建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与应用

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1、第18卷第1期(总第110期)煤矿开采Vo1．18No．1(SeriesNo．110)2013年2月CoalminingTechnologyFebruary2013建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与应用张书国(冀中能源股份有限公司邢台煤矿，河北邢台054026)[摘要]充填开采是建下开采的重要途径，固体充填开采是充填开采的重要开采方法之一，采用x射线衍射仪对固体充填介质(矸石、粉煤灰)的化学组成成分及元素进行了测试，并根据矸石粉煤灰2种骨料的物理、力学特征进行配比优化，最终选用矸石：粉煤灰=1：0．6进行井下充填。邢台煤矿现场应用结果表明采用该配比使充填物料对采

2、空区上覆岩层起到最佳支撑效果。[关键词]建筑物下；固体充填；矸石；粉煤灰；优化[中图分类号]TD823．83；TD823．7[文献标识码]B[文章编号]1006—6225(2013)01-0066—04OptimizationandApplicationofSolidStowingMaterialforMiningunderBuildings目前我国煤矿生产矿井的“三下”压煤达Q：石英(多)13．79Gt，其中建下压煤9．468Gt，占总压煤量的K：高岭石(多)I：伊利石69％，尤其是河北、河南、安徽、山东等东部产煤I／S：伊蒙混层S：蒙皂石(少)地区，建下压煤量占

3、矿井储量的10％～30％L1]。CI：绿泥石(少)^∞．是鸶京霜杂鼯C：方解石(少)随着矿井开采时间的延长，建下压煤问题更加突F：长石(少)出，已成为制约矿井发展的关键因素。有效开采鲫建伽抛咖咖鲫伽抛non：非晶物质O：其他(少)下压煤，保护矿区生态环境已迫在眉睫。K?Q冀中能源股份有限公司与中国矿业大学合作，KFo游黜开展建下充填开采研究，成功地解决了这一难题。●05101520253035404550556o65衍射角度)邢台矿从2008年开始，利用固体充填技术，在工业广场煤柱内，已开采了3个工作面，并有意识地图1矸石试样x一射线衍射图谱在首个充填工作面中部开掘

4、一条巷道，揭露矸石和表2洗选矸石的化学成分粉煤灰充填区域，并对充填体的强度和支撑高度进行验证，同时，对充填体上覆岩层完整性进行分析，成功地实现充填采空区内锚网支护。表3洗选矸石的化学元素元素MnBaZnPbCuTiFC11矸石和粉煤灰的物理化学特性含量／％0．09n11n007

5、成分如表1及图1所示。表1洗选矸石的组成成分于矸石中含有碳、铝和CaO等物质，易使矸石发生水解和风化等现象。含量／％373512611．3粉煤灰的化学成分测试堕坌堡互量互堡互韭曼塑巫基同样采用D／Max-3B型x射线衍射仪作为测含量／％21≤0．54余量试仪器，对粉煤灰试样进行定量分析，见图2。1．2化学成分测试粉煤灰化学成分与化学元素分别见表4，表5。矸石和粉煤灰的矿物组成直接影响煤矸石的工由表4，表5可知，粉煤灰试样的物质组成程性质。矸石样品的化学成分与化学元素分别见表中，SiO的含量较高，是煤矸石充填开采时骨架2，表3。的主要成分，作用为填充矸石缝隙，使其混合

6、物更[收稿13期]2012—08—02[作者简介]张书国(1965一)，男，河北魏县人，高级工程师，现任冀中能源股份有限公司邢台矿总工程师。66张书国：建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化-9应用2013年第1期lO00测试，矸石和粉煤灰的配比方案见表6。分析2种骨料(矸石、粉煤灰)在不同的配比下试样压实800度与压实力的关系曲线如图3所示。籁4-600表6矸石、粉煤灰配比方案蕾墼些墨笙望笙丝笙望400洗选矸石：粉煤灰1：0．21：0．41：0．6骥摇凝200O5101520253035柏4550556065衍射角度，(。)图2粉煤灰试样的X一射线衍射图谱1．0o表

7、4粉煤灰化学成分卷0．90氧化物N％0MgOA1203Sio2K20CaOFe203PS林0．80出0．7005．0010．0015．0020．0025．0030．00压实力o'／IVlPa1．00重呈!!!寇O．90含量／％Q040．04n008