煤矸石似膏体充填开采技术研究

膏体充填开采项目简介

淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿建筑物下矸石膏体充填开采项目简介淄博矿业集团有限责任公司岱庄煤矿二〇一〇年九月二十一日

前言2007年以来，岱庄煤矿面对资源严重匮乏的局面，牢固树立“资源有限，创新无限”的理念，立足矿井实际，转变生产方式，创新开采工艺，大力实施矸石膏体充填绿色开采技术，成功地实现了村庄条带煤柱的二次回采，为延长矿井服务年限提供了资源保障，为企业稳定、持续发展积蓄了后劲。一、项目背景岱庄煤矿是淄矿集团在济（宁）北矿区建设的第二对现代化大型矿井，地处济宁市城北城乡结合部，矿井开采范围内地面分布有3个镇78个自然村，1.3万多户，5万多人口，村庄压煤量高达80 %。自矿井移交生产管理以来，村庄压煤一直采用传统的条带开采技术，资源回收率不足47%；随着济宁市城区建设的加速及村庄的扩展，矿井压煤量与日俱增，可采储量锐减，资源面临枯竭。截至目前，岱庄煤矿已形成条带煤柱53个，遗留条带煤柱呆滞储量累计达到900万t。同时，经过矿井十多年的开采，地面形成了一座近120万m3的矸石山，矸石的堆放不仅占用土地，而且对周围环境会造成不同程度的影响。为此，岱庄煤矿提出了“建筑物下矸石膏体充填置换开采”研究课题，与中国矿业大学（徐州）和徐州中矿大贝克福尔科技有限公司合作，进行了建筑物下矸石膏体充填开采技术研究。二、矸石膏体充填开采技术应用情况岱庄煤矿矸石膏体充填开采项目于2008年1月由中国矿

业大学、徐州中矿大贝克福尔科技有限公司和岱庄煤矿完成了项目可行性研究报告和初步设计。经专家论证后组织实施。项目总投资概算为9551.0万元，截止目前，实际完成投资 10625万元。（一）充填原理项目主要是建立一套以煤矸石、电厂粉煤灰为主要集料的膏体充填系统，在遗留条带煤柱回采工作面面后，将煤矸石、粉煤灰、胶结料等固体废物制作成浆体，从地面通过充填泵经钻孔和管路充填到回采工作面面后采空区，凝固后形成以矸石膏体充填体为主的覆岩支撑体系，使地表变形始终保持在建（构）筑物安全的允许范围内，解决地表下沉问题，实现不迁村回收村庄条带煤柱的目的。（二）充填材料矸石膏体充填使用的材料是破碎煤矸石、电厂粉煤灰、胶结料（如水泥）和矿井水等。（三）充填系统矸石膏体充填系统主要由矸石破碎仓储系统、膏体搅拌制备系统、膏体泵送系统、工作面采煤及隔离充填系统四个子系统组成。（四）充填设备及设施 1.矸石破碎仓储系统：主要由前装机、板式给料机、鄂式破碎机、矸石分级筛、手选皮带、高细破碎机、振动除杂筛、

我国目前煤矿充填开采技术现状概要

综述我国目前煤矿充填开采技术现状闫少宏,张华兴 (煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013 [摘要]分析了我国顶板控制方法,提出充填控制方法将是资源与环境友好开采的好途径。总结了目前我国两类充填方法,一是巷柱式充填法;一是长壁式充填法。认为充填开采要推广须进行部分充填、可控制性下沉理论研究,在减少充填材料消耗的同时,尽可能降低充填工艺对回采的影响,并使地表下沉在合理的范围内,从而为充填设计提供理论指导;同时要研发充填材料与装备,如输送机、充填支架等。 [关键词]充填开采;顶板控制;巷柱式开采;充填支架 [中图分类号]T D823183[文献标识码]A [文章编号]100626225(20080320001203 St a tus 2quo of F illi n g M i n i n g Technology i n Coa lM i n es of Ch i n a Y AN Shao 2hong,ZHANG Hua 2xing (Coal M ining &Designing B ranch,China Coal Research I nstitute,Beijing 100013,China Abstract:Roof contr ol methods were analyzed and filling contr ol was regarded as a good one for envir on ment in this paper .There are t w o kinds of filling methods in China currently .One is r oad way filling and another is l ong 2wall filling .For popularizati on of filling,Part filling and contr ollable subsidence theory must be researched .I nfluence of filling technique on m ining must be reduced and surface sub

矸石充填开采项目简介(new)

矸石充填开采技术项目简介中国矿业大学二O 一O 年二月

目录 1 工程背景........................................................................................................................... .- 2 - 2 矸石充填开采技术总体思路.............................................................................................- 3 - 3 井下分矸与投料系统简述.................................................................................................- 3 - 3 固体充填采煤技术............................................................................................................- 6 - 3.1 掘巷充填采煤技术...................................................................................................- 6 - 3.2 长壁普采（或炮采）充填采煤技术.......................................................................- 8 - 3.3 长壁综采充填采煤技术.........................................................................................- 10 -

