高水速凝固化充填材料（以下简称高水材料）广泛应用于煤炭行业巷旁充填支护,采空区堵漏灭火、阻燃、井巷壁厚充填支护等。冶金行业金矿、铁矿等的单位充填和尾砂填充、废料充填的胶结材料。高水材料在建筑、环保、水利、交通、石油等领域也有广泛的应用前景。

一、高水材料的特性：
1、充填体含水率高，用高水材料进行充填所形成的充填体体积含水率高达87%—90%，与之对应的重量水固比范围为（2－3：1），重量比含水率范围：69%—75%，井下充填1立方米空间体积的固化材料用量范围为297kg—390kg；在金属矿山、尾砂固化胶结充填工艺中，当充填料浆浓度为60%—70%时，充填1立方米空间高水材料用量80—150kg。
2、凝固速度快，组成高水材料的甲、乙两种浆液混合后5—30分钟以内完成初凝。
3、早期强度高，增长速度快。各龄期的强度可为：≥1.5Mpa/2h；≥3.0Mpa/24h；≥4.0Mpa/3d；≥5.0Mpa/7d；
4、泵送性能好。甲、乙两种材料的浆液混合前可达24小时以内不凝固、不结底。
5、充填体具有较高的残余强度和良好的“恒阻”特性。
6、高水材料本身无毒、无害、腐蚀性小。

二、高水材料的固化机理：
1、甲、乙两种浆液混合均化后，很快发生反应，生成长针状、柱状钙矾石结晶结构；这些长针状、柱状结构交错在一起形成了一个坚固的网状骨架，骨架中包含有大量的结晶水，网状骨条象海绵一样又吸附大量的游离水（自由水）。

一、高水充填材料配方生产技术

技术简介

本高水充填材料是一款专为地下采空区（尤其煤矿井下）充填加固设计的新型环保胶凝材料，依托“水泥水化+碱激发火山灰反应+协同增强”三重技术机理，实现高水灰比（2~10:1）条件下的高强度、高稳定性，兼顾固废资源化利用与工程经济性，可直接用于煤矿采空区、巷道支护、空硐室填充，也可适配非煤矿山地下充填场景，完全符合煤矿井下充填材料行业标准及相关国家规范，是实现绿色开采、保障井下施工安全的核心材料。

技术定位

本材料突破传统充填材料“高水灰比必低强度”的技术瓶颈，以“胶凝强化+骨架支撑+稳定性调控”为核心，整合水泥基胶凝、碱激发改性、纳米微填充等多项技术，解决了高水体系浆体离析泌水、强度不足、可泵性差等行业痛点。产品兼具高流动性、高密实度、早期强度发展快、后期强度稳定、成本低廉、固废利用率高等优势，适配井下复杂施工环境（潮湿、远距离泵送、空间不规则），可实现规模化生产与现场快速施工，既满足安全充填要求，又实现煤矸石、粉煤灰等工业固废的资源化再利用，践行绿色环保开采理念。

原料功用

材料由胶凝材料、骨料、助剂及洁净水组成。

胶凝核心原料

1.普通硅酸盐水泥：作为核心胶凝组分，提供基础胶结强度；

2.粉煤灰：作为辅助胶凝组分，参与二次水化反应，降低成本、改善浆体性能。

骨料原料

煤矸石：作为骨架组分，支撑充填体结构，同时参与活性反应补充强度，实现固废资源化利用。

助剂体系

1.碱激发剂：提供强碱性环境（pH≥12），激发粉煤灰、煤矸石的活性组分，加速二次水化与地质聚合反应，提升后期强度；

2.有机膨润土：调控浆体触变性与保水性，防止离析泌水，改善可泵性；

3.气相白炭黑：微填充孔隙，与膨润土形成协同增强效应，提升充填体密实度与强度；

4.复配外加剂：调控流动性、凝结时间、保水性能，避免气泡与开裂。

水：洁净地下水或自来水，作为水化反应介质与浆体流动载体，确保反应充分、可泵性优良。

性能指标

1 通用配方核心性能

水灰比3:1，流动度220~250mm，初凝4.5~5.5h、终凝9~11h，3d抗压7.5~9.0MPa，7d抗压14.5~17.5MPa，28d抗压30.0~32.8MPa，体积收缩率0.8~1.2%，抗渗等级P6，50次冻融循环强度损失≤8%，可连续泵送≥1h。

2 中低成本配方核心性能

水灰比3:1，流动度200~230mm，初凝4.0~5.0h、终凝8~10h，3d抗压6.0~7.2MPa，7d抗压12.0~14.5MPa，28d抗压25.3~27.5MPa，体积收缩率1.0~1.4%，抗渗等级P4，可连续泵送≥1h。

