傾斜煤層的超高水材料混合固結(jié)充填法

楊 捷 王玉凱

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 資源與安全工程學(xué)院，北京 100083)

傾斜煤層的超高水材料混合固結(jié)充填法

楊 捷 王玉凱

(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 資源與安全工程學(xué)院，北京 100083)

為解決超高水材料開放式充填受煤層傾角影響較大的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)傾斜煤層安全、高效的充填開采，創(chuàng)新性地提出了混合充填的新思路，形成了超高水材料混合固結(jié)充填技術(shù)并深入地進(jìn)行了可行性分析。給出了相關(guān)充填工藝流程：首先填充固體充填物，之后充填高水材料，待漿液液面達(dá)到要求高度后，進(jìn)行二次充填固體充填物。分析了該技術(shù)的充填機(jī)理和能夠控制上覆巖層運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)，總結(jié)了技術(shù)的特色和優(yōu)點(diǎn)。認(rèn)為該充填技術(shù)合理地利用了煤層傾角，達(dá)到了充填不受煤層傾角限制的目地，解決了開放式充填的技術(shù)難題，同時(shí)還進(jìn)一步提高了控制地表移動(dòng)的能力。此外，超高水材料混合固結(jié)充填成本低廉，采煤與充填互不影響，為提高傾斜煤層滯壓資源采出率、減緩地表損害提供了新的手段，具有廣闊的應(yīng)用前景。

煤礦充填 傾斜煤層 超高水材料混合固結(jié)充填法 可行性分析 充填工藝

煤礦充填開采是解放“三下壓煤”，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)“綠色開采”的有效途徑[1-2]。目前，采空區(qū)全部充填開采雖然形成了多種方法，但均達(dá)不到理想化充填。所形成的幾種充填技術(shù)各有特點(diǎn),比如,膏體充填效果好，但是易堵管，適用于煤層穩(wěn)定，重點(diǎn)保護(hù)場(chǎng)合；高水充填輸送距離遠(yuǎn)、輸送能力大，但是投資大，適用于單一煤層、普通保護(hù)場(chǎng)合[3]等。而超高水材料開放式充填適用于傾斜煤層仰斜開采，此時(shí)漿液具有高流動(dòng)性，能自行充填采空區(qū)，而且充填后采空區(qū)密實(shí)效果好，是一種很受推崇的充填方法。但是，該技術(shù)充填成本高而且受煤層傾角影響較大，適用范圍因此受到了限制。鑒于此，筆者提出了超高水材料混合固結(jié)法，以解決超高水材料開放式充填的不足，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍。

1 超高水材料開放式充填分析

超高水材料開放式充填是由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)馮光明教授研發(fā)的一種煤礦采空區(qū)充填方法。該技術(shù)是在煤礦仰斜開采條件下，對(duì)采空區(qū)不進(jìn)行任何調(diào)控，完全利用超高水材料漿液的自流性將采空區(qū)充滿，凝固后的充填體與垮矸以及圍巖形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體來控制上覆巖層活動(dòng)[4]。超高水材料開放式充填利用了超高水材料漿液的高流動(dòng)性(料漿中水的體積約占97%)這一特點(diǎn)，料漿不僅可以充滿采空區(qū)，而且還可以密實(shí)采空區(qū)周圍巖體的裂隙。因此，經(jīng)超高水材料充填后的采空區(qū)，充填體與原巖體形成了一個(gè)緊密而穩(wěn)定的統(tǒng)一整體，這有利于控制上覆巖層移動(dòng)。由于開放式充填受煤層傾角影響很大，限制了其使用范圍。

