我公司自主研發(fā)的PACK超高水材料，用于大體積隱蔽空洞等位置的充填，特別是煤礦井下采空區(qū)空洞的充填。由于此種充填材料及技術(shù)較傳統(tǒng)工藝有成本低，操作簡單，無毒無公害等優(yōu)點，該技術(shù)在短時間內(nèi)得到了煤炭系統(tǒng)的認可，并得到了一定的推廣。但在推廣使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題，針對不同的煤礦地質(zhì)情況，超高水充填材料表現(xiàn)出更強的適應性，這主要表現(xiàn)在，如對采高和煤層傾角的要求等上。下邊將針對不同的地質(zhì)條件進行分析，以求找出超高水材料充填開采技術(shù)的限制因素，以及該技術(shù)的適用范圍。

1充填模型的建立

超高水充填技術(shù)主要是利用了超高水材料的高流動性和速凝早強性。所以除傾斜長壁開采中的俯采之外大部分開采方式均可采用，特別是傾斜長壁開采中的仰采是其首選。

現(xiàn)就傾斜長壁開采中的仰采為模型對充填開采的適用條件及限制因素進行分析。

此公式即為超高水材料采空區(qū)充填技術(shù)在基本頂不破斷情況下應滿足的條件。

在傾斜長壁仰采工作面，充填工藝的實施是隨著工作面的推進而同時進行的。工作面推過后，直接頂垮落，如果充滿采空區(qū)，則基本頂被直接頂所垮落矸石支撐，隨著采空區(qū)的擴大而緩慢下沉，此時充填漿液將沿著垮落的巖石裂隙流入采空區(qū)，并逐漸凝固與冒落的矸石形成混合體。但如果垮落后的矸石不能將采空區(qū)充滿，則基本頂將在沒有支撐的情況下懸露，并隨著工作面的繼續(xù)推進而發(fā)生彎曲下沉，此時的充填漿液將由工作面直接流入采空區(qū)，其液面將隨著工作面的向上推進而逐步上升，并與基本頂相接觸，在凝固后對上部巖層進行支撐。在這個過程中如果懸露的長度大于或等于初次垮落的步距，基本頂將發(fā)生斷裂，進一步引起上部巖層的移動，從而影響到地表。所以判斷基本頂是否發(fā)生斷裂成為超高水充填開采技術(shù)的關(guān)鍵。

2充填模型中相關(guān)參數(shù)的分析

（1）基本頂巖性及厚度對超高水充填的影響。

基本頂巖石的力學特性和基本頂?shù)暮穸戎苯記Q定了頂板垮距的大小。巖石的抗拉強度越高，基本頂初次垮落的步距越大，超高水充填技術(shù)越容易實施，充填之后的固結(jié)體也就越容易接頂。而基本頂?shù)暮穸仍酱?，則說明在相同巖性條件下基本頂?shù)膭偠仍綇?，越不易發(fā)生斷裂。  

需要注意的是，有些基本頂，例如以石灰?guī)r為主要構(gòu)成的基本頂，在整個充填過程中經(jīng)常不發(fā)生破斷，但隨著工作面的逐步推進會呈現(xiàn)出彎曲下沉的情況。彎曲下沉的基本頂，壓縮了下部的充填空間，同時上部巖層會逐步發(fā)生離層形成彎曲下沉帶，甚至對地表產(chǎn)生影響。

（2）煤層傾角對充填開采的影響

煤層傾角越小則正常充填過程中采空區(qū)側(cè)頂板的懸露長度越大，即接頂長度越大，此時對基本頂?shù)某醮慰迓溟L度的要求也越大。基本頂在保證不垮落的情況下還應有一定的剛度，使基本頂不至于發(fā)生彎曲下沉。同時，充填漿體在重力作用下的流動性也隨著煤層傾角的減小而減小。反之亦然。對于傾斜煤層（大于）由于此時的頂板懸露長度很短，常見的頂板幾乎都可以滿足其要求，而且此時限制充填開采的已不是煤層的傾角大小而是相應的采煤方法，所以在此不進行討論。

圖2-1   基本頂垮落步距與煤層傾角的關(guān)系

（3）深度對充填開采的影響

隨著開采深度的增加，基本頂所受到的上部載荷相應的增加，單位面積充填體上所受的壓力也越大，這對充填材料的性能和充填工藝的要求更高。

（4）煤層厚度及直接頂對充填開采的影響

圖2-2   基本頂垮落步距與煤層與直接頂厚度之和的關(guān)系

煤層厚度及直接頂?shù)目迓涓叨?，這二者直接決定了充填施工過程中液面的接

頂長度和充填量。二者的和越大則采空區(qū)懸頂距離越長。

3不同地質(zhì)條件下充填模型中充填量的確定

針對直接頂?shù)拿奥淝闆r，對充填模型進行相應的分析。

（1）直接頂頂板的垮落步距大于采空區(qū)側(cè)的頂板懸露距離 。