[摘 要]根据矿井地质条件，设计经济合理的急倾斜煤层开采方法；实验室实验分析以矸石为骨料，高水速凝水泥为胶结料胶结形成的胶结体的力学性能；研究适合南二采区水体下急倾斜煤层开采的采空区矸石自溜胶结充填工艺；研究采空区矸石胶结充填带锚注加固技术；现场试验并进行采空区矸石胶结充填效果及顶板控制效果的监测分析。
　　[关键词]采空区 充填 关键技术
　　中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）23-0053-01
　　1 采空区矸石充填系统
　　48煤层工作面采空区采用矸石自溜的方法进行充填，南二采区工作面充填所需矸石主要来自本区掘进矸石，从50个左右掘进工作面掘下的矸石，可以满足充填工作面的需求，同时，南二采区矸石不出井，减少整个矿井矸石的排放量，保护了地面环境，实现了绿色开采。
　　2 矸石运输系统
　　矸石充填运输流程见图1所示。从掘进头掘下来的矸石装上1t翻斗式矿车经轨道运输大巷、南二采区轨道上山（或矸石运输斜巷）运输到南二采区的上部车场。经工作面的回风巷运输到工作面上巷。
　　3 矸石充填工艺
　　矸石充填从上巷留设的煤柱之间的斜巷向下倾斜倒入，矸石在自重的作用下将沿工作面自溜入采空区。
　　4 采空区注浆空间
　　为了提高矸石充填体的整体强度，采用胶结材料进行注浆胶结。实质是利用液压、气压和电化学原理，通过注浆管把浆液均匀注入矸石中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，排出岩石裂隙中的水分和空气并占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和稳定性良好的“结石体”。
　　5 注浆胶结空间
　　方案一：整体充填部分注浆
　　首采工作面回采后进行全部充填，根据采空区内矸石充填体的密实程度不同，在充填的过程中进行部分空间注浆。
　　方案二：整体充填全部注浆
　　首采工作面回采后进行全部充填，并在充填的过程中对全部充填空间进行注浆。
　　进行充填之前，在下巷煤柱间的放煤口处加设密闭，防止从上巷倾倒的矸石充填时进入下巷。同时，工作面最后一次回采落下的煤不从放煤仓口放出，作为缓冲层降低冲击速度、减缓矸石对煤柱的冲击破坏。
　　根据煤层底板光滑程度和倾斜角度的大小，矸石在自溜充填过程中，其自溜充填效果会呈现以下两种状态：
　　①当煤层底板倾角大于55？且阻力较小时，由于充填的矸石在自溜过程中不断加速，形成向下的冲击力，充填矸石互相撞击的结果使矸石块度进一步破碎，有些矸石的棱角亦会由此脱落而减少矸石之间的空隙。下部逐渐堆积起来静止的矸石受到上部矸石重量较长时间的压挤，使下部充填区的密实度增加，充满率可以达到90%以上，这种状态所组成的矸石带称为密实充填带，简称M带。
　　②由于自溜行程较短，其充满程度较差，充满率约70%左右，其充填状态是疏松的。这种状态所组成的矸石带称之为疏松充填带，简称为S带
　　6 注浆材料的选择
　　高水充填材料是八十年代才刚刚问世的一种新型材料。高水充填材料不仅可用于巷道支护、采空区充填、壁后充填、胶结充填采矿、堵漏、灭火、锚喷支护等矿山工程中，而且也是水利、交通、建筑、军事等领域的一种重要的新型材料。
　　高水充填材料以铝酸钙或硫铝酸钙等为甲料，以石灰、石膏和外加剂等为乙料，经磨细、均化等工艺而制成的甲、乙两种固体粉料。使用时，加大量的水配制成甲，乙两种浆液，用管道将浆液输送到使用地点，混合后的浆液便很快凝固。由于该材料可在水灰比2.5：1的情况下浇注成型，又有速凝早强等特点，很适用于作采矿工程中的充填和支護材料。
　　7 总结
　　尽管高水材料的强度较高，但高水材料价格较高（近水泥-水玻璃的1倍）、运输不便（产地石家庄）、且保存期相对较短，同时，从试验中可知，水泥-水玻璃强度也满足要求，因此，使用纯水泥或水泥-水玻璃材料。考虑到纯水泥浆液注浆后会有部分水析出，影响工作面下巷的运煤工作，在水泥中加入适量的水玻璃可以调节凝胶时间，本项目选用水泥-水玻璃作为矸石充填中的固结材料。