當(dāng)煤層傾角較小時(shí)，超高水材料漿液地流動(dòng)性較差，采空區(qū)充填率會(huì)降低，極大地影響了對(duì)上覆巖層的控制效果。更為嚴(yán)重的是充填工作面后方會(huì)形成大面積的未支護(hù)的懸頂區(qū)域，如圖1所示。若頂板得不到及時(shí)支護(hù)，直接頂容易垮落，基本頂則會(huì)彎曲下沉，最終造成地面變形，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成工作面人員傷亡。因此，當(dāng)煤層傾角較小時(shí)，不能采用超高水材料開放式充填。在目前所實(shí)施的超高材料水開放式充填工業(yè)試驗(yàn)中，煤層傾角最小的是田莊煤礦，為12°。

圖1 煤層傾角較小時(shí)的超高水材料開放式充填示Fig.1 Schematic diagram of open filling miningof super high water materials at small inclined angle

煤層傾角較大時(shí)，充填漿液流動(dòng)性好，與采空區(qū)圍巖形成一個(gè)穩(wěn)定的整體，而且懸頂區(qū)面積也會(huì)減小，利于開放式充填。但是，工作面上的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架等設(shè)備因傾角較大會(huì)發(fā)生滑移、倒塌事故，不利于采煤工作面的生產(chǎn)作業(yè)[5]，開放式充填難以實(shí)施。

2 超高水材料混合固結(jié)充填法

超高水材料混合固結(jié)充填法是對(duì)現(xiàn)行的超高水材料開放式充填的補(bǔ)充與發(fā)展。該方法是針對(duì)傾斜長(zhǎng)臂仰斜開采的礦井進(jìn)行充填開采時(shí)，通過配套的專用液壓支架和相關(guān)設(shè)備，采用一系列充填工藝，將適量的超高水材料和經(jīng)過處理的、具有一定強(qiáng)度的固體充填物同時(shí)充填到采空區(qū)的一種新型充填技術(shù)。

該技術(shù)既吸收利用了超高水材料的高流動(dòng)性特點(diǎn)，也結(jié)合了固體充填體能及時(shí)提供支撐力的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)煤層傾角較小時(shí)，固體充填物可暫時(shí)支撐懸露頂板，減少頂板下沉量。當(dāng)煤層傾角較大時(shí)，固體充填物又可以阻滯工作面機(jī)械設(shè)備下滑。該技術(shù)彌補(bǔ)了開放式充填的不足，實(shí)現(xiàn)了傾斜煤層安全、高效充填。

圖2 超高水材料混合固結(jié)充填法Fig.2 Schematic diagram of super high watermaterial mixed consolidated filling method 1—運(yùn)料皮帶機(jī)；2—超高水材料輸送管道；3—底卸式輸送機(jī)；4—轉(zhuǎn)載輸送機(jī)；5—充填支架；6—電動(dòng)機(jī)；7—運(yùn)煤皮帶機(jī)

3 思路來源及可行性分析

目前,煤礦全部充填法主要有膏體充填、超高水材料充填以及綜合機(jī)械化固體充填等。由于充填材料的不同而導(dǎo)致了充填方法上的差異，形成了各具特色的充填技術(shù),這也造成了許多專家學(xué)者都將進(jìn)一步的研究局限在相應(yīng)技術(shù)優(yōu)化中[6-13]，忽略了技術(shù)之間的借鑒與對(duì)比。筆者深入分析目前各充填技術(shù)的特點(diǎn)，利用各技術(shù)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)充填的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，產(chǎn)生了混合方法充填的思路，繼而形成了超高水材料混合固結(jié)充填法。

超高水材料混合固結(jié)充填法實(shí)質(zhì)就是將綜合機(jī)械化固體充填和超高水材料開放式充填結(jié)合應(yīng)用。通過開發(fā)新的充填設(shè)備以及充填工藝對(duì)其進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)充填開采。所形成的超高水混合固結(jié)充填法合理地利用了煤層傾角，解決了開放式充填的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了充填不受傾角限制、技術(shù)廣為適用的目的。并且該技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可行，安全上可靠。

