【摘要】 與目前傳統的煤礦充填開採技術相比，超高水材料充填具有前期投資低、施工工藝簡單易操作、原材料**廣成本低、流動性強穩定性好等優點，對於實現煤礦開採的有效性、經濟性以及綠色環保性有著非常重要的意義。而超高水材料充填開採配比是其核心議題，近年來備受關注，因此本文結合城郊煤礦c2401工作面的現狀，對超高水材料充填開採配比系統進行了初步的**，研究表明該技術對於提高煤礦開採經濟效益，實現綠色可持續發展有著顯著的正面效應。
【關鍵詞】 城郊煤礦超高水材料超高水充填開採系統
1 前言
我國煤炭資源儲量豐富，分布廣泛，然而建築物下、水體下、鐵路下壓煤量約為137.9億噸，佔已探明資源量的1.14%，嚴重制約了煤炭資源開採。
實踐證明，超高水充填開採是解決三下壓煤的有效方法，與傳統的充填技術相比，其具有初期投資較低，自動化程度高；充填料分布廣泛，成本較低；材料流動性好，適宜井下充填；耗水量大，充填同時可解決井下廢水；充填方式多樣、簡單，可適應不同地質條件等明顯優勢，對於提高煤炭採出率，以及實現綠色開採具有十分重要的現實意義。
2 超高水充填開採配比系統分析
2.1 超高水材料分析
超高水材料是中國礦業大學近年開發出的一種新型井下充填材料，由兩種主料和兩種外加劑組成，主料包括a料、b料，外加劑包括aa料、bb料。a料以鋁土礦、石膏等獨立煉製而成，b料由石膏、石灰等混磨成主料，外加劑aa料和bb料分別起著復合緩凝分散劑、復合速凝劑的作用。
2.2 充填開採配比系統分析
超高水材料充填配比系統主要包括上料系統、製漿系統、輸送系統和混合系統等幾部分。a料系統同b料系統在設計組成和工作原理方面基本相同，主要配比過程如下：將袋裝a料經拆包機的切割、旋轉、過濾等作用被過濾到a料料倉內；通過自動控制系統設定製漿比例，加入預定的外加劑aa料，待漿液攪拌均勻後，便通過漿液通道進入a儲漿池；活塞幫浦安設在儲漿池的底部，6寸吸漿管與池底直接相連，攪拌好的a、b單漿液分別通過a、b活塞幫浦和a、b單漿輸送管輸送至工作面。
值得注意的是，在a、b單漿液進入充填區之前，需用混合裝置將a、b單漿液進行等比例混合，然後通過混合管把混合漿液輸送到採空區。
3 超高水填充開採配比系統的應用研究
3.1 城郊煤礦c2401工作面現狀分析
城郊煤礦位於永城市西城區東部，礦井範圍內老城壓煤面積較大，合計建下煤炭資源超過7000萬噸，建下壓煤的大量存在，對礦井回採率、經濟效益以及可持續發展能力都產生了極大影響。
c2401工作面煤層平均厚度2.9m，煤層傾角2°～8°，平均約5°，屬近水平煤層。根據工作面特點，對比超高水材料充填方式，為了能更好的適應工作面條件變化，決定採用包式充填法。
同時為了提高充填率，減少上覆岩層下沉變形量，根據現場實際充填情況，可階段性的對已充填區域進行補充式自流充填。
3.2 超高水材料填充系統的技術改造分析
結合c2401工作面的實際特點，為了進一步優化超高水材料充填配比系統，我礦對相應裝置進行了技術改造，其構造特點及優勢如下：
首先，為降低工人勞動強度，提高系統工作效率，改善井下工作環境，我礦對上料裝置進行系統改造。在料倉上部加設拆包機，並配置除塵系統，從而實現井下袋裝充填材料的自動化拆包、卸料、除袋。
第二，為提高製漿系統的漿液配製精度，減少人工誤差，強化裝置操控性，我礦對製漿裝置進行自動化改造，實現了主料和外加劑的自動取料、稱量，漿液的自動配製、攪拌、放漿，自動控制系統可對整套製漿裝置的執行狀態進行控制和監測，並可快速做出反應。同時，為進一步提高裝置製漿效率和系統可靠性，以超高水材料應用配比為基礎，對各稱量裝置的稱量範圍進行比例改造優化。
第三，為降低清洗水量，在水洗輸漿管路之前，採用高壓風進行管路風洗，待清除完管路中殘留的漿液後，再水洗管路，這樣就極大的降低了清洗水量；同時，為了避免清洗水對工作面的影響，根據我礦充填硐室和工作面的位置關係，採用逆向管路清洗法，將管路中的清洗水逆向沖洗到充填硐室的排水溝中，經沉澱處理後直接排往水倉。
第四，為有效控制頂板下沉，提高充填率，避免地表沉陷，對超高水材料包式充填技術進行工藝改造，撤除傳統充填方式中為阻隔充填袋側面而設計的隔板支架，取而代之的是相鄰支架間、相鄰充填袋間的抗彎曲鋼板，鋼板依靠前次充填體和後垂直擋板的夾持，來阻擋充填袋的側面。
第五，為降低掘進成本，減少煤柱留設，提高煤炭回採率，在充填開採的基礎上，對膠帶順槽實行充填留巷，以作為下一工作面的順槽使用。相比沿空留巷，超高水材料充填留巷的上覆岩層活動比較平穩，週期來壓不明顯，頂板易維護，巷道完好程度較好。
3.3 充填效果及經濟效益分析
在c2401充填回採工作面設立地表巖移觀測站，觀測開採前、開採中、開採後地表移動下沉變化資料，回採期間測量組每月對地表控制點進行一次水準和座標測量，進行資料對比分析。截至目前，各控制點未發生下沉，達到預期充填效果。
經濟效益方面，根據城郊煤礦井下水質條件，c2401充填工作面充填料最終凝固體中水的體積比為95%，噸煤充填開採增加成139.27元/噸。c2401工作面可採儲量7.
5萬噸，用超高水充填開採可帶來利潤4800多萬元。為解決「三下」壓煤提供了技術依據，為河南煤化的可持續發展注入了新的活力。
4 結語
綜上所述，超高水充填材料如今已經在不少煤礦開採過程中得到了推廣與應用，在超高水材料的配置過程中，充填原料的配比情況直接關係著充填開採的成功與否，因此，超高水充填開採配比系統有著非常重大的研究價值。因此，本文結合城郊煤礦c2401工作面的實際情況，重點**了煤礦超高水充填開採配比系統在實際中的應用，實踐結果表明，該系統的自動化程度高，操作安全有效，並且經濟效益和環境效益顯著，具有較高的推廣應用價值。
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