矸石充填技术在邢台矿区的实践

矸石充填技术在邢台矿区的实践摘要:充填开采是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。邢台矿区积极探索、实践煤矸石井下充填开采工艺,既为煤矸石找到了出路,减少地面沉陷,又释放了大量建筑物下煤炭资源,使矿区实现了可持续发展。关键词:邢台矿区煤矸石充填开采 Practices on mining technology with backfill of coal rejects in Xingtai Mining Area Abstract:Backfilling mining is one of the key technologies of green mining. Carried out positive exploration and practice in Xingtai mining area coal gangue underground filling mining technology ,not only found a new way for using coal gangue, reducing the ground subsidence, but also released large amounts of coal resources under the buildings. It wasto achieve the sustainable development of mining area. Key Woeds:Xingtai Mining Area; coal rejects; mining with backfill 1 邢台矿区简介邢台矿区位于河北省南部的邢台市、沙河市、内邱县境内,地处太行山与华北平原交界处,属于低山、丘陵、盆地与平原的过渡地带；

北京科技大学膏体充填采矿技术中心

1 中心简介国际矿业形势发展日新月异，矿业科学技术不断创新，但矿山生态环境和矿业安全问题是困扰我国矿业可持续发展的两大顽疾。“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006--2020年）”明确指出：“重点研究深层和复杂矿体采矿技术及无废开采综合技术，强化废弃物的减量化、资源化利用与安全处置”；2012年，国家安监总局等五部委联合下发了《关于进一步加强尾矿库监督管理工作的指导意见》（安监总管一〔2012〕32号），要求矿山优先推行充填采矿法。膏体充填采矿技术具有安全、环保、经济、高效等优点，是全球矿业领域的研究热点和发展趋势，是国家建设绿色矿山和无废矿山的重要手段。为了研究全尾膏体充填采矿技术的基础理论，并努力解决膏体充填采矿技术的关键技术，北京科技大学膏体充填采矿技术研究中心 (The Research Center of Paste Backfill and Mining，USTB)于2012年12月经北京科技大学批准，正式挂牌。膏体充填技术研究中心充分利用北京科技大学土木与环境工程学院、金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室的科研和人才等综合优势及基础条件而成立。本中心先后承担了包括国家科学支撑计划在内的几十项膏体充填采矿技术研究课题，在充填作用机理、充填材料散体力学特性、管道输送流体力学、尾矿脱水与膏体制备技术、绿色开采综合技术等研究中获得重要研究成果。获得了多项国家发明专利，发表了百余篇学术论文。在本中心，拥有教授10余名，其中教育部“长江学者”1名，杰出青年基金获得者1名，教育部新世纪人才3名，全国百篇优博论文获得者1名。本中心的总体目标是促进中国矿业产业发展，搭建膏体技术开发平台、汇聚人才、激励创新、发展产业。围绕膏体充填采矿技术进行新技术研发和集成，缩短膏体科研成果转化周期、刺激膏体充填采矿技术的自主创新研发、提升现有膏体研究成果的成熟性、配套性和工程化水平。努力建成具有国际先进水平的国家级膏体充填采矿技术研究中心，为推进我国尾矿膏体研究技术进步、大幅度地提高经济和社会效益做贡献。