4 超高水材料混合固結(jié)法的工藝

超高水混合固結(jié)充填法采用如圖3所示的支架，該支架有以下3個(gè)特點(diǎn)：①支架后方設(shè)計(jì)了具有一定高度和厚度的擋板，擋板是支架一部分，可以承受一定的壓力。②支架后頂梁端部懸掛了一部下邊設(shè)有葉輪機(jī)的底卸式輸送機(jī)，葉輪機(jī)旋轉(zhuǎn)通過葉片來約束固體充填物的拋射方向和速度，使足夠多的充填體與頂板接觸。③底卸式輸送機(jī)通過鉸接鏈與支架尾梁連接，保證輸送機(jī)有靈活的角度調(diào)整其方位以適應(yīng)不同傾角的煤層。

圖3 超高水混合固結(jié)法充填支架Fig.3 Support diagram of super high watermaterial mixed consolidated filling method

電機(jī)帶動(dòng)葉輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，將由底卸式輸送機(jī)卸落下來的固體充填物以一定的速度由出口拋射向采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)固體充填物的堆積。

4.1 充填工藝

超高水材料混合固結(jié)充填技術(shù)就是通過配套的設(shè)備將超高水材料和經(jīng)過處理的固體廢棄物在充填工作面混合，而后進(jìn)行采空區(qū)充填的一種充填采煤方法。充填時(shí)，為了保證較好的充填效果和充填環(huán)境，需按照以下工藝進(jìn)行：充填部分固體廢棄物—充填超高水材料—充填固體廢棄物—移架，以此為一個(gè)循環(huán)周期。在充填作業(yè)的時(shí)候一定要做到以下2點(diǎn)：①當(dāng)固體廢棄物即將躍過充填支架擋板滾落到采煤工作面時(shí)，則停止充填固體廢棄物；②當(dāng)超高水材料液即將浸沒支架底座時(shí)，則停止灌注超高水材料。

移架時(shí)，矸石由架后矸石堆往下滾落。通過調(diào)節(jié)支架擋板高度以及支架移動(dòng)步距，使滑落的矸石再次與支架擋板接觸。

充填工藝流程如圖4所示。

圖4 超高水材料混合固結(jié)充填工藝流程Fig.4 Process flow diagram of super high watermaterial mixed consolidated filling

4.2 充填材料來源

超高水混合固結(jié)充填技術(shù)中所用到的超高水材料即為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)所研制成功的A、B材料，A料以鋁土礦、石膏等獨(dú)立煉制成主料并配以復(fù)合超緩凝分散劑(又稱外加劑AA)構(gòu)成; B料由石膏、石灰混磨成主料并與少量復(fù)合速凝劑(又稱外加劑BB)構(gòu)成[13]。

考慮到葉輪機(jī)拋射固體充填物會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，所以，該技術(shù)所用的固體充填物粒徑不可太小。根據(jù)其他行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，初步確定使用粒徑在1 mm以上的固體廢物。固體充填物來源于廠礦等企業(yè)生產(chǎn)之后遺留下的固體廢棄物，如矸石、尾砂、建筑垃圾等。

4.3 充填材料運(yùn)輸

超高水材料現(xiàn)場(chǎng)制備，由超高水生成系統(tǒng)生產(chǎn)出料漿后，分別送入相應(yīng)的緩沖池，待A、B緩沖池儲(chǔ)存了一定量的單料漿后，同時(shí)開啟A、B柱塞泵，經(jīng)專用管路分別將A、B漿液輸送至混合池，均勻混合后，將超高水料漿泵送到采空區(qū)工作面充填。

固體充填物則由皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)介_切眼附近，通過自移式轉(zhuǎn)載輸送機(jī)[14]將固體充填物料由低位的帶式輸送機(jī)向高位的多孔底卸式輸送機(jī)機(jī)尾轉(zhuǎn)載。輸送機(jī)底孔卸載出來的固體充填物在葉輪機(jī)葉片的導(dǎo)向作用下拋出，堆砌在超高水漿液面之上。

