采空区煤矸石浆体充填技术研究进展与展望

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 51; no. 2; pp. 143 - 154
• Main Authors: 朱磊, 古文哲, 宋天奇, 潘浩, 刘治成, 张鹏, 何志伟
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中煤能源研究院有限责任公司,陕西 西安 710054 01.02.2023; 中煤西安设计工程有限责任公司,陕西 西安 710054
• Subjects: 浆体充填; 充填开采; 固废充填; 采空区充填; 煤矸石
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2022-1725

TD353; 煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段,是实现煤炭绿色开采的重要途径之一,符合国家绿色发展理念.但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善,部分问题的研究尚属空白,严重制约浆体充填技术在煤矸石固废处置领域的发展.通过近年来研究,煤矸石浆体充填在基础理论及关键技术均取得了大量的成果.文章系统性地梳理了多种煤矸石充填固废处置技术及其发展历程,总结了其适用性及优缺点,阐述了浆体充填诞生的技术背景及科学内涵,明确了浆体充填关键技术与工艺原理.从大规模推广应用角度出发,总结了浆体材料精准制备与流变特性、矸石浆体长距离管输特征、采空区空隙空间浆体介入规律3项关键科学问题,围绕以上关键科学问题,重点开展了精准制浆技术、管道输送技术、浆体多位充填技术等方面的研究.分析了多因素耦合条件矸石浆体流变特性,揭示了矸石浆体成浆机理,构建了矸石浆体精准制备模型,提出了矸石浆体管道输送关键参数确定方法,总结了高位、低位、邻位3种形式的浆体流动扩散规律,进而指导浆体充填工程实践.在以上研究基础上,分析了浆体充填技术当前研究的不足及未来研究的重点难度,并对"双碳"背景下煤矸石浆体充填技术的发展趋势进行了展望,认为以下3个方向是今后研究的重点:①矿化CO2制备负碳浆体技术;②基于MICP技术的浆体重构岩层技术;③浆体置换难采煤体流态化开采技术.