我国煤矿充填开采技术现状与发展

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1、2010年第2期煤炭工程施工技术我国煤矿充填开采技术现状与发展1,2惠功领(11中国矿业大学,江苏徐州221008;21平煤股份十二矿,河南平顶山467013)摘要:通过介绍我国煤矿目前常用的三种充填开采技术特点与应用情况,详细阐述了我国煤矿充填开采技术的现状,并从煤炭开采对安全、环保、经济和高效等方面的要求,分析了我国煤矿充填开采技术的发展趋势。关键词:充填开采;“三下”开采;充填材料中图分类号:TD82317文献标识码:B文章编号:1671-0959(2010)0220021203在我国,建筑物下、水体下、

2、铁路下(简称“三下”)一般在5000～10000t,目前在综采机械化充填方面还没有积压了大量的煤炭资源。例如:辽宁抚顺市区压煤两亿多取得突破。吨;京山线横贯开平煤田压煤近七亿吨,仅唐山矿井田范11113应用实例围内压煤就达一亿五千万吨;山东和江苏交界处的微山湖冀中能源集团邯郸矿业陶一矿12701上5工作面地表压煤也在七亿吨左右;平煤股份十二矿剩余可采储量仅有村民房屋建筑、冲沟、梯田,地面标高17112～17911m。2894万t,而工业广场、风井和村庄压煤就有1200万t。工作面标高-14516～-20710m

3、,工作面埋深31618～“三下”压煤直接影响矿井接替,缩短矿井服务年限。38611m。随着煤炭开采技术水平的提高,为了解放“三下”压工作面巷道沿煤层顶板掘进,按倾斜长壁开采法布置,[1]煤,煤矿“三下”开采技术得到了极大发展。我国煤矿其走向长度为5010m,倾斜长度为29210m。因工作面下部“三下”传统开采技术有离层注浆、条带式开采,其中离层块段的煤层受火成岩侵蚀情况较为严重,因此采用炮采。注浆不能有效控制地表下沉,成本高,效率低;条带式开该矿运用高水材料充填技术进行采空区充填,已成功采,资源回收率低,一般不

4、超过50%,资源浪费严重。充采出压煤20余万t。填开采不仅能有效控制地表下沉,而且资源回收率可达112膏体充填采煤技术90%以上。充填开采目前有超高水材料充填、膏体充填、固体物充填三种技术。固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部[2]分,它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制1煤矿充填开采技术现状作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力111超高水材料充填技术作用,经过管道输送到回采工作面,适时充填采空区的绿11111充填材料色开采技术。膏体充填分胶结膏体充填、非胶结膏体充填。由中国矿业

5、大学研制的ZKD型高水速凝充填材料是理该充填技术具有高采出率、环保、高安全性等优点,想的充填材料。该材料由A、B料和A-A、B-B添加剂构管道运输,材料选择广泛,目前已在多个矿井应用,在炮成。该材料掺水量较高,可达95%以上,大大减少了固体采工作面应用较多,综采膏体充填技术正在研究。粉料用量。该技术充填系统简单、占地少,充填泵送系统11211充填材料可建于井下。充填材料是由煤矸石、水泥、粉煤灰、减水剂组成。11112充填工艺形成的胶结充填体浓度高,流动性能好,呈膏体状态。充填工艺采用水力泵送、挂包充填。包括充填

6、泵站与11212充填工艺充填点两部分,其基本工艺流程如图1所示。充填骨料为破碎后的煤矸石,胶凝材料为普通硅酸盐该充填工艺系统相对简单,初期与总体投入均较低。水泥,管道输送性能改良剂为粉煤灰和减水剂。各料在搅由于充填材料具有流动性,对于仰斜开采,只需要管路、拌桶中加水进行高速搅拌,形成高浓度的浆体沿充填钻孔搅拌与泵送等设备就可以形成完整的充填系统;而对于水和管道自流输送至待充填采空区进行充填。典型充填工艺[3]平开采和俯斜开采,还需用充填袋,效率相对较低,月产流程如图2所示。收稿日期:2009-11-06作者简介

7、:惠功领(1969-),男,河南南阳人,高级工程师,中国矿业大学博士研究生,现为平煤股份十二矿总工程师,主要从事煤矿支护、防突及安全管理方面的研究工作,已表论文10余篇。21施工技术煤炭工程2010年第2期图1高水材料充填工艺流程[4,5]可实现矿井矸石的井下处理,做到矸石不上井。11312长壁普采(或炮采)固体物充填技术将岩巷和半煤岩巷(煤矸分装)掘进矸石或地面矸石山矸石用矿车运至井下矸石车场,经过装载破碎机破碎后,进入矸石仓。通过矸石仓下口,经过胶带输送机将破碎后的矸石运入上下山,而后载入采煤工作面的回风平

8、巷,再由工作面采空区刮板输送机运至工作面采空区抛矸胶带输送机尾部,由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填。新汶泉沟煤矿于2006年开始试验和使用长壁普采(或炮采)充填采煤技术,该技术利用井下矸石充填于采空区,充填系统简单,机械化程度较高,装备投资少,充填效果好,保护地面建筑物效果非常好。11313长壁综采固体物充填技术将地面矸石、粉煤灰、黄土等单一固体废弃物或者几种充填物以合适的比例混合后,