混凝土泵送充填在留巷中的应用

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发布时间：2021-09-17

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混凝土泵送充填在留巷中的应用
朱祥可，邓月华，谢瑜。
(1．四川达竹煤电集团金刚煤矿，四川达州635000；2．重庆大学资源及环境科学学院，重庆400030；3．安全环保与技术
监督研究院计量检测中心，四川成都610213)
摘要：合理利用资源，将煤矿矸石再次利用作为巷旁充填混凝土材料，根据混凝土材料的
配比及性能特征，设计了合理的巷旁充填支护参数，构建了泵送混凝土材料的充填工艺系
统，并对金刚煤矿3117工作面沿空留巷巷旁充填工业试验进行研究。试验结果表明，在设
计时间内，混凝土材料具有良好的塑性性能，既能有效地控制围岩变形，适应巷道顶板的活
动规律，又能安全维护和保留巷道，因而是一种理想的沿空留巷巷旁充填材料
关键词：沿空留巷；混凝土材料；巷旁充填；中厚煤层
中图分类号：TD853．34 文献标志码：B
随着无煤柱开采沿空留巷技术的发展，巷旁充填
技术及其应用已越来越受到重视。沿空留巷需经受两
次采动影响，矿压显现强烈，巷道维护难度大I卜。沿
空留巷成功的关键是沿空一侧巷旁支护体的材料和
性能的选择，要求增阻速度快，且具有合理的支护阻
力，能切落一定高度的顶板，并有较大的变形量适应
沿空留巷剧烈变形，同时支护成本应低廉，施工方便，
这些特性推动着巷旁支护技术的发展。目前国内普遍
采用木垛、密集支柱、矸石带、混凝土硼坎以及高水速
凝材料等⋯。本文介绍的是在达竹煤电集团金刚煤矿
进行的混凝土泵送充填井下工业试验研究，共充填了
900m运巷，留巷平均宽3．1 m。
1 混凝土材料的组成及其性能分析
金刚煤矿应用井下矸石作为混凝土充填骨料，将
矸石加工成碎石，碎石的最大粒径与输送管的内径之
比应小于或等于1：3，卵石则宜小于或等于1：2．5。
为增加充填体强度和脱水性能，采用由矸石磨细的砂
作为补充骨料。石子的粒径为10～40／／IITI。充填所需
骨料全部来自于矸石，使其既得以利用，又减少环境
污染。水泥应具有良好的细度、稠度、安定性、初凝时
间不宜过早 ]，一般选用普通硅酸盐425号水泥配制
C20混凝土，水泥用量260～360 kg／m 。影响泵送混
凝土砂率的主要因素是石子最大粒径、种类，砂石的
颗粒级配，水灰比等1 3】。每方材料用量：水泥402 kg，
砂698 kg，碎石1 011 kg，水221 kg。有膨胀剂时掺入
40妇膨胀剂，等量代换水泥，理论配比：C：S：G：w ：
A：1：1．93：2．79-0．61：0。11，塌落度测定值：140
mm。根据试验得出，水泥、石子、水和速凝剂的配合比
1：4：0．5：0．07，与设计的混凝土强度接近。C20泵送
混凝土试配方案如表1所列，砂率为41％。
表1 C20泵送混凝±试配方案 kg／lrl
根据有关规定，试验采用的试件是边长100 mm的
立方体，灰水比为1：0．5，1：0．61，过小的水灰比不易泵
送，过大的水灰比难以保证强度。在不同灰砂比、质量浓
度及不同龄期条体下，试块强度测定结果如表2所列。
从表2可以看出，当配比相同时，各浓度的试件
强度均随着龄期的延长而增加。在龄期为3～7 d段
里，试件强度增长迅速，7～28 d内为缓增长。当龄期
相同时，试件强度均随着水泥含量的增加而增强。此
外，充填体强度与砂石性质也存在较为密切的关系。