Page 228 - 煤矿安全生产与生态环境治理和发展问题研究

Research on Coal Mine Safety Production and Ecological Environment
Governance and Development Issues
煤矿安全生产与生态环境治理和发展问题研究

全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填和膏体胶结充填等。其中，分级尾砂胶结充
填较水砂充填的效果好，但尾砂利用率低、成本高且需要脱水，可能会造成井下
污染；全尾砂胶结充填对尾砂的利用率高，达到 95% 以上，可有效解决充填料
不足的问题，但成本较高、脱水工艺复杂；块石砂浆胶结充填的工艺简单、水泥

用量少、成本较低，硬化后抗压强度相较于尾砂胶结充填体能够提高 1~2 倍膏体
胶结充填是目前国内外矿山应用和研究的热点，其具有固体利用率高、充填体强
度大、接顶率高、污染较小等优点，但是也存在充填系统投资高、充填料输送难、
维护管理复杂等缺点。总体而言，相对于非胶结充填，胶结充填具有填充量大、

强度大、压缩性低、充填速度快等优点，缺点是充填成本高。据统计，胶结充填
成本占采矿成本的 1/3 左右，水泥在胶结充填成本中约占 30%~60%。因此，在
保证充填材料强度的情况下，开发低成本、能部分或完全取代水泥的充填材料是
胶结充填技术的发展趋势。

（二）新型充填胶凝材料
从环保、节约成本和固体废物资源化的角度出发，陆续出现了一系列新型的
胶结充填材料，如粉煤灰、黏土、矿渣、尾矿和高水材料等，可部分或完全代替
水泥胶结材料。新型充填胶凝材料的特点和适用范围。其中，黏土水泥以能固化

的黏土浆液为主要注浆材料，浆液固化后具有良好的抗震性能，符合强度要求低、
有隔水要求的采空区板；粉煤灰水泥具有材料来源广、耐腐蚀、流动性好等优点，
是膏体胶结充填最常用的胶凝材料，符合强度要求较低、充水的各类采空区板；
赤泥基胶凝材料的化学组分与硅酸盐水泥相似而且强度等各项指标也比较接近，

同时比水泥有更好的稳定性，可用于非强酸环境的含水采空区；高炉矿渣水泥、
尾矿（砂）基胶凝材料是一种性能较稳定的绿色胶凝材料，可以将工业废渣进行
再利用，相较于水泥胶结充填成本更低，有着广阔的应用前景；高水速凝充填材
料具有很强的固水能力，可凝结 87%~90% 的水，当水体积超过 90% 时，可称作

超高水速凝充填材料，适用于低温、封闭以及潮湿的各类采空区。对于新型胶结
充填材料的性能要求，主要有强度和流动性两方面，由于骨料、胶凝材料以及配
比的不同，最终产生充填体和浆料的各项力学指标也有差异。
对于强度指标，不同矿山采空区对充填体的强度要求各不相同。各类用于

矿山采空区胶结充填的材料在养护龄期 28 天时抗压强度的范围仅为 2~4.5Mpa。
实际工程中，采空区充填材料不存在强度最优的配比，在满足充填强度以及可

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