控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术探析

控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术探析发表时间：2020-04-02T06:19:21.391Z 来源：《防护工程》2019年22期作者：邹玉龙 [导读] 我国的经济不断发展，各行各业也因此得到进一步的发展。煤矿产业作为我国重点产业之一，对于国家的发展有着十分重要的影响，就目前情况看来，我国大部分地区对煤矿开采的整体规模正在逐渐的增加。邹玉龙龙口煤电有限公司梁家煤矿山东龙口 265700 摘要：我国的经济不断发展，各行各业也因此得到进一步的发展。煤矿产业作为我国重点产业之一，对于国家的发展有着十分重要的影响，就目前情况看来，我国大部分地区对煤矿开采的整体规模正在逐渐的增加。不过在实际的煤矿开采过程当中会受到很多因素的影响，往往会导致相关企业的经济利益受到影响，为此，要对煤矿采掘技术进行充分的分析，结合实际的情况而使用有效的技术进行开采，这样能够让沉陷煤层部位的全面开采进行严格的控制。所以下文将对控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术谈谈自己的几点体会，以供参考。关键词：控制；充填开采技术；沉陷部分；煤矿开采 1.煤矿开采沉陷及充填开采技术进行研究的重要意义现如今在进行煤矿开采过程中仍然存在沉陷问题，为了切实有效地解决和避免出现这种问题就应当深入地对煤矿开采技术进行研究与探索，就目前来讲较为有效的开采技术主要是部分充填开采技术。在实际煤矿开采过程中一旦发生沉陷问题则应当对其地表建筑物做重建或拆迁处理，与此同时还应当阻断煤矿开采作业以避免造成更大经济损失。另外，国家有关文件规定不可以牺牲自然资源为代价来换取经济发展，一旦发生煤矿沉陷问题则会对周边生态环境造成毁灭性损害，这与我国相关政策相背离。在这种形势下，我们应当全面加强对煤矿开采技术地研究和开发，在煤矿开采过程中运用部分充填开采技术可以较好地解决好沉陷问题，同时还可以充分利用所开采出煤矿矸石或城市固体垃圾回填入矿坑内，这样一来可以很好地避免了煤矿废弃物污染问题，进而对生态环境起一定保护作用，最终实现社会与经济效益共同发展的战略目标，部分充填开采技术地运用有效地推进了我国煤矿事业地健康、稳定发展，实现绿色开采。 2.充填开采的基本技术原理所谓的充填开采技术，简单的来说就是对沉陷矿区使用特定类型的浆液来进行填充，这样能够让采矿过程当中的安全性得到有效的保障。通过实际的调查发现，在进行充填开采的过程当中会涉及到较多的技术方法，在这些技术当中最为典型的就是膏体充填、浓度低及浓度高的胶结体充填。总的来说，在充填过程当中如果出现采空区，相关工作人员要使用浓度较高的膏体充填材料进行充填工作；相反，如果出现冒落部位，工作人员可以使用注浆碎石的方法来对相应的区域进行充填操作，其主要原因就是，一些相对浓度较低的非胶体由于其自身的综合特点，在高层区域是十分适用的。为了能够保证煤层采掘工作正常进行，工作人员要结合实际的情况而将浓度较大的浆液填入到现有的空洞部位，这样能够为空洞区上侧得到有效的填充。通过实际的调查发现，煤炭采掘量与充填开采必须的填料总量之间有着十分密切的联系，二者对于开采工作有着十分重要的影响。为了能够选择与实际情况相符合的充填技术，就要对煤层充填实现局部或者整体性的操作。应该在实际的煤层充填期间保证现有的煤层不会出现冒落现象，在对采空位置进行充填的时候要提高一定的速度。只有在以上的条件下，要将强度较高的填充体短时间充填到适用到完整性较好的采空区中去，这样能够有效的防止在实际开采过程当中出现煤层沉陷的现象，对开采工作带来一定程度的影响。此外，对于充填部分的煤层关键在于沉陷填充量和开采现场所拥有的煤层规模，这样也能够对煤层沉降起到很好的预防作用。 3.对控制煤矿开采沉陷的充填开采技术进行分析 3.1关于覆岩离层注浆技术分析该技术的运用重点是要切实做好关键层第一次破裂控制工作。一般来讲，覆岩离层相关数据包含了其位置、断裂情况以及离层量等。这些数据地获取主要以技术人员经验及其自身规律来开展探索和研究，在关键层即将破裂且又没有真正破裂的情况下就是最佳的注浆时间点，此时开展注浆作业所取得质量也是最佳的。但如果当关键层已经破裂后再进行注浆的，这时覆岩离层量已经很小了，由于注浆所使用的大都为流动性较好的材料，这就使得这些材料会向裂缝处缓慢推移，这样一来就难以实现注浆的效果，因此，注浆质量也会受到巨大影响。现今大家在关键层第一次破裂后技术研究已经十分重视了，这种情况下较好的解决办法就是运用离层分区隔离填充法来进行作业。也就是将破裂后的关键层的离层区做分区处理，这样可以有效地确保填充材料得以将离层区充分填满，进一步提升其承载能力从而起到加固效果。 3.2关于膏体充填技术分析膏体充填突出的技术特点是：一是浓度高，对采空区顶板支护效果好；二是流动状态为柱塞结构流、料浆基本不沉淀、不泌水、不离析，确保充填系统稳定运行；三是无临界流速，减少管道磨损；四是相同胶结料用量下强度较高；五是膏体充填体压缩率低，一般压缩率