4.4 充填工作面

超高水材料混合固結(jié)充填工作面(如圖5)與普通傾斜長(zhǎng)臂工作面布置基本相似，回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷分別布置在工作面的兩側(cè)。工作面由充填專用液壓支架支護(hù)，底卸式輸送機(jī)懸掛在支架后尾梁的下方，輸送超高水漿液的主干管路沿著支架布置在擋板前方。同時(shí)在主干管路上安設(shè)相應(yīng)的軟管，用來排放超高水漿液至采空區(qū)。

圖5 超高水混合固結(jié)充填工作面Fig.5 Working face skim of super high water material mixed consolidated filling

5 超高水材料混合固結(jié)充填法特色

5.1 充填機(jī)理和控頂實(shí)質(zhì)

在超高水材料混合固結(jié)充填技術(shù)中，超高水材料與固體充填物混合使用。超高水材料起滲透、密實(shí)固體間的縫隙與空間的作用。將超高水材料與固體廢棄物混合充填到采空區(qū)后，將形成固液結(jié)合，液體充分滲透固體，密閉裂隙空間的狀況。由于該材料還具有一定的膨脹性，因此凝固后，充填料漿會(huì)形成一個(gè)緊密支撐上覆巖層的穩(wěn)固結(jié)構(gòu)體，其壓縮率極小，幾乎可以忽略。

固體充填物作主要充填骨料不僅起到了降低充填成本的作用，而且還在超高水漿液尚未浸沒頂板，混合漿液凝固的初期階段，對(duì)頂板提供有效的支撐。這對(duì)控制地表的下沉、彎曲是極其重要，也是非常有效的[15]。當(dāng)超高水漿液液位在充填支架以下時(shí)，充填的固體廢棄物形成結(jié)合緊密的支撐體，支撐起上覆巖層的部分質(zhì)量，隨著工作面逐步向前推進(jìn)，超高水被逐步灌入采空區(qū)，充填漿液將與周圍的巖體共同形成緊密的穩(wěn)定的統(tǒng)一承載體系控制上覆巖層的移動(dòng)。

5.2 縮小懸露頂板距離

固體充填物在葉輪機(jī)葉片的導(dǎo)向作用下，從葉輪機(jī)出口拋向頂板，在支架后方形成與頂板接觸的散體堆。由于充填支架后方擋板的阻滯作用，散體堆不斷的堆積變高，與上覆頂板的接觸面積也逐漸增大，這樣便大大的縮小了頂板懸頂區(qū)的范圍。

采空區(qū)頂板下沉最大撓度值隨著懸頂區(qū)長(zhǎng)度的增加而增加；要維持關(guān)鍵層不發(fā)生斷裂，有好的控頂效果，必須保證有合適的控頂長(zhǎng)度[16]。從圖6中可以明顯看出：隨著煤層傾角α的增大，懸露無支護(hù)的頂板跨度L逐漸變小，頂板下沉撓度值也逐漸減小，對(duì)上覆巖層移動(dòng)控制效果也在逐漸變好。

5.3 合理利用傾角擴(kuò)展應(yīng)用

實(shí)施充填以后，在煤壁與固結(jié)凝固區(qū)之間存在著“壓力拱”[17]，充填支架、松散充填體以及固結(jié)初凝區(qū)承受著“拱”內(nèi)巖石重力。此外，由于采煤工作面機(jī)械設(shè)備下滑(當(dāng)煤層傾角α>12°，工作面的機(jī)械設(shè)備會(huì)有明顯下滑[5])原因，充填固體也受到了來自支架擋板的緊壓力。所以，拋射形成的散體堆既受到工作面機(jī)械設(shè)備施加的作用力，又受到上覆巖層的作用力。

