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我国煤矿充填开采技术现状与发展
    发布日期:   2010-12-07   
在我国,建筑物下、水体下、铁路下(简称“三下”)积压了大量的煤炭资源。例如:辽宁抚顺市区压煤两亿多吨;京山线横贯开平煤田压煤近七亿吨,仅唐山矿井田范
围内压煤就达一亿五千万吨;山东和江苏交界处的微山湖压煤也在七亿吨左右;平煤股份十二矿剩余可采储量仅2894万t,而工业广场、风井和村庄压煤就有1200万t。“三下”压煤直接影响矿井接替,缩短矿井服务年限。
随着煤炭开采技术水平的提高,为了解放“三下”压煤,煤矿“三下”开采技术得到了极大发展。我国煤矿“三下”传统开采技术有离层注浆、条带式开采,其中离层注浆不能有效控制地表下沉,成本高,效率低;条带式开采,资源回收率低,一般不超过50%,资源浪费严重。充填开采不仅能有效控制地表下沉,而且资源回收率可达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。
1  煤矿充填开采技术现状
超高水材料充填技术
充填材料
由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料是理想的充填材料。该材料由A、B料和A-A、B-B添加剂构成。该材料掺水量较高,可达95%以上,大大减少了固体粉料用量。该技术充填系统简单、占地少,充填泵送系统可建于井下。
充填工艺
充填工艺采用水力泵送、挂包充填。包括充填泵站与充填点两部分,其基本工艺流程如图1所示。
该充填工艺系统相对简单,初期与总体投入均较低。由于充填材料具有流动性,对于仰斜开采,只需要管路、搅拌与泵送等设备就可以形成完整的充填系统;而对于水平开采和俯斜开采,还需用充填袋,效率相对较低,月产一般在5000~10000t,目前在综采机械化充填方面还没有取得突破。
图1 高水材料充填工艺流程
应用实例
冀中能源集团邯郸矿业陶一矿12701上5工作面地表有村民房屋建筑、冲沟、梯田,~ m。工作面标高-~-,~。
工作面巷道沿煤层顶板掘进,按倾斜长壁开采法布置,,。因工作面下部块段的煤层受火成岩侵蚀情况较为严重,因此采用炮采。
该矿运用高水材料充填技术进行采空区充填,已成功采出压煤20余万t。
膏体充填采煤技术
固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分,它是一种将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到回采工作面,适时充填采空区的绿色开采技术。膏体充填分胶结膏体充填、非胶结膏体充填。
该充填技术具有高采出率、环保、高安全性等优点,管道运输,材料选择广泛,目前已在多个矿井应用,在炮采工作面应用较多,综采膏体充填技术正在研究。
充填材料
充填材料是由煤矸石、水泥、粉煤灰、减水剂组成。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
充填骨料为破碎后的煤矸石,胶凝材料为普通硅酸盐水泥,管道输送性能改良剂为粉煤灰和减水剂。各料在搅拌桶中加水进行高速搅拌,形成高浓度的浆体沿充填钻孔和管道自流输送至待充填采空区进行充填。典