膏体充填技术现状及其应用研究

膏体充填技术现状及其应用研究发表时间：2017-04-11T16:19:40.527Z 来源：《基层建设》2017年1期作者：高伟平 [导读] 从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。四川科技职工大学四川成都 610101 摘要：充填膏体是由尾砂、水和胶结物等按一定配比混合而成的高浓度混合物，在环保、采场工作环境以及采场应力维护等方面具有明显优势，研究与发展膏体充填技术对未来深部金属采矿以及三下采煤具有重要意义。从膏体充填理论技术研究和充填设备应用与发展方面，对我国在膏体充填技术领域需要深入研究的内容进行了总结。关键字：膏体充填技术；现状；措施 1膏体充填材料的现状膏体充填材料的强稳定性使其抵抗分层、离析的能力较强，应用过程中即使在密闭的管道中静止数小时，也不会发生沉淀、分层、离析等现象，应用管道输送不易发生堵塞。膏体充填料浆的质量浓度高75%～82%，一些料浆在添加骨料后质量浓度可达到88%，而传统的低浓度充填料浆其质量浓度不超过65%。正是膏体浓度大，其屈服切应力及塑性黏度比较强，必须通过外力克服料浆自身的屈服应用才能流动。其在管道中的流动状态为结构柱塞流，在整个管道中进行整体平推运动，同一横截面上浆本流动速度为常数，浓度、流速基本不会发生改变，因此稳定性更高。膏体充填开采的料浆具有较强的可塑性，可保证料浆在管道输送过程中具有较强的抵抗变形能力，每个断面上的颗粒结构均可抵抗错位变形，虽然在通过管道的弯管、接头等部位是形状有所改变，但是其基本结构、成分等均未发生变化。膏体充填料浆不沉淀、不离析、不脱水，即使质量浓度较高也不会影响其可输送性。膏体料浆中包括细粒级物料，比如粉煤灰，使用这些物料作为骨料，可保证骨料粒径在35mm以下，大大降低了破碎充填骨料的材料加工成本。充填前无须进行复杂的隔离，也不用建设过滤排水设施，不仅不会影响采煤工作面的结构，而且充填水也不会对井下环境造成污染。而传统的水砂充填需要进行专门的过滤排水，并且排水过程中料浆中的固体颗粒可能会被带出，井下排水、清理沉淀等工作量也有所增加。膏体充填料浆初凝时间短，而且可以根据煤矿的实际情况对料浆的配方进行调整，材料的初凝时间、初凝强度及终凝强度也会发生改变，可以保证料浆在更短的时间内对围岩产生支撑力，最大限度上延缓围岩变形，保证下阶段工作可及时进行。 2某煤矿膏体充填开采技术应用实例 2.1充填方案设计该煤矿膏体充填工作面与普通综合工作面布置基本相似，工作面沿倾斜方向上方为材料巷，可起到通风、运料、行人的作用；运输巷则布置在工作面沿倾向下方，运输巷实现沿空留巷，以作为下工作面材料巷使用。充填管路通过地面钻孔或井筒下井后沿运输巷布置，工作采用充填专用液压支架进行防护，两巷用单体液体支柱进行防护。充填前要用清水充分润湿输浆管，直至清水到达充填工作面为止；安排专业技术人员巡视充填管路，排除跑漏液现象，保持管路畅通。地面制浆站开始下放充填膏体。完成割煤后从工作面按照自下而上的顺序撤回支柱，撤换完毕后在充填巷道两端砌筑厚度约0.6m的挡浆墙，墙四周掏槽深度至少在0.3m以上，如果煤壁松软，则要注意加大掏槽深度；挡墙位于下出口的位置则要良好密闭，以免发生漏水、跑浆。墙外支设一排单体液压支柱，注意支柱与挡浆墙之间必须保持0.2m的间隙，中间再用木板加实，以免发生墙体倾倒或跑浆漏浆的现象；充填上出口砌筑挡浆墙时，要注意预埋注浆管及出气管。最后再对管路进行彻底检查，包括管路、阀门等，以保证不漏浆；充填前后要对管路、阀门等进行清管，工作面上、下两巷均设置沉淀池。 2.2选择充填管路（1）干路充填管：该煤矿干路充填管选择KMTBCr28双金属耐磨钢管，其具有较好的耐磨、耐腐蚀、耐冲击性能。在确定浆体流速及管道内径时要注意，煤矿的充填能力要求大于金属矿山，故该煤矿设计充填系统充填能力Qj=150m3/h，且由膏体充填料浆流动性能实验可知，该煤矿骨料选择河砂及粉煤灰，故料浆水力坡降较小，约为同等条件下金属矿山高浓度充填料浆的一半左右，故充填系统设计流速为每秒1.8m。（2）充填管路附件选择：在选择充填管路附件时首要考虑其耐压性，干线管路法兰、旁通管法兰选用公称压力10MPa的钢制法兰或钢制法兰盖，才能保证整个充填系统运行的可靠性。除法兰外充填管路的附件还包括柔性连接器、三通、闸阀等管路附件，要求干线管路上的附件承压能力至少在10MPa以上，而工作面管路附件的承压能力则至少在2MPa以上。选择充填管路附件时要注意，充填弯管会增加料浆输送时的局部压力，且在管路内径相同的条件下，弯管弯曲半径越小，局部阻力就越大，而膏体的质量浓度较高，如果弯曲半径过小可能会导致堵塞，因此在保证井下条件适合、弯管加工工艺可靠的前提下，尽量取弯曲半径最大值。（3）工作面管路布置：在本研究煤矿中，干线管总长600m，充填管长2m，8根钢管之间设置一个法兰三通进行连接，方便在堵管时可及时处理；工作面充填管总长100m，为管径DN180的柔性管。从工作面充填管间隔一定距离分支出来布料管，主要作用是向充填点判断料浆，布料管选择特塑造钢复合管DN150，每根管长1.5m，间隔10m布置一根。 3膏体充填技术的优化措施 3.1提高膏体配料质量要保证充填过程中不发生料浆堵管，最基本的要求即膏体配比符合工程标准，在了解料浆构成原理的基础上保证料浆合理的流动性及可泵性。料浆的构成主要是由各组成物流决定的，由实验数据可知，料浆的配料中至少要包含15%以上的小于20μm的粒级含量，这是保证料浆流动性的必要条件。一方面，膏体充填料浆的骨料以矸石为主，矸石的粒级合理才能保证料浆的可泵性及强度性能，因此在矸石的破碎加工过程中，要求矸石粒度必须低于25mm，这一点与金属矿山的粒度要求有很大不同。在煤矿中矸石粒度极限大可以降低加工矸石的成本，且加工过程中振筛处理矸石时不易发生黏结、堵塞；矸石粒度极限越大，工作面隔离就越容易，隔离墙的准备时间也可大大缩短，提高了充填效率。由大量实验可知，料浆的骨料矸石粒度在25mm以内不仅不会影响其输送性能，而且料浆也不会发生分层、泌水的现象，可更好地满足充填工艺要求。另一方面，料浆中所包含的粒度5mm以下的颗料至少占到30%的比例，最高不超过50%，保持在40%最适宜。如果料浆采用泵压进行长距离输送，则要求其分层度小于2.0cm，在这种技术条件下即使料浆在管道中有发生静置，也不会影响后续的输送。因此膏体充填料的配比要具有较好的流动稳定性，充填强度要与安全生产要求相符，并具有较强的可泵性及流动性。

