用泡沫混凝土回填廢礦井的探討
一、 引言
廢礦井是指已被開發枯竭的礦井，如煤礦、金礦、銅礦、鐵礦等礦井，當將可利用的礦藏從地下開采后，便在地下留下了深淺不等、縱橫交錯的空井，這些空井隧洞，分布在農田、道路、建筑物的下方，隨著時間變遷，或受地震、地下水的升降影響，多會出現下沉、塌陷，對地面設施和人員安全構成威脅，因此廢礦回填是非常重要的安全措施。
礦井回填對一些小規模或較淺的礦坑而言，用廢礦渣等開礦廢棄物填充即可，也有地下水自然填充，因其空間較小所以無明顯塌陷下沉現象。但是有的礦井廢坑，其深度和廣度相對較大，無法用廢料簡單回填，而且需要回填材料堅實穩定，因此回填材料的選擇受到一定限制。首先，回填的物理特性應滿足要求；其次，取材應該方便，成本也要盡量的低；再次，施工需要方便快捷。根據以上條件，近年興起的泡沫混凝土成為了礦井回填的理想材料。
二、 泡沫混凝土的特性
泡沫混凝土又名“發泡水泥”或“發泡混凝土”，它是用普通水泥與石灰、石膏、骨料等混合物經過制漿、發泡、輸送、混合等工藝生產出不同性質的泡孔，均勻的輕質混凝土，其容重可控制在180kg/m3~1200kg/m3 之間，其強度是隨容重的變化而變化，也受水泥標號的影響，即標號越高，強度也越高。其制成品的初凝初硬時間同水泥制品一樣，是隨時間的延長而增強。就目前常用的 325R 普通
硅酸鹽水泥制成容重 350~450kg/m3 的發泡水泥其（28 天）強度應大于 0.8~2Mpa/cm2，若用添加骨料或用高標號水泥，強度會明顯提高。發泡水泥的制作目前國內采用較先進的方法是高壓空氣發泡、混合鍍漿工藝，其產品是在高壓、高流速下制成，所以其可輸送性比較理想。泡沫混凝土制成后，應在較短時間內用完，其最長存留時間不應超過 40 分鐘,因此其輸送和使用過程一般被限制在 30 多分鐘內，而發泡水泥的輸送速度一般控制在每秒 1.5 米以內，如果流速過快會導致泡沫的分離，而過慢則會發生水泥沉淀，因此設備設定的水平輸送距離控制在 500 米，向上輸送高度最大在 100 米左右，向下輸送可大于 500 米。
目前市場上的發泡水泥生產工藝是沿用地暖施工工藝的改進，其制品流動性大、泡沫破損率高，制成的產品只能滿足地暖薄層（4cm）施工，施工厚度超過 10cm 則會產生分離沉淀現象。近幾年在我國市場上已經開發出專用于屋面保溫和墻體澆注的發泡混凝土施工設備，其性能有了很大的提高，其一次澆注厚度可達 3 米多不沉淀不縮體，該產品如果用于礦井回填可以達到理想效果。首先，該發泡工藝每立方產品水泥用量可以減至 300kg 一下，若加入尾礦砂作為骨料，水泥用量可以降至 200kg，成本大幅度下降。用該配方回填的礦井穩定性，保水性和持久性好。發泡水泥在自然養護狀態下，其后期強度增長緩慢，一年后可達 28 天強度的 2~4 倍。因此用發泡混凝土回填礦井，是一種可行性很高的方案。
三、 發泡混凝土制作設備與施工：
發泡混凝土制作設備稱為水泥發泡機，它由上料機，制漿攪拌機，發泡機，泵送機及控制系統組成。還有水囊、高壓輸送管、水泵等附屬設施組成一套完整的施工設備，設備安裝調試后可連續作業，自動化程度高，作業量大，現場施工對水泥、礦砂、水、電的供應要求是持續不間斷的，現場作業人員主要保證物料供應及時，同時監控設備運行狀態變化即可，作為回填作業，需要將輸送管路送至回填處末端或下端，一邊施工，一邊回收管道。由于水泥的初凝特性每個作業面或作業單元最好控制在一個小時內為最佳，若是大容量坑道填充可以使用多臺機器同時作業，也可以選用近期市場上推出的大產量發泡混凝土澆筑設備快速作業，其施工工藝和產量均可滿足礦井回填的需要。
四、 礦井回填方案：
1、 直填法；這種方法適合深度小于 100 米橫道深度小于 500米的小型礦井，方法是發泡機置于礦井的井口，將發泡機的輸出管直接送入井底，如果有多條巷道，可先填離井口遠的巷道，深度不一樣先填深的。
2、 分段回填法：這種方法是針對巷道大于 500 米的礦井，為保證發泡水泥不受損傷，從地面上對地下坑道每 300-400 米打一個樹井，用多臺發泡機同時施工，也可用一臺發泡機移動施工。
3、 回填要求；由于發泡水泥的特性決定，每次連續回填要小于 4 小時，方法是采用移位施工法，即每連續施工三小時再換一個工位，每工位再填間隔時間要超過八小時，最好是 20 小時。
4、 回填容重；400 公斤/立方，（水泥 50%；礦砂 50%，也可用粉煤灰等低成本料）。
5、 水灰比；100：50，
6、 水泥標號；325R 普通硅酸鹽水泥。
7、 發泡水泥泡經要求；?0.05-0.2mm,
8、 強度要求；28 天大于 0.4Mpa,