固體充填物的散體顆粒通過相互間的擠壓、滾動(dòng)平衡著這2個(gè)壓緊力。由于力的作用是相互的，被擠壓緊密的固體充填體也會(huì)施加給支架的擋板一個(gè)沿著工作面推進(jìn)方向的力，保證工作面設(shè)備不再發(fā)生下滑；與固體充填體接觸的上覆頂板也會(huì)受到一個(gè)垂直于頂板的力，阻止其彎曲下沉。另外，這些松散的固體充填物也與固結(jié)初凝區(qū)、固結(jié)凝固區(qū)有著復(fù)雜的受力關(guān)系，但是，這些復(fù)雜的力的總體作用就是保持這些充填體能夠穩(wěn)定的堆砌在超高水漿液以上。

以上復(fù)雜的受力關(guān)系根據(jù)其作用效果可以轉(zhuǎn)化為2個(gè)簡(jiǎn)單的過程：①拱內(nèi)的巖石與混合固結(jié)區(qū)施加力，作用到與之接觸的固體充填物上使其形成穩(wěn)固的支撐體。②工作面的機(jī)械設(shè)備通過支架擋板施加給架后與頂板無接觸的松散體緊壓力。受力模型簡(jiǎn)圖如圖7。

圖6 不同煤層傾角下的工作面充填Fig.6 Working face backfilling diagrams underdifferent inclined angle of coal seam

圖7 受力簡(jiǎn)化模型Fig.7 Stress simplified model

設(shè)G為采煤工作面的機(jī)械設(shè)備的總重力，煤層傾角為α，F(xiàn)0是松散體、初凝區(qū)與凝固區(qū)間的擠壓力。

上覆巖層施加給充填體A的與頂板垂直的作用力

(1)

式中，q為巖層自重及其上載荷；L為支撐體與頂板接觸的距離。

接觸面的靜摩擦系數(shù)是us，則充填體A與煤層、巖層的最大摩擦力

(2)

那么，工作面設(shè)備發(fā)生下滑移動(dòng)的臨界條件就是

(3)

由于

(4)

整理得到

(5)

所以，保證工作面機(jī)械設(shè)備不發(fā)生倒滑事故的最大重力

(6)

F0的作用是使固體充填物形成穩(wěn)定的支撐體，該力是不斷變化的，最大可認(rèn)為是無窮大。記(us·q·L+F0)為K，所以對(duì)于任何角度的煤層一定有G

因此，實(shí)施超高水材料混合固結(jié)充填法，工作面的機(jī)械設(shè)備是不會(huì)發(fā)生下滑事故的；只需調(diào)整好角度，保證機(jī)械設(shè)備的重心不越位，避免發(fā)生傾倒事故。由于煤層傾斜，利于超高水混合固結(jié)充填法實(shí)施采空區(qū)充填作業(yè)，充填后，堆砌的充填物又自發(fā)阻止了設(shè)備的倒滑。實(shí)施超高水材料混合固結(jié)充填法也使傾斜長(zhǎng)臂開采法在傾角較大的煤層中得以應(yīng)用，擴(kuò)展了傾斜長(zhǎng)臂開采的應(yīng)用范圍。

5.4 充填成本與效率

在超高水混合固結(jié)充填技術(shù)中，固體充填物是主要的充填骨料，價(jià)格低廉。而超高水材料僅作為“黏結(jié)劑”，使用量很少。所以，超高水混合固結(jié)充填成本大幅度降低。

在超高水混合固結(jié)充填技術(shù)中，超高水材料具有高流動(dòng)性，由高位向低位注入采空區(qū)；固體廢棄物則由機(jī)械設(shè)備完成充填。因此，該技術(shù)充填速度快，能夠跟得上采煤工作面向前推進(jìn)的速度。另外，該技術(shù)的充填漿體能夠在很短的時(shí)間內(nèi)凝固、負(fù)載。超高水材料的凝固強(qiáng)度以及初凝時(shí)間可按需調(diào)整，固體充填物其本身就具有強(qiáng)度。所以，該技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)充填體整體承載上覆巖層的重力。據(jù)此可以認(rèn)為：實(shí)施超高水材料混合固結(jié)充填法完全可以實(shí)現(xiàn)采煤與充填平行作業(yè)。

