ICS 73.020 D 15 DB37 山 东 省 地 方 标 准 DB37/T 3967—2020 煤矿开采粉煤灰高水膨胀材料充填工艺 技术要求 2020 - 06 - 08 发布 山东省市场监督管理局 2020 - 07 - 08 实施 发 布 DB37/T 3967—2020 目 次 前言 ................................................................................ II 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和解释 ........................................................................ 1 4 充填材料技术指标要求 .............................................................. 2 5 充填材料试验方法 .................................................................. 3 6 粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料检验规则 .............................................. 4 7 包装与标志 ........................................................................ 5 8 运输与储存 ........................................................................ 5 9 充填用辅助材料要求 ................................................................ 5 10 充填工艺流程 ..................................................................... 6 11 充填材料的制备 ................................................................... 7 12 充填材料输送 ..................................................................... 7 13 工作面充填 ....................................................................... 8 14 粉煤灰高水膨胀材料充填开采技术效果评价 ........................................... 9 I DB37/T 3967—2020 前 言 本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。 本标准由山东省应急管理厅提出并组织实施。 本标准由山东安全生产标准化技术委员会煤矿安全分技术委员会归口。 本标准起草单位：山东安实绿色开采技术发展有限公司、山东鼎安检测技术有限公司。 本标准主要起草人：王国军、崔晓明、侯秀贞、王清华、刘乐、张盛敏、王传琪、孙凯、石全德、 马继滨、梁坤、王艳艳、霍志超、刘飞、张国玉、林羿潇、闫甫、吕学强、韩学海。 本标准于2020年首次发布。 II DB37/T 3967—2020 煤矿开采粉煤灰高水膨胀材料充填工艺技术要求 1 范围 本标准规定了煤矿开采粉煤灰高水膨胀材料充填工艺的技术要求，包含充填材料技术指标、试验方 法、检验规则、包装与标志、运输与储存、辅助用料的要求、充填工艺流程、制备与输送、工作面充填 的流程和要求以及技术效果评价。 本标准适用于煤矿各种开采工艺，可以进行解放“水体下、铁路下、建（构）筑物下和承压水上” 呆滞资源的特殊开采；也可以应用于普通条件开采，以减小完全垮落法管理顶板带来的各种灾害，实现 安全开采。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 9774 水泥包装袋 GB/T 12573 水泥的取样方法 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 1596—2017 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 GB/T 8074—2008 水泥比表面积测定方法 勃氏法 GB/T 10654—2001 高分子多孔弹性材料 拉伸强度和拉断伸长率的测定 GB/T 15663（所有部分） 煤矿科技术语 GB/T 15789—2016 土工布及其有关产品 无负荷时垂直渗透特性的测定 GB/T 17671 水泥胶砂强度检验方法(ISO法) JC/T 681—2005 行星式水泥胶砂搅伴机 DB37/T 2467—2014 煤矿充填开采技术效果评价方法 3 术语和解释 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 充填开采 为提高煤炭资源回收率，保护建（构）筑物、铁路、水体及环境，实现安全开采，充分利用废弃资 源，向采空区充填矸石、粉煤灰、沙石或膏体状复合材料等，控制岩层与地表移动，进行采煤的技术。 