煤矿膏体充填开采工艺的探讨

煤矿膏体充填开采工艺的探讨瞿群迪,周华强,侯朝炯,关明亮 (中国矿业大学能源科学与工程学院,江苏徐州　221008) 摘　要:根据煤矿绿色开采的发展要求和村庄压煤开采的迫切性,提出了膏体充填不迁村采煤技术。通过研制专用膏体充填胶结料和选择廉价的充填材料,大幅度降低了膏体充填成本,提出了适合煤矿应用的膏体充填方法,并结合某矿条件介绍了煤矿膏体充填开采的具体工艺流程。关键词:膏体充填;不迁村采煤;充填工艺中图分类号:T D853134 文献标识码:B 文章编号:0253-2336(2004)10-0067-03 Discussion on mining technology with paste back filling in mine QU Qun2di,ZH OU Hua2qiang,H OU Chao2jiong,G UAN Ming2liang (School o f Energy Science and Engineering,China Univer sity o f Mining and Technology,Xuzhou　221008,China) 中国矿业大学钱鸣高院士最近提出了煤矿绿色开采技术[1],充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分,是解决煤矿开采环境问题的理想途径。当前,研究解决村庄等建筑物下大量压煤开采,实现不迁村采煤更应受到重视。我国村庄压煤具有量大面广的特点,人口密集的河南、河北、山东、安徽、江苏五省压煤的村庄达1094个,住户11万户,占我国村庄总压煤量的55%以上,仅兖州矿业集团109个村庄压煤就达515亿t[2]。村庄下压煤开采涉及到土地、环境保护、工农关系等社会各方面问题。目前,从村庄下采出的煤量仅占其压煤可采储量的4%,其中75%以上还是靠搬迁村庄之后采出来的,而村庄搬迁费、塌陷土地赔偿费已达到20万元/户[3,4],并且对矿区环境造成了严重破坏。 1　传统的不迁村采煤方法村庄等建筑物下的大量压煤不仅造成煤炭资源的巨大浪费,并且严重制约矿井的正常生产和接续。通过几十年的努力,村庄下采煤技术的整体水平有了较大的提高。目前,能实现不迁村采煤的主要方法是条带开采和充填开采,特别是两者的有机结合。条带开采是控制地表移动和变形的最有效方法之一。其最大优点是在不改变采煤工艺的前提下,较大幅度地减少地表沉降,在无法采取其它措施的条件下采出部分建筑物下压煤,最大缺点是采出率低,资源浪费严重,且生产效益较低[5]。充填开采是实现不迁村采煤、提高煤炭采出率的最有效途径,以水砂充填开采应用最多,效果也最好。波兰采用以水砂充填为主的充填法采出了建筑物下压煤总量的80%,我国抚顺、阜新、新汶等矿区也应用了该项技术并取得了较好的技术效果。但水砂充填开采存在工艺复杂、不利于机械化生产、效率低、成本高等问题[6,7],近十多年来,国内几乎未用该技术来开采村庄下压煤。 2　膏体充填技术在煤矿应用的可行性在水砂充填基础上发展起来的膏体充填技术,在煤矿应用很少(只在德国M onopol、Walsum等煤矿得到应用),但其特有的技术优势使得该项技术在金属矿山得到了快速发展,并已成为21世纪金属矿山充填技术的一个重要发展方向[8]。我国金川有色金属公司、大冶铜绿山铜矿也先后从20世纪90年代开始应用膏体充填技术,并取得了较好的技术经济效果。要解决煤矿开采对水资源、土地资源、建筑物等造成的破坏,特别是当前亟待解决的不迁村采煤问题,应用膏体充填技术是最理想的方法之一,但在煤矿应用膏体充填技术与金属矿山又有较大差别。一方面,金属矿山工作面围岩较稳定完整,充填作业一般是在工作面回采结束后一次完成的,且对充填体的早期强度无特别要求;而煤层顶板的稳定性较差,充填作业必须与采煤作业协调进行,一

