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超高水材料

超高水材料

  • 所属分类:超高水充填材料
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  • 发布时间:2022-05-07 15:41:14
  • 产品概述

我公司自主研发的PACK超高水材料,用于大体积隐蔽空洞等位置的充填,特别是煤矿井下采空区空洞的充填。由于此种充填材料及技术较传统工艺有成本低,操作简单,无毒无公害等优点,该技术在短时间内得到了煤炭系统的认可,并得到了一定的推广。但在推广使用的过程中也出现了一些问题,针对不同的煤矿地质情况,超高水充填材料表现出更强的适应性,这主要表现在,如对采高和煤层倾角的要求等上。下边将针对不同的地质条件进行分析,以求找出超高水材料充填开采技术的限制因素,以及该技术的适用范围。

1充填模型的建立

超高水充填技术主要是利用了超高水材料的高流动性和速凝早强性。所以除倾斜长壁开采中的俯采之外大部分开采方式均可采用,特别是倾斜长壁开采中的仰采是其首选。

现就倾斜长壁开采中的仰采为模型对充填开采的适用条件及限制因素进行分析。

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此公式即为超高水材料采空区充填技术在基本顶不破断情况下应满足的条件。

在倾斜长壁仰采工作面,充填工艺的实施是随着工作面的推进而同时进行的。工作面推过后,直接顶垮落,如果充满采空区,则基本顶被直接顶所垮落矸石支撑,随着采空区的扩大而缓慢下沉,此时充填浆液将沿着垮落的岩石裂隙流入采空区,并逐渐凝固与冒落的矸石形成混合体。但如果垮落后的矸石不能将采空区充满,则基本顶将在没有支撑的情况下悬露,并随着工作面的继续推进而发生弯曲下沉,此时的充填浆液将由工作面直接流入采空区,其液面将随着工作面的向上推进而逐步上升,并与基本顶相接触,在凝固后对上部岩层进行支撑。在这个过程中如果悬露的长度大于或等于初次垮落的步距,基本顶将发生断裂,进一步引起上部岩层的移动,从而影响到地表。所以判断基本顶是否发生断裂成为超高水充填开采技术的关键。

2充填模型中相关参数的分析

(1)基本顶岩性及厚度对超高水充填的影响。

基本顶岩石的力学特性和基本顶的厚度直接决定了顶板垮距的大小。岩石的抗拉强度越高,基本顶初次垮落的步距越大,超高水充填技术越容易实施,充填之后的固结体也就越容易接顶。而基本顶的厚度越大,则说明在相同岩性条件下基本顶的刚度越强,越不易发生断裂。  

需要注意的是,有些基本顶,例如以石灰岩为主要构成的基本顶,在整个充填过程中经常不发生破断,但随着工作面的逐步推进会呈现出弯曲下沉的情况。弯曲下沉的基本顶,压缩了下部的充填空间,同时上部岩层会逐步发生离层形成弯曲下沉带,甚至对地表产生影响。

(2)煤层倾角对充填开采的影响

煤层倾角越小则正常充填过程中采空区侧顶板的悬露长度越大,即接顶长度越大,此时对基本顶的初次垮落长度的要求也越大。基本顶在保证不垮落的情况下还应有一定的刚度,使基本顶不至于发生弯曲下沉。同时,充填浆体在重力作用下的流动性也随着煤层倾角的减小而减小。反之亦然。对于倾斜煤层(大于)由于此时的顶板悬露长度很短,常见的顶板几乎都可以满足其要求,而且此时限制充填开采的已不是煤层的倾角大小而是相应的采煤方法,所以在此不进行讨论。

图2-1   基本顶垮落步距与煤层倾角的关系

(3)深度对充填开采的影响

随着开采深度的增加,基本顶所受到的上部载荷相应的增加,单位面积充填体上所受的压力也越大,这对充填材料的性能和充填工艺的要求更高。

(4)煤层厚度及直接顶对充填开采的影响

图2-2   基本顶垮落步距与煤层与直接顶厚度之和的关系

煤层厚度及直接顶的垮落高度,这二者直接决定了充填施工过程中液面的接

顶长度和充填量。二者的和越大则采空区悬顶距离越长。

3不同地质条件下充填模型中充填量的确定

针对直接顶的冒落情况,对充填模型进行相应的分析。

(1)直接顶顶板的垮落步距大于采空区侧的顶板悬露距离 。






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