3.2 粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料 1 DB37/T 3967—2020 粉煤灰高水膨胀专用胶结料由固化剂、速凝剂、缓凝剂、保水剂、悬浮剂、流变剂、膨胀剂等组分 科学调配而成，既是一种胶凝材料又是一种粉煤灰活性激发剂。 3.3 粉煤灰高水膨胀充填材料 将固体废弃物粉煤灰和粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料以及水以一定配比混合后，制成固水质量比 为1：1.0～1.5的充填料浆。 3.4 粉煤灰高水膨胀充填开采技术 粉煤灰高水膨胀充填材料通过自流或者泵送对采空区进行充填的采煤技术。 3.5 袋式充填 采用柔性模板（袋状）限定粉煤灰高水膨胀材料浆体的一种充填工艺。 3.6 充填体 充留在采空区内充填材料的沉积体。 3.7 充填支架 为了安全、高效地完成充填过程而专门设计使用的综采液压支架。 3.8 充填管路 充填时输送料浆的管路。 4 充填材料技术指标要求 4.1 原材料取样 粉煤灰、粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料按照GB 12573进行取样。 4.2 粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料细度要求 2 粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料比表面积大于等于350 m /kg，按照GB/T 8074—2008进行测定。 4.3 脱模时间 脱模时间最快不小于8 h，最长不得大于24 h。且具体脱模时间可根据需要在8 h～24 h之间进行调 节。 4.4 充填材料单轴抗压强度要求 4.4.1 抗压强度 2 DB37/T 3967—2020 按照GB/T 17671进行。 4.4.2 标准养护条件下单轴抗压强度要求 单轴抗压强度按粉煤灰与粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料重量比为4:1时进行判定。 充填材料强度不得低于表1的强度要求。 表1 标准养护条件下单轴抗压强度要求 单位为MPa 固水比(重量比） 养护时间 1:1 1:1.2 1:1.5 1 d 0.5 0.3 0.1 3 d 0.7 0.5 0.2 7 d 1.5 1.0 0.7 28 d 4.0 3.5 3.0 4.4.3 快速养护条件下单轴抗压强度要求 为准确模拟充填材料大体积充填时的固化情况，充填材料采用快速养护（养护温度60±2 ℃）方式， 此时按粉煤灰与粉煤灰高水膨胀充填专用胶结料重量比为4:1时进行判定时，充填材料强度不得低于表2 的强度要求。 表2 快速养护条件下单轴抗压强度要求 单位为MPa 养护时间 固水比(重量比） 1:1 1:1.2 1:1.5 12 h 0.4 0.2 0.1 18 h 0.7 0.6 0.3 1 d 1.2 1.0 0.8 7 d 4.0 3.5 3.0 5 充填材料试验方法 5.1 试件的制备 5.1.1 试体成型 成型条件： a) 实验室温度 20±2 ℃，相对湿度大于 50 %，试验用水温度 20±2 ℃，用洁净淡水； b) 搅拌采用胶砂搅拌机，胶砂搅拌机应符合 JC/T 681—2005 的规定； c) 成型试模采用 40 mm×40 mm×40 mm 三联试模。 配料与搅拌： a) 每次按成型 9 组试模 27 个试件称取各组分，用水量以所要求比例为准，先把粉煤灰、粉煤灰 高水膨胀专用胶结料倒入胶砂搅拌锅； b) 启动胶砂搅拌机进行搅拌； 3 DB37/T 3967—2020 c) 待粉煤灰、粉煤灰高水膨胀专用胶结料混合均匀后加入水继续搅拌 3 min。 5.1.2 装模 提前将三联试模擦净，涂油，水平放置。装模时，每个试模先装一半，然后再按逆序装满。每次装 三组试模。人工将试模振动数下，排出浆体内气泡。 5.2 试件养护 5.2.1 标准条件养护： a) 试件成型后置于温度为 20±1 ℃、相对湿度不小于 95 %的标准养护箱中； b) 养护 4 h 后，用刮刀将试模刮平，编号； c) 装模 8 h～24 h 后脱模，所得试块放于标准养护箱中继续养护，条件不变。 5.2.2 快速条件养护： a) 试件成型后置于温度为 60±2 ℃、相对湿度不小于 95 %的快速养护箱中； b) 养护 2 h 后，用刮刀将试模刮平，编号； c) 装模 8 h～24 h 后脱模，所得试块放于快速养护箱中继续养护，条件不变。 5.3 试件抗压强度测定 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 试验设备采用具有合适加载量程的压力试验机，示值误差应不大于 1 %。 试件从养护箱（室）取出后，待试件表面无可见水珠，试压。 试压前，应选择较平整侧面为受压面。如有缺损，扣除其面积。 各龄期的试体，应在规定龄期的相对误差范围内进行强度检验，见表 3。 表3 各龄期相对误差范围值 龄期 8 h 24 h 3 d 7 d 28 d 误差 ±5 min ±25 min ±1 h ±2 h ±3 h 5.3.5 试件抗压强度计算 试体抗压强度按式（1）计算： Rc  P ........................................ (1) A 式中： Rc ——抗压强度