3 超高水比配方核心性能

水灰比5:1~10:1，流动度260~290mm，初凝5.0~6.0h、终凝10~12h，3d抗压5.0~6.5MPa，7d抗压10.0~12.5MPa，28d抗压20.0~23.5MPa，体积收缩率1.2~1.5%，抗渗等级P4，可连续泵送≥2h。

适用场景

1. 煤矿领域：井下采空区充填、巷道支护充填、空硐室填充、冒顶治理、井巷堵漏等，尤其适合高强度、远距离泵送、大规模充填场景；

2. 非煤矿山领域：金矿、铁矿等地下采空区充填、尾砂胶结充填；

3. 其他领域：建筑基坑支护、道路快速抢修、水利工程堵水、固废封存治理等。

技术优势

1. 性能优良：高水灰比下无离析泌水，流动性好、可泵性强，早期强度发展快，后期强度稳定，抗冻、抗渗、耐久性优良，适配井下复杂环境；

2. 环保经济：大量利用煤矸石、粉煤灰等工业固废，固废利用率高，降低原料成本与环保压力，符合绿色开采理念；

3. 实操便捷：工厂标准化生产干粉料，现场只需混合碱激发液即可制备浆体，施工流程简单，可实现连续泵送，效率高，无需复杂设备；

4. 安全可靠：无有毒有害成分，腐蚀性可控，施工过程安全，充填体强度达标，可有效控制地表沉陷，保障井下施工安全；

5. 灵活适配：三种配方可按需选择，水灰比可微调，适配不同强度、成本、泵送距离需求，通用性强。

本高水充填材料凭借成熟的技术机理、标准化的生产施工流程、优良的性能与较高的经济性，可有效解决地下采空区充填的核心痛点，兼顾安全、环保与效率，是地下充填工程的优选材料。

二、超高水充填材料配方生产技术

技术简介

超高水充填材料是一种以硫铝酸盐系列胶凝材料为核心，搭配石膏（天然/固废副产）、外加剂及清水配制而成的新型环保充填材料，特征是固结体水体积占比≥90%、固相体积占比≤10%，兼具快速凝结、早期强度高、流动性好、可长距离泵送等优势，主要应用于煤矿采空区充填、巷道封堵、围岩加固等矿山工程，同时可大量消纳氟石膏、磷石膏等工业固废，实现“环保降本+工程防护”双重目标，是当前矿山绿色开采与安全治理的核心材料之一。

超高水充填材料是双组份（A料：主胶凝剂；B料：固化激发剂）干粉材料，现场按比例加水搅拌制成浆体，A、B双浆体混合后快速水化凝结，形成以钙矾石为骨架、包裹大量自由水的固结体，其核心指标满足：水体积占比91%~93%、28d抗压强度≥3.0MPa、初凝时间1~5min，适配矿山井下复杂工况的快速充填需求。与传统充填材料相比，其无需骨料，水料比极高（9:1），流动性极强，可实现长距离、大面积快速充填，同时能有效控制地表沉陷，减少矿山安全隐患。

技术定位

替代传统骨料充填材料，解决矿山采空区充填效率低、成本高、固废堆积污染等痛点；适配煤矿、非金属矿等各类矿山的采空区、空巷、裂隙充填，以及含水层注浆封堵、围岩加固等场景；兼顾“安全高效充填”与“固废资源化利用”，符合国家绿色矿山建设与“双碳”战略要求，可大幅降低矿山充填成本与环保压力，同时提升开采安全性，实现不搬迁村庄前提下的高效开采。

主要原料

采用双组份（A料+ B料）配方设计，A料为主胶凝剂，B料为固化激发剂，严格控制A料:B料=6.5:1（质量比），总水料比=9.0:1，3种配方适配不同资源条件，可根据现场固废资源、成本预算灵活选择，均实现固废资源化利用与低成本充填目标。