膏体充填知识

背景：近20年来,膏体充填技术取得了很大的进步,在全世界范围内备受关注,尤其是加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国等矿业发达国家得到应用。优势：膏体充填技术可以使用全尾砂,具有料浆不脱水离析、充填体强度高、水泥耗量小等优点,是充填技术的发展方向。限制条件：不得不承认,相对于浆体充填乃至高浓度充填而言,膏体充填所涉及的工艺环节多、控制精度高、初期投资大。同时,膏体充填还有一些关键技术及理论亟待解决,比如尾砂浓密制备工序的完善、管道磨损、膏体输送理论、关键设备的消化与吸收等。实质：膏体充填的实质在于膏体材料的胶质性及保水性分类：全尾砂膏体充填和粗骨料膏体充填（是在全尾砂中添加粗颗粒物料,如风砂、棒磨砂、水淬碴、碎石等,其目的是为了提高充填体强度,改善膏体流动性）。现状：通过长期试验研究,在理论方面,膏体可泵性测定、膏体物料流变特性、膏体充填系统可靠性取得了可喜的成果,并提出了金川似均质料浆水力坡度经验公式;在工艺方面,膏体制备工艺、膏体输送工艺等方面成绩斐然,其中膏体二段连续搅拌设备已经定型,得到推广应用。但是,试验过程中暴露出工艺复杂、设备较多、故障率较高等问题,尤其是全尾砂过滤脱水工艺设备存在一定的问题,井下添加水泥浆致使膏体浓度下降,影响了在金川的工业化应用。技术原理：要制备合格的膏体并输送至井下充填采场(或尾矿库)一般要经过3个大环节，即尾矿脱水浓缩物料搅拌制浆高浓度管道输送尾砂膏体泵送充填工艺要求尾砂浆浓度为65%~80%,而选矿厂输送出的尾砂浆浓度通常很低,一般在25%~30%之间,因此,将选矿厂输送来的尾砂浆进行高效浓缩脱水非常重要。金川公司全尾砂浓缩采用两级脱水浓缩工艺。第1级为旋流器与高效浓缩机配套使用,共安装了Φ250旋流器64台,Φ100m浓缩机2台。第2级为采用过滤机将尾砂浆制成含水率为20%左右的尾砂滤饼,其型号为DZ G30/1800水平带式真空过滤机,共2台。但在试验过程中,过滤系统出现了过滤机的滤带调节阀损坏、过滤机不稳定、滤饼浓度太低、过滤机下料口堵塞、过滤机滤布严重跑偏、过滤机滤带被卡等事故。为了提高尾砂浓缩的稳定性及滤饼质量,大冶公司对尾砂浓缩脱水工艺进行改进。来自选矿厂的尾砂浆经过Φ45m高效浓密机一段脱水,再泵入全尾砂仓贮存。尾砂仓体积400 m3,内装简易搅拌装置,配合传统造浆工艺,以便稳定尾砂浆浓度及流量,并防止尾砂板结。之后全尾砂仓内的尾砂进入带式压滤机进行二段脱水,制成含水15%左右的滤饼。压滤机型号为L AROX,压滤面积32m3,共4台。尽管如此,仍暴露出全尾砂二段脱水工艺成本高、能耗大、设备可靠性差。认识到全尾砂二段脱水工艺的弊端后,采用高效浓密机进行全尾砂一级脱水成为人们的共识。选矿厂来的全尾砂浆用离心泵接力输送到充填站,经过搅拌槽进入浓密机,浓度可以直接达到74%~76%。浓度合格的尾砂浆可直接通过浓密机的底流泵给搅拌槽供料配制膏体。全尾砂一级浓缩技术大大简化了全尾砂浓缩制备工艺,是膏体制备技术的重大突破。设备：近20年来,膏体制备设备ATD型连续混合搅拌机,从开始的AT DⅠ型、ATDⅡ型发展到现在ATDⅢ型,设备的规格逐渐增大,最大给料粒度为-30mm,设备已定型。AT D)型系列混合搅拌机已成为专用膏体充填配套设备,一段搅拌为ATD)-600双轴叶片式搅拌机,采用间断非等螺距交叉组合叶片搅拌器;二段搅拌为ATD)-700双螺旋搅拌输送机,采用内外反向螺带螺旋搅拌器。

膏体充填开采工艺流程

膏体充填开采工艺在太平煤矿的应用摘要：解决了薄基岩条件下安全生产和提高开采上限的问题以及村庄下压煤开采问题。关键词：薄基岩、膏体、充填山东鲁泰煤业有限公司太平煤矿位于山东省邹城市太平镇境内，处于兖州煤田西南隅。于1987年6月动工兴建，1992年简易试生产，设计生产能力30万t/a，经改扩建后，2011年核定生产能力为75万t/a。主采煤层为3、16上和17煤层，其中3煤层，平均厚度8m左右。太平煤矿利用膏体充填工艺主要解决了3煤层薄基岩条件下安全生产和提高开采上限的问题以及村庄下压煤开采问题。膏体充填工艺中的主要流程包括物料准备、料浆制备、管道泵送等几个方面，现将膏体充填工艺在太平煤矿应用简介如下：一、物料准备 1.河砂准备膏体充填使用的主要骨料为附近泗河河砂。 2.胶结料准备胶结料由散装水泥罐车从厂家运输到充填站，装入胶结料圆筒仓备用。 3.粉煤灰准备粉煤灰由散装水泥罐车从厂家运输到充填站，装入粉煤灰圆筒仓备用。 4.水准备在地面充填站内打2个水井保证充填所需用水。水井内的水由1台流量150 m3/h、扬程80 m 的潜水泵经Ф108 mm水管抽至充填站蓄水池备用。 5.电力供应充填站的电力由太平煤矿井下电网供应，井下6 kV高压电由630变电所通过垂直电缆钻孔接充填站变电站。二、料浆制备膏体料浆制备主要由上料系统、称量系统搅拌机、缓冲料浆斗、变频螺旋搅拌输送机、控制系统、除尘系统等组成。膏体料浆的制备由搅拌系统的控制软件根据材料配比自动完成。搅拌系统设计生产能力为160 m3/h。

