工程科学学报，第44卷，第X期 240 (a) 1.14 235 234 T1.86 (b) 74 18 236 1.12 235 07 58 32 230 230 1.04 1.5 225 0.96 12 220 086 0.88 215 215 09 081 0.80 210 210 P 1012148101214 121518 12 15 18 Mass fractions of cement/% Mass fractions of fly ash/ 250 (c) 20 240 1.6 230 320 23 210 0.4 7678808276788082 Mass fractions of Slurr/% 图7料浆塌落度和泌水率.()不同质量分数的水泥，(b)不同质量分数的粉煤灰：(c)不同质量分数的料浆 Fig.7 Slump and bleeding rate:(a)different mass fractions of cement,(b)different mass fractions of fly ash,(c)different mass fractions of slurry 0~7d为快速增长阶段，7~14d为平稳增长阶段， 作面充填方式进行了详细介绍，短壁连采连充式 14~28d为缓慢增长阶段；不同组别配比下，充填 胶结充填系统分为四大部分，矸石破碎与料浆制 体最大强度为10.16MPa,最小强度为6.07MPa 备系统、管道输送系统、管道压力与充填体稳定 由图7可知，随着水泥、粉煤灰含量和料浆浓 性监测系统、工作面充填系统：为了方便管理，在 度增加，料浆塌落度和泌水率不断减小，当料浆的 地面设立充填站，将粉煤灰、水泥料仓、蓄水池、 质量分数为82%时，料浆塌落度为209mm,其余 矸石破碎车间和微机总控制室集中布置在充填站 各组配比塌落度均在213~252mm之间，流动性 内.整个系统充填顺序为：充填准备一灰浆推水一 能较好；各组配比下料浆泌水率在0.44%~2.02% 矸石浆推灰浆一正常充填一灰浆推矸石浆一水推 之间，泌水率较低.增加水泥和粉煤灰的含量减小 灰浆一结束充填.系统设计应当充分考虑到以下 了水灰比，加剧了水化反应和火山灰反应，吸附了 原则：(1)矸石破碎能力、制浆能力、管道输送能 多余自由水分子，增加了料浆稠度和固水能力，导 力应当与工作面充填能力相匹配：(2)充分利用火 致塌落度和泌水率减小；而增加料浆浓度降低了 电厂粉煤灰和矿井水等作为充填原材料，加大工 料浆和易性，降低了塌落度和泌水率 业废弃物利用率，减小用水量，实现绿色开采 短壁连采连充式胶结充填开采要求充填体强 3.1矸石破碎与料浆制备系统 度至少在3~5MPa之间，可知上述配比下，充 图8为矸石破碎与制浆系统示意图，如图所示， 填体龄期在达到7d后，基本能够满足现场使用要 矸石从洗煤厂洗选出来后，利用渣土车运送至破 求，在现场施工时可以根据具体煤层条件，选择合 碎车间，经过料斗进入破碎机分两级破碎，一级破 适配比 碎机为对辊破碎机，破碎后矸石粒径不超过15mm, 3充填系统 大于15mm矸石进人高细破碎机进行二级破碎， 满足粒径要求后，利用皮带运送至料浆制备系统 在配比试验基础上，结合煤矿胶结充填料浆 制浆系统由两级搅拌机组成，采用叶片式搅 管道输送特性和充填方法，提出了适用于短壁连 拌机对干料进行一级粗搅拌，采用对旋式搅拌机 采连充式胶结充填开采方法的充填系统设计思 对料浆进行二级细搅拌.粉煤灰、水泥通过螺旋 路，并从地面充填系统、管道输送、安全监测和工 给料机经过动态秤重后送入一级搅拌机，破碎矸石0～7 d 为快速增长阶段，7～14 d 为平稳增长阶段， 14～28 d 为缓慢增长阶段；不同组别配比下，充填 体最大强度为 10.16 MPa，最小强度为 6.07 MPa. 由图 7 可知，随着水泥、粉煤灰含量和料浆浓 度增加，料浆塌落度和泌水率不断减小，当料浆的 质量分数为 82% 时，料浆塌落度为 209 mm，其余 各组配比塌落度均在 213～252 mm 之间，流动性 能较好；各组配比下料浆泌水率在 0.44%～2.02% 之间，泌水率较低. 