6 結(jié) 論

(1)根據(jù)超高水材料開放式充填的不足之處而完善、發(fā)展，形成了一種新的充填技術(shù)——超高水材料混合固結(jié)充填技術(shù)。

(2)超高水材料混合固結(jié)充填技術(shù)解決了開放式充填的技術(shù)難題，打破了煤層傾角的限制，可以在任何角度的傾斜煤層上實(shí)施充填開采，也間接地?cái)U(kuò)大了傾斜長(zhǎng)臂采煤法的使用范圍。

(3)超高水材料混合固結(jié)充填技術(shù)充填成本低于超高水材料充填，采充能力大，可以實(shí)現(xiàn)采礦與充填能力的均衡，而且進(jìn)一步提高了控制地表沉降的效果，是一種很有前途的充填開采技術(shù)。

[1] 繆協(xié)興，錢鳴高.中國(guó)煤炭資源綠色開采研究現(xiàn)狀與展望[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2009，26(1)：1-14. Miao Xiexing，Qian Minggao.Research on green mining of coal re-sources in China：current status and future prospects[J].Journal of Mining & Safety Engineering，2009，26(1)：1-14.

[2] 錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.論科學(xué)采礦[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2008，25(1)：1-10. Qian Minggao，Miao Xiexing，Xu Jialin，et al.On scientific mining[J].Journal of Mining & Safety Engineering，2008，25(1)：1-10.

[3] 胡炳南.我國(guó)煤礦充填開采技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40(11)：1-5. Hu Bingnan.Back fill mining technology and development tendency in China coal mine[J].Science and Technology，2012,40(11):1-5.

[4] 馮光明，孫春東，王成真,等.超高水材料采空區(qū)充填方法研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010，35(12)：1963-1968. Feng Guangming，Sun Chundong，Wang Chengzhen，et al.Research on goaf filling methods with super high-water material[J].Journal of China Coal Society,2010，35(12):1963-1968.

[5] 杜計(jì)平，孟憲銳.采礦學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009. Du jiping，Meng Xianrui.Mining Technology[M].Xuzhou:China University of Mining and Techonlogy Press，2009.

[6] 郭 力，何朋立.采空區(qū)充填效果的隨機(jī)規(guī)律研究[J].金屬礦山，2013(4)：36-39. Guo Li，He Pengli.Study on the stochastic law of gob stowing effect[J].Metal Mine，2013(4)：36-39.

[7] 繆協(xié)興.綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)研究進(jìn)展[J].煤炭學(xué)報(bào)，2012，37(8):1247-1255. Miao Xiexing.Progress of fully mechanized mining with solid backfilling technology[J].Journal of China Coal Society，2012，37(8)：1247-1255.

[8] 張 強(qiáng)，張吉雄，巨 峰,等.固體充填采煤充實(shí)率設(shè)計(jì)與控制理論研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39(1)：64-71. Zhang Qiang，Zhang Jixiong，Ju Feng，et al.Backfill body`s compression ratio design and control theory research in solid backfill coal mining[J].Journal of China Coal Society,2014,39(1):64-71.

[9] 賈凱軍,馮光明.煤礦超高水材料充填開采技術(shù)及其展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40(11)：6-9. Jia Kaijun，F(xiàn)eng Guangming.Backfill mining technology with ultra high water material in coal mine and outlook[J].Coal Science and Technology，2012,40(11):6-9.

[10] 張欽禮，吳立宏，卞繼偉.充填管道堵塞的事故樹分析[J].金屬礦山,2015(4):145-148. Zhang Qinli，Wu Lihong，Bian Jiwei.Fault tree analysis of filling pipeline blockage[J].Metal Mine，2015(4)：145-148.

