用泡沫混凝土回填基础与矿井工艺
一、 引言
废矿井是指已被开发枯竭的矿井，如煤矿、金矿、铜矿、铁矿等
矿井，当将可利用的矿藏从地下开采后，便在地下留下了深浅不等、
纵横交错的空井，这些空井隧洞，分布在农田、道路、建筑物的下方，
随着时间变迁，或受地震、地下水的升降影响，多会出现下沉、塌陷，
对地面设施和人员安全构成威胁，因此废矿回填是非常重要的安全措
施。
矿井回填对一些小规模或较浅的矿坑而言，用废矿渣等开矿废弃
物填充即可，也有地下水自然填充，因其空间较小所以无明显塌陷下
沉现象。但是有的矿井废坑，其深度和广度相对较大，无法用废料简
单回填，而且需要回填材料坚实稳定，因此回填材料的选择受到一定
限制。首先，回填的物理特性应满足要求；其次，取材应该方便，成
本也要尽量的低；再次，施工需要方便快捷。根据以上条件，近年兴
起的泡沫混凝土成为了矿井回填的理想材料。
二、 泡沫混凝土的特性
泡沫混凝土又名“发泡水泥”或“发泡混凝土”，它是用普通水
泥与石灰、石膏、骨料等混合物经过制浆、发泡、输送、混合等工艺
生产出不同性质的泡孔，均匀的轻质混凝土，其容重可控制在
180kg/m3~1200kg/m3 之间，其强度是随容重的变化而变化，也受水
泥标号的影响，即标号越高，强度也越高。其制成品的初凝初硬时间
同水泥制品一样，是随时间的延长而增强。就目前常用的 325R 普通
硅酸盐水泥制成容重 350~450kg/m3 的发泡水泥其（28 天）强度应大
于 0.8~2Mpa/cm2，若用添加骨料或用高标号水泥，强度会明显提高。
发泡水泥的制作目前国内采用较先进的方法是高压空气发泡、混
合镀浆工艺，其产品是在高压、高流速下制成，所以其可输送性比较
理想。泡沫混凝土制成后，应在较短时间内用完，其最长存留时间不
应超过 40 分钟,因此其输送和使用过程一般被限制在 30 多分钟内，
而发泡水泥的输送速度一般控制在每秒 1.5 米以内，如果流速过快会
导致泡沫的分离，而过慢则会发生水泥沉淀，因此设备设定的水平输
送距离控制在 500 米，向上输送高度最大在 100 米左右，向下输送可
大于 500 米。
目前市场上的发泡水泥生产工艺是沿用地暖施工工艺的改进，其
制品流动性大、泡沫破损率高，制成的产品只能满足地暖薄层（4cm）
施工，施工厚度超过 10cm 则会产生分离沉淀现象。近几年在我国市
场上已经开发出专用于屋面保温和墙体浇注的发泡混凝土施工设备，
其性能有了很大的提高，其一次浇注厚度可达 3 米多不沉淀不缩体，
该产品如果用于矿井回填可以达到理想效果。首先，该发泡工艺每立
方产品水泥用量可以减至 300kg 一下，若加入尾矿砂作为骨料，水泥
用量可以降至 200kg，成本大幅度下降。用该配方回填的矿井稳定性，
保水性和持久性好。发泡水泥在自然养护状态下，其后期强度增长缓
慢，一年后可达 28 天强度的 2~4 倍。因此用发泡混凝土回填矿井，
是一种可行性很高的方案。
三、 发泡混凝土制作设备与施工：
发泡混凝土制作设备称为水泥发泡机，它由上料机，制浆搅拌机，
发泡机，泵送机及控制系统组成。还有水囊、高压输送管、水泵等附
属设施组成一套完整的施工设备，设备安装调试后可连续作业，自动
化程度高，作业量大，现场施工对水泥、矿砂、水、电的供应要求是
持续不间断的，现场作业人员主要保证物料供应及时，同时监控设备
运行状态变化即可，作为回填作业，需要将输送管路送至回填处末端
或下端，一边施工，一边回收管道。由于水泥的初凝特性每个作业面
或作业单元最好控制在一个小时内为最佳，若是大容量坑道填充可以
使用多台机器同时作业，也可以选用近期市场上推出的大产量发泡混
凝土浇筑设备快速作业，其施工工艺和产量均可满足矿井回填的需
要。
四、 矿井回填方案：
1、
直填法；这种方法适合深度小于 100 米横道深度小于 500
米的小型矿井，方法是发泡机置于矿井的井口，将发泡机的输
出管直接送入井底，如果有多条巷道，可先填离井口远的巷道，
深度不一样先填深的。
2、
分段回填法：这种方法是针对巷道大于 500 米的矿井，为
保证发泡水泥不受损伤，从地面上对地下坑道每 300-400 米打
一个树井，用多台发泡机同时施工，也可用一台发泡机移动施
工。
3、
回填要求；由于发泡水泥的特性决定，每次连续回填要小
于 4 小时，方法是采用移位施工法，即每连续施工三小时再换
一个工位，每工位再填间隔时间要超过八小时，最好是 20 小
时。
4、
回填容重；400 公斤/立方，（水泥 50%；矿砂 50%，也可
用粉煤灰等低成本料）。
5、
水灰比；100：50，
6、
水泥标号；325R 普通硅酸盐水泥。
7、
发泡水泥泡经要求；ø0.05-0.2mm,
8、
强度要求；28 天大于 0.4Mpa,