增加水泥和粉煤灰的含量减小 了水灰比，加剧了水化反应和火山灰反应，吸附了 多余自由水分子，增加了料浆稠度和固水能力，导 致塌落度和泌水率减小；而增加料浆浓度降低了 料浆和易性，降低了塌落度和泌水率. 短壁连采连充式胶结充填开采要求充填体强 度至少在 3～5 MPa 之间[32] ，可知上述配比下，充 填体龄期在达到 7 d 后，基本能够满足现场使用要 求，在现场施工时可以根据具体煤层条件，选择合 适配比. 3    充填系统 在配比试验基础上，结合煤矿胶结充填料浆 管道输送特性和充填方法，提出了适用于短壁连 采连充式胶结充填开采方法的充填系统设计思 路，并从地面充填系统、管道输送、安全监测和工 作面充填方式进行了详细介绍，短壁连采连充式 胶结充填系统分为四大部分，矸石破碎与料浆制 备系统、管道输送系统、管道压力与充填体稳定 性监测系统、工作面充填系统；为了方便管理，在 地面设立充填站，将粉煤灰、水泥料仓、蓄水池、 矸石破碎车间和微机总控制室集中布置在充填站 内. 整个系统充填顺序为：充填准备—灰浆推水— 矸石浆推灰浆—正常充填—灰浆推矸石浆—水推 灰浆—结束充填. 系统设计应当充分考虑到以下 原则：（1）矸石破碎能力、制浆能力、管道输送能 力应当与工作面充填能力相匹配；（2）充分利用火 电厂粉煤灰和矿井水等作为充填原材料，加大工 业废弃物利用率，减小用水量，实现绿色开采. 3.1    矸石破碎与料浆制备系统 图 8 为矸石破碎与制浆系统示意图，如图所示， 矸石从洗煤厂洗选出来后，利用渣土车运送至破 碎车间，经过料斗进入破碎机分两级破碎，一级破 碎机为对辊破碎机，破碎后矸石粒径不超过 15 mm， 大于 15 mm 矸石进入高细破碎机进行二级破碎， 满足粒径要求后，利用皮带运送至料浆制备系统. 制浆系统由两级搅拌机组成，采用叶片式搅 拌机对干料进行一级粗搅拌，采用对旋式搅拌机 对料浆进行二级细搅拌. 粉煤灰、水泥通过螺旋 给料机经过动态秤重后送入一级搅拌机，破碎矸石 8 10 12 14 8 10 12 14 210 215 220 225 230 235 240 232 218 236 213 Mass fractions of cement/% Slump/mm 1.14 1.07 0.86 0.81 0.80 0.88 0.96 1.04 1.12 (a) 9 12 15 18 9 12 15 18 210 215 220 225 230 235 Slump/mm Mass fractions of fly ash/% 223 216 213 234 1.86 1.74 1.58 0.81 (b) 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 76 78 80 82 76 78 80 82 210 220 230 240 250 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 0.44 0.81 1.41 2.02 243 209 213 252 (c)Bleeding rate/ % Bleeding rate/ % Slump/mm Bleeding rate/ % Mass fractions of Slurr/% 图 7    料浆塌落度和泌水率. （a）不同质量分数的水泥;（b）不同质量分数的粉煤灰;（c）不同质量分数的料浆 Fig.7    Slump and bleeding rate: (a) different mass fractions of cement; (b) different mass fractions of fly ash; (c) different mass fractions of slurry · 6 · 工程科学学报，第 44 卷，第 X 期