1、硫铝酸盐基通用型

优势：强度高、性能稳定，适配所有矿山场景，无需依赖固废资源，量产可控性强，28d抗压强度可达3.0~5.0MPa，是应用最广泛的基础配方。

A料：硫铝酸盐熟料、粉煤灰、元明粉、偏铝酸钠、葡萄糖酸钠、硅酸镁铝；

B料：石膏、生石灰、粉煤灰、碳酸钠。

2、氟石膏基固废型

优势：大量消纳氢氟酸生产副产氟石膏，替代天然石膏，降低原料成本30%以上，适配氟石膏资源丰富的矿区，性能与通用型基本一致。

A料：硫铝酸盐熟料、氟石膏、粉煤灰、元明粉、偏铝酸钠、葡萄糖酸钠、膨润土；

B料：氟石膏、生石灰、粉煤灰、碳酸钠。

3、磷石膏基固废型

核心优势：消纳磷酸生产副产磷石膏，解决磷石膏堆积污染问题，环保效益显著，适配磷化工企业周边矿山，成本低于通用型，固废掺量高。

A料：硫铝酸盐熟料、磷石膏、粉煤灰、元明粉、偏铝酸钠、葡萄糖酸钠、聚丙烯酸钠；

B料：磷石膏、生石灰、粉煤灰、碳酸钠。

应用场景

煤矿采空区充填：适配各类采煤工作面采空区，快速充填后可有效控制地表沉陷，减少顶板垮落风险，实现建筑物下、铁路下、水体下“三下”开采，如淮北市矿山采用该技术实现不搬迁村庄开采，节约大量搬迁资金；

巷道封堵与加固：用于煤矿空巷、废弃巷道封堵，以及围岩裂隙加固，快速形成固结体，防止巷道坍塌、渗水；

含水层注浆封堵：适配井下含水层、裂隙水封堵，利用其良好的抗渗性能，阻止地下水渗透，保障施工安全；

固废消纳治理：大量消纳氟石膏、磷石膏等工业固废，解决固废堆积污染问题，实现“固废资源化+工程充填”协同发展。

技术优势

1.安全高效：初凝时间1~5min，1h即可快速承载，充填效率高，可实现长距离（≤2000m）泵送，大幅缩短充填工期，降低矿山安全隐患，采空区充填率平均超过85%，显著降低工作面矿压显现程度；

2.环保降本：可大量消纳工业固废，替代天然石膏，降低原料成本30%以上，同时减少固废堆积污染，实现“以废治废”，符合绿色矿山与“双碳”战略；

3.性能稳定：固结体强度高、稳定性好，抗渗、抗冻性能适配井下复杂环境，体积应变小、不可压缩性强，支撑效果稳定，地表建筑物破坏等级控制在国家规定的I级范围内；

4.操作便捷：工业化量产可控，现场制浆、输送、充填流程简单，可实现自动化操作，人员需求少，易于组织管理，生产系统初期投资低、管路磨损小；

5.适配性广：可灵活适配不同资源条件，温度微调方案可适配-5℃~40℃环境，兼顾不同矿山的成本预算与工况需求，可与矸石、粉煤灰等复合进行胶结充填，适配多种充填方法。

三、煤矿用高水速凝固化充填材料技术配方生产工艺

技术简介

煤矿用高水速凝固化充填材料是专为煤矿井下复杂工况研发的双组分无机胶凝材料，核心定位为“安全高效、便捷施工、适配性强”，可广泛应用于煤矿采空区充填、沿空留巷支护、密闭堵漏、煤岩体加固及井下防灭火等场景，有效解决井下顶板垮落、瓦斯积聚、漏风发火、巷道变形等安全隐患，兼顾施工效率与工程经济性，符合《煤矿井下充填材料安全技术要求》及相关行业标准，是实现煤矿绿色开采、安全生产的关键材料之一。

产品定位

本材料为双组分粉体材料（甲料+乙料），无需额外添加砂石骨料，核心优势在于“单液长期稳浆、混合快速硬化”，固化体具有高含水、速凝早强、塑性支撑、阻燃抗静电、无毒环保等特性，可适配煤矿井下潮湿、狭窄、动压影响、瓦斯环境等特殊工况，具体适用场景包括：

1. 采空区充填：大面积回填采空区，控制顶板下沉、防止垮落，降低冲击地压风险，减少瓦斯积聚，提高煤炭回采率；

2. 沿空留巷支护：巷旁充填形成支护体，控制巷道变形，替代传统木材、钢材支护，降低支护成本，实现无煤柱开采；

3. 密闭堵漏：砌筑井下密闭墙、封堵漏风点及煤岩体裂隙，隔绝风流，稳定瓦斯浓度，防范瓦斯泄漏隐患；

4. 防灭火注浆：对井下高温点、发火隐患区域注浆，形成致密固化层，抑制火灾发展，同时实现降温、封堵双重效果；

5. 煤岩体加固：填充煤岩体裂隙，增强煤岩体整体性和稳定性，防范煤体坍塌，适配复杂地质条件下的巷道维护。

原料成分

本材料采用全工业级无机原料，分为甲料（主胶凝+缓凝稳浆体系）和乙料（速凝激发+硬化体系），两组分分开生产、分开储存，严禁交叉污染，所有原料均经过严格筛选和检测，确保性能稳定、安全无毒，主要成分如下：

甲料（A料）

核心功能：提供胶凝基础，实现单液稳浆，与乙料混合后参与水化反应，保障固化体后期强度，主要成分：硫铝酸盐水泥、偏高岭土、无水硫酸钠、柠檬酸、聚羧酸盐减水剂、粉煤灰。