[11] 楊寶貴，王俊濤，李永亮,等.煤礦井下高濃度膠結(jié)充填開采技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，41(8)：21-26. Yang Baogui，Wang Juntao，Li Yongliang，et al.Backfill coal mining technology with high concentrated cementing material in underground mine[J].Coal Science and Technology，2013，41(8)：21-26.

[12] 劉建功.綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)研究[J].煤炭與化工，2013，36(1):1-7. Liu Jiangong.Solid-filling technology in fully mechanized coal mining[J].Coal and Chemical Industry，2013，36(1)：1-7.

[13] 馮光明，賈凱軍，李風(fēng)凱,等.超高水材料開放式充填開采覆巖控制研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，40(6)：841-845. Feng Guangming，Jia Kaijun，Li Fengkai，et al.Research on overburden strata control using a super high water content material during open backfill mining[J].Journal of China University of Mining and Technology，2011，40(6)：841-845.

[14] 繆協(xié)興，張吉雄.井下煤矸分離與綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39(8)：1424-1433. Miao Xiexing，Zhang Jixiong.Key technologies of integration of coal mining-gangue washing-back filling and coal mining[J].Journal of China Coal Society，2014，39(8)：1424-1433.

[15] 楊寶貴,韓玉明,楊鵬飛,等.煤礦高濃度膠結(jié)充填材料配比研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2014,42(1)：30-33. Yang Baogui，Han Yuming，Yang Pengfei，et al.Research on ratio of high concentration cementation stowing materials in coal mine[J].Coal Science and Technology，2014，42(1)：30-33.

[16] 許猛堂，張東升，馬立強(qiáng),等.超高水材料長(zhǎng)壁工作面充填開采頂板控制技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39(3)：410-416. Xu Mengtang，Zhang Dongsheng，Ma Liqiang,et al.Roof control technology for long wall filling mining of super high-water material[J].Journal of China Coal Society,2014,39(3):410-416.

[17] 錢鳴高,石平五，許家林，等.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2010. Qian Minggao，Shi Pingwu，Xu Jialin，et al.Mining Pressure and Strata Control[M].Xuzhou：China University of Mining and Technology Press,2010.

(責(zé)任編輯 徐志宏)

Super High Water Material Mixed Consolidated Filling Method in Inclined Coal Seam

Yang Jie Wang Yukai

(SchoolofResourceandSafetyEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology(Beijing)，Beijing100083，China)

In order to avoid the big influence of inclined angle on open backfill of super high water material and achieve a safe and efficient mining in gently inclined coal seam，the proposal for mixed filling was creatively put forward.The super high water material mixed consolidation technology was formed and its feasibility was deeply analyzed.At the same time，the related backfilling process was proposed：After the consolidated slurry is firstly backfilled，followed by the high water filling materials.When the slurry height reaches a certain level，second filling with consolidated slurry starts.The filling mechanism of the technique and the principals of controlling the overlying strata movement were analyzed.Also，the advantages and characteristics of high water material mixed consolidation technology were summarized.The result showed that：this new technology rationally utilized the inclined angle of coal seam to receive a breakthrough of filling without being limited by the inclined angle of coal seam and solving the difficulty in super high water material open backfill mining.Meanwhile，the efficiency of limiting rock movement was improved in further.Besides，the super high water material mixed consolidation technology has a lower price and has not a disturbance to mining.It gives a profound application prospect and a new mean to raise the recovery rate of mineral resources under buildings as well as relieve the damage of surface for the inclined coal mine.

Backfilling of coal mine，Inclined coal seam，Super high water material mixed consolidated filling method，F(xiàn)easibility analysis，F(xiàn)illing process

2015-08-24

“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2009BAB48B02)。

楊 捷(1991—)，男，碩士研究生。

TP028.8

A

1001-1250(2015)-11-051-06