過程中可注性較差，因此，注漿面很容易出現(xiàn)垮塌凹陷等問題。一旦出現(xiàn)這些問題，巖層防水工程效果不僅會(huì)受到影響，還有可能給工程施工技術(shù)人員的生產(chǎn)工作帶來危險(xiǎn);高分子有機(jī)化學(xué)漿液在防水性能層面優(yōu)勢(shì)較為突出，但缺點(diǎn)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(shí)在實(shí)際應(yīng)用過程中可獲得良好的防水效果，但是缺點(diǎn)是固化體如果長(zhǎng)期在水中浸泡或受水分侵蝕，會(huì)出現(xiàn)脆裂問題。這種問題的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致漿體凝固強(qiáng)度大幅下降，一旦脆裂，巖層防水工程滲漏問題就會(huì)再次出現(xiàn)，所以技術(shù)人員不得不多次操作注漿工藝，不僅會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，也會(huì)導(dǎo)致工藝成本大幅增加。此時(shí)使用超高水充填材料，可避免以上問題的出現(xiàn)。因?yàn)檫@種材料具備良好的黏性、漿體流動(dòng)性，不僅可以迅速地滲透到細(xì)小的裂縫中，還能對(duì)漿液凝固時(shí)間進(jìn)行科學(xué)調(diào)控。漿體在裂縫中的流動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)分層離析問題，而一旦固化，也基本不會(huì)伴隨大幅收縮問題，因此可賦予結(jié)石更強(qiáng)的抗?jié)B性，由此可見，超高水充填材料在實(shí)際應(yīng)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(diǎn)是，此種材料來源廣泛、價(jià)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(jī)理
專業(yè)的技術(shù)人員在對(duì)此充填材料進(jìn)行研究時(shí)，可以對(duì)其應(yīng)用的環(huán)境進(jìn)行范圍開發(fā)，如不同的圍巖環(huán)境下，其共性機(jī)理是否可以得到更加深入的開發(fā)，進(jìn)而讓此項(xiàng)技術(shù)的相關(guān)理論得到充實(shí)。進(jìn)而提升其機(jī)械化操作水平，讓技術(shù)準(zhǔn)備的時(shí)間得到縮減。
2．2性能與特點(diǎn)研究
深入研究猜中材料的性能與應(yīng)用特點(diǎn)，可讓其工業(yè)領(lǐng)域的膠結(jié)充填范圍得到擴(kuò)展。通過深入的研究對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)其基本性能與特點(diǎn)主要涵蓋以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:固結(jié)體力學(xué)規(guī)律、煤矸摻入量以及膠結(jié)性能等。
2．3材料防滅火與預(yù)充空巷開采環(huán)節(jié)的技術(shù)改善
此材料的實(shí)際應(yīng)用雖然已經(jīng)有很多優(yōu)勢(shì)點(diǎn)，但是通過深入性的技術(shù)開發(fā)與研究，相信此項(xiàng)中充填材料與技術(shù)的價(jià)值將會(huì)得到更大跨度的提升，如其在防滅火環(huán)節(jié)以及預(yù)充空巷開采環(huán)節(jié)的技術(shù)應(yīng)用，技術(shù)使用參數(shù)的科學(xué)與有效性提升。
3結(jié)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(shí)際應(yīng)用過程中，水體積分?jǐn)?shù)可達(dá)95%以上，因此具備良好的應(yīng)用效果。從實(shí)踐數(shù)據(jù)結(jié)果上看，此種材料還具備價(jià)格低廉、適用環(huán)境豐富的優(yōu)點(diǎn)，可在礦業(yè)工程中大范圍推廣使用。
參考文獻(xiàn):
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［2］侯海東，宋彩軍．超高水充填材料在采礦工程中的應(yīng)用［J］．石化技術(shù)，2019，26(03):44．
作者：蘇洪宇 單位：冀中能源股份有限公司東龐礦