乙料（B料）

核心功能：激发甲料水化反应，实现混合速凝，改善固化体塑性和韧性，主要成分：半水石膏、生石灰粉、硅灰、羧甲基纤维素、聚丙烯短纤维、重钙粉。

井下使用方法

施工核心要求：双泵双管输送，甲、乙料分开制浆，混合均匀后立即注入，严格遵循煤矿安全操作规程，具体步骤如下：

施工前准备

调试双液注浆泵（压力1.5～4.0MPa）、搅拌桶、静态混合器、输送管道；清理施工区域，通风确保瓦斯浓度≤0.5%；准备好甲、乙料、清水及计量工具，施工人员佩戴齐全防护用品。

制浆操作

甲、乙料分别用专用搅拌桶制浆，按比例加入清水，搅拌3～5min，直至浆体均匀、无颗粒、无结块，流动度≥180mm；制浆完成后静置1～2min，排除气泡，24h内必须使用完毕。

输送与混合

双泵双管并行输送，甲、乙浆输送速度一致，压力控制在1.5～4.0MPa（长距离3.0～4.0MPa）；管道末端连接静态混合器，确保甲、乙浆1:1均匀混合，混合后5min内注入施工区域，避免浆体凝结。

注入与养护

根据施工场景采用分层注入、充填袋注入等方式，确保充填密实、无空洞；混合后2h产生支撑力，24h可行人行车，无需洒水养护，井下潮湿环境更利于强度增长；养护期间严禁碰撞、震动固化体。

性能指标（煤矿标准级）

所有指标均符合煤矿行业标准，可直接用于产品检测、验收，具体如下：

浆体性能

水固比2:1～3:1，单液储存稳定性≥24h（不分层、不凝固），流动度≥180mm，密度1.15～1.30g/cm³，泌水率≤2.0%，浆体黏度稳定，可视为牛顿流体，适合长距离泵送。

凝结时间

初凝5～30min（可调），终凝30～60min，可根据工程需求通过柠檬酸、半水石膏掺量灵活调整，解决了传统材料凝结时间过长或过短的问题。

抗压强度（标准养护）

2h≥0.5MPa，24h≥2.0MPa，7d≥4.0MPa，28d≥6.0MPa，固化体强度稳定，可满足不同工况的支撑需求，部分优化配方28d强度可进一步提升。

固化体性能

含水率60%～70%，收缩率≤1.0%（28d），塑性变形能力良好（变形量≥5%），抗渗等级≥P4，耐腐蚀性强（5%NaCl浸泡7d强度损失≤10%），与煤岩体粘结强度≥1.2MPa，抗冻等级≥F15，耐久性优良，28d后强度损失≤5%，在6.5MPa压力下应变仅为6.02×10⁻³，可视为不可压缩体，能有效支撑上覆岩层、控制地表沉降。

安全指标

无毒、无VOC、无有害气体，不助燃、不爆炸，阻燃等级A级，抗静电（表面电阻≤1×10⁸Ω），与瓦斯兼容，不影响瓦斯检测，200℃下结构稳定，无崩解、无有毒烟气，符合煤矿井下安全使用要求。

产品优势与技术亮点

1. 安全适配性强：无机配方无毒环保，阻燃抗静电，适配煤矿瓦斯、潮湿、动压等复杂工况，从根源上杜绝施工安全隐患，克服了有机充填材料反应放热、易燃的缺点；

2. 施工效率高：单液稳浆24h，可长距离泵送（300～1000m），混合后快速凝结，2h形成支撑力，24h完成养护，大幅缩短施工周期，且施工工艺简单，可实现半连续制浆、连续放浆，适配工作面快速回采需求；

3. 性能可调性好：初凝时间（5～60min）、强度、流动性可根据井下工况灵活微调，适配不同施工场景（采空区、密闭、防灭火），水固比可高达2:1～3:1，材料用量少，降低单位面积使用成本；

4. 经济实用性高：采用工业级原料，配方优化合理，替代传统木材、钢材支护，降低支护和充填成本，同时提高煤炭回采率，实现绿色开采，符合国家绿色建材推广政策；

5. 耐久性优良：固化体密实、抗渗、抗裂、耐腐蚀，使用寿命长，无需后期维护，可有效控制地表沉降，减少采空区治理成本，充填体密实度高、接顶充分，治理效果显著。

技术服务：（超高水）高水充填材料配方生产技术320元，包括技术配方、生产工艺、操作流程、使用方法等，提供技术支持。

上一技术：铜尾炉渣基煤矿充填速凝固化胶固粉

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