1 采空區(qū)回填
我國(guó)是一個(gè)煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。但長(zhǎng)期的煤炭開(kāi)采，形成大面積的沉陷區(qū)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2005年全國(guó)沉陷面積已達(dá)70萬(wàn)公頃。開(kāi)采沉陷導(dǎo)致大量農(nóng)田棄耕，地表水系破壞，造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難。而采空區(qū)回填是根治地表沉陷及采動(dòng)損害的最直接、最有效的方法。煤礦采空區(qū)回填是一項(xiàng)世界性的難題。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外主要采用的技術(shù)包括干式充填、水砂充填以及膠結(jié)充填三種方法。膠結(jié)充填采礦法多在金屬礦山應(yīng)用。一般以碎石、河砂或尾砂等為骨料，與水泥或石灰類膠結(jié)材料經(jīng)拌合形成漿體或膏體，再以管道泵輸送或重力自流方式送到充填區(qū)的采礦方法(見(jiàn)圖1，2)。與水砂充填相比，膠結(jié)充填的材料膠結(jié)后強(qiáng)度大，可用于埋藏深、地壓大、圍巖不穩(wěn)固的中厚以上礦體，使用膠結(jié)充填已成為煤礦采空區(qū)回填的必然趨勢(shì)。我國(guó)近年來(lái)試驗(yàn)成功并推廣應(yīng)用了高濃度膠結(jié)充填和高水速凝全水固化膠結(jié)充填等新技術(shù)。
傳統(tǒng)水泥膠結(jié)混凝土充填材料中所用水泥一般為42.5普通硅酸鹽水泥，用量為150～300kg/m3，水灰比約1.2～1.3，28d 混凝土抗壓強(qiáng)度5.0～10.0MPa ,水泥在膠結(jié)充填成本中占30～60%。一般噸煤成本約增加40元/噸。降低水泥用量及成本，是尋找適用于礦山新型充填材料的有效途徑。泡沫混凝土具有輸送方便、流動(dòng)性好、價(jià)格便宜，利用不同級(jí)配的尾礦礦粉和水泥進(jìn)行配比，可以保持一定的強(qiáng)度，完全可以作為一種新型的充填體在煤礦采空區(qū)回填中使用。
2 冒落空洞充填
采掘工作面頂板冒頂后會(huì)形成一定范圍和高度的空洞，若不及時(shí)處理及充填，將會(huì)造成支護(hù)體無(wú)法發(fā)揮其支撐作用，可能造成更大范圍的頂板事故及經(jīng)濟(jì)損失，也可能造成瓦斯積聚。
傳統(tǒng)的處理這些冒頂空洞的方法是用人工搭設(shè)木垛或采用聚胺脂類材料化學(xué)加固。木垛施工速度慢，材料消耗大，木垛與頂板接觸面小，控制作用差，且作業(yè)十分危險(xiǎn)?；瘜W(xué)加固存在成本高、易發(fā)熱著火等弊端。采用泡沫混凝土充填冒頂空洞可克服這些缺點(diǎn)（見(jiàn)圖3）。通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)泡倍數(shù)以及改變水灰比來(lái)調(diào)節(jié)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度，最大可以提高到13MPa左右。當(dāng)材料單向受壓達(dá)到屈服極限后，隨著變形的增加，材料仍能保持較高的承載能力。因材料結(jié)構(gòu)是閉孔型的，故具有良好的氣密性。這種利用泡沫水泥充填冒落空洞的方法可使處理冒頂空洞的工作實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，施工安全，速度快，能增大對(duì)空洞壁的支撐，防止冒頂范圍繼續(xù)擴(kuò)大，改善支架與圍巖的相互作用，并可防止空洞內(nèi)有害氣體積聚，防止發(fā)火，是一項(xiàng)有許多優(yōu)點(diǎn)的新技術(shù)。