1.配料方式太平煤矿膏体充填配料包括河砂、粉煤灰、胶结料及水，这些物料的配料过程及其控制如下：（1）河砂定量供给：利用河砂缓冲仓将河砂在规定的时间范围内称量至设定值，然后由倾斜皮带运送到河砂中途仓。（2）胶结料定量供给：启动破拱器，利用料仓螺旋给料机在规定的时间范围内使所加物料正好达到设计值。（3）粉煤灰定量供给：启动破拱器，利用料仓螺旋给料机在规定的时间范围内使所加物料正好达到设计值。 4）水定量供给：在规定时间的配料过程中，利用上水管上的气动蝶阀和小口径蝶阀向称量斗内加水，使水量加到设计值后，关闭蝶阀，停止供水。 2.物料搅拌太平煤矿充填站共有二级搅拌装置，一是充填料浆的一级搅拌，采用周期式混凝土强制搅拌机；二是充填料浆的二级搅拌，设备为卧式螺旋搅拌输送机。周期式搅拌机搅拌制作充填料浆的过程是加料、搅拌、出料按周期性循环作业的过程。待上一批次的膏体料浆放出搅拌机并关闭卸料门后，打开中途仓、粉料称量斗的放料阀，把中途内的河砂及粉料称量斗内的胶结料、粉煤灰放入搅拌机；水称量斗内的水通过打开的底部气动蝶阀及搅拌机加水泵放入搅拌机。4种物料搅拌到设计搅拌时间后，打开搅拌机卸料门，把搅拌好的膏体料浆放入缓冲料浆斗。为提高充填料浆的性能，缓冲料浆斗内的充填料浆再经卧式螺旋搅拌输送机进行二次搅拌，再给充填泵供料。由于卧式螺旋搅拌输送机的能力应与充填泵的能力相一致，当充填泵的输送量发生变化时，应相应通过变频电机调整卧式螺旋搅拌输送机的输送量。三、管道泵送制备完成的膏体充填料浆通过充填泵、干线充填管路、工作面充填管路及布料管泵送到工作面充填区。 1.充填泵泵送设备主要由充填泵及液压包组成。充填泵的操作工序为：先打开控制柜上的主开关，然后启动液压包，待缓冲料浆斗内的膏体充填料浆到设计料位后再开启充填泵泵送。对充填控制系统的要求是：搅拌系统和充填泵的运行由控制系统集中控制，并根据缓冲料

1.充填开采工艺技术研究可行性研究报告

充填开采工艺技术研究项目可行性研究报告龙煤双鸭山分公司双鸭山分公司双阳煤矿 2012年5月8日

一、项目名称与项目摘要 1.1基本信息项目单位：龙煤双鸭山分公司双阳煤矿项目名称：充填开采工艺技术研究 1.2项目摘要似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。二、项目的意义和必要性（含技术突破对行业技术进步的重要意义和作用等），国内外现状和技术发展趋势，市场需求分析。双阳矿三采区为富含水区，可采储量280万吨，该项目对此区域开采具有重大意义，是确保双阳矿持续稳定发展的重点。充填开采是黑龙江科技学院重要建构筑物及水体下煤层环保高效开采技术，以水及粉煤灰为主要原料，紧跟回采工作面充填采空区，固化膨胀及时支撑顶底板，可实现顶底板暴露面积小时间短且无垮冒、覆岩及含水层无破坏、地表无明显沉陷等技术要求。由黑龙江科技学院科研团队与双阳矿组成项目组，完成双阳矿三采上山区开采可行性研究报告，为进一步的项目决策提供科学依据。采用膏体充填技术是个前沿的技

术，正在研究试用阶段，前景非常广阔；三、项目的基础条件：与项目相关的前期工作情况，现有技术基础和工作基础，包括前期所取得的成果或技术（工艺）情况，国内外在该技术领域的专利情况，相关领域的试验及示范基地建设情况，研究开发队伍和产学研结合等情况。 1、承担单位概况（人员、资产、业务与管理状况），拥有知识产权状况（包括本项目已有知识产权状况）；黑龙江科技学院始建于1947年，是一所具有六十余年发展史的多科性普通高等院校，有先进的教研设施学校固定资产17.5亿元，其中，教学科研仪器设备值2.4亿元。建有近30万平方米的教学用楼，10个数字化网络语音室，78个多媒体多功能教室以及数字化图书馆，拥有国内先进水平的现代制造工程中心、现代分析测试研究中心、国家安全生产技术支撑基础实验室。建成工程训练与基础实验中心，电气工程实验与实践中心，计算机网络通讯基地，土木结构实验室，经管ERP沙盘实训基地、材料学科实验中心、人文社科实践基地等各类实验室、实践基地60余个。２、项目现有的研究工作基础（包括与本项目研究有关的主要论文、专著情况，小试或中试成果情况，现有装备条件等）; 3、单位或项目负责人以往承担市级各类科技计划项目完成情况（立项年度、项目编号、项目名称、计划类别、完成时间、完成效果）； 4、项目实施具备的人才队伍、经费配套投入能力及科技服务管理能

膏体充填技术的现状与展望

膏体充填技术的现状与展望 ****** ****** *** 近20年来，膏体充填技术取得了很大的进步，在全世界范围内备受关注，尤其是在加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国等矿业发达国家得到应用。膏体充填技术可以使用全尾砂，具有料浆不脱水离析、充填体强度高、水泥耗量小等优点，是充填技术的发展方向。我国也不例外，从上世纪80年代起就开始跟踪研究膏体充填技术，先后在金川有色金属公司、大冶有色金属公司、驰宏锌锗股份有限公司进行试验研究，在尾砂浆浓密制备、水泥添加以及膏体搅拌制备、膏体泵压输送等方面取得了突破。一、膏体充填技术提出的背景矿山开采一直有两大问题：安全生产与环境保护。安全问题，主要是从地下采出矿石后留下空场，空场上部的岩石垮落造成人员伤亡和财产损失；环保问题，主要是矿石中有用金属提取后剩下的固体废弃物。据统计，我国现有大大小小的尾矿库12000多座，金属矿山堆存的尾矿达到80亿t以上，且以每年6亿t的速率增长。目前，全尾处置方式主要分为井下充填与地表堆存，其共同特征是尾矿制备与输送浓度低。在进行低浓度胶结充填时，砂浆浓度较低，需要以较高的流速输送，管道磨损严重；进入采场后，由于含水率较高，料浆凝固时间长，容易离析分层，强度低，脱水困难；一些固体废弃物含有大量的有害物质，如氯离子、铜离子、砷离子等，可能影响到人们的用水安全。另外，尾矿浆低浓度地表排放使得尾矿库中含有大量的水，尾砂固结时间长，尾矿库浸润线高，增加了尾砂振动液化的可能性，降低了安全等级；同时，排入的尾砂浆浓度低使得尾矿库的有效库容降低，缩短了使用年限。为了解决上述问题，使用尾砂时必须提高其浓度，因此提出膏体充填技术。二、膏体充填技术的定义、分类将一种或多种充填材料与水进行优化组合，制备成具有良好稳定性、流动性和可塑性的牙膏状胶结体，在重力或外加力作用下以柱塞流的形态输送到采空区完成充填作业的过程称为膏体充填。当砂浆的体积浓度大于50%时，料浆呈稳定的粥状膏体，并像塑性结构体一样在管道中作整体运动，膏体中的固体颗粒一般不发生沉淀，层间也不出现交流，而呈现“柱塞状”的运动状态。膏体柱塞断面上的速度和浓度的变化为常数，只是润滑层的速度有一定的变化。细粒物料像一个圆环，集中在管壁周围的润滑层慢速运动，起到“润滑”的作用。由于膏体料浆的塑性粘度和屈服切应力均较大，因而必须施加外力克服膏体屈服应力后，方可流动。

矸石充填水体下机械化开采项目实施方案

辰溪矿业有限公司蒋家坪煤矿矸石充填开采技术在水体下薄煤层机械化开采中的应用实施方案一、项目实施矿井基本情况蒋家坪煤矿为湖南省煤业集团辰溪矿业公司下属矿井，始建于1977 年7 月，1981 年投产，设计生产能力 6 万t/a ，核定生产能力13 万t/a 。该矿井采用斜井多水平开拓方式，分-50m 、- 250m 、-370m 三个水平开采，现生产水平为-370m 水平。下一步即将开采39 采区、49 采区，39 采区、49 采区上方地表为沅江（也称沅水）。二、项目实施目标及意义（一）通过水体下矸石充填机械化开采薄煤层后，可以盘活整个39 、49 采区（沅江下）储量合计为76.3 万吨。因工作面长度从 50m 调整到100m ，保护煤柱从9m 调整到2m 。故采区回采率由原先的85% 提高到98% ，可解放13% 的储量，即通过提高回采率，可减少煤炭资源损失量76.3 X13%=9.9万t。采区生产能力可提高至9万t/a。通过此次工业试验，掌握薄煤层机械化开采的关键技术及工艺，为推广该技术奠定基础。（二）矸石的循环利用，消除矸石露天排放引起的环境污染和占地问题。井下处理矸石可达到30万t，采用矸石充填

可每年减少侵占 1 亩山地，折合征地费用 3 万/亩；改变矸石出井引起的表塌陷、地下水流失、大气和水污染等严重破坏环境的局面。（三）矸石不出井可大大降低矿井的提升运输压力，提高矿井的生产能力。（四）该项目的成功实施将真正做到环境友好型、资源节约型的两型示范样板，有较为广阔的推广空间。三、组织机构我公司与立达公司联合组织成立了研发小组组长：赵正稳副组长：张江柳曾石生成员：梁霖张嗣兵李作水李青锋彭刚彭文庆四、项目实施项目实施时间为一年（2013年2月?2014年2月）。重点工作为第 4 阶段，即矸水体下矸石充填机械化开采薄煤层的工业试验。第一阶段：2013 年 2 月承担单位继续完成项目研究的前期准备工作，协作单位完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层技术方案的编制工作。第二阶段：2013 年 3 月?2013 年 4 月完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层技术的关键设备、技术的设计工作。第三阶段：2013年5月?2013年6月完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层工作面作业规程及安全技

矸石充填的应用

原生矸石充填设备在煤矿绿色开采中的应用摘要：随着老区煤矿开采年限延长，储量逐年减少，三下压煤的开采势在必行，相应的环境问题凸显：建筑物破坏、矸石堆积占地，地下水水位下降等。因此减少煤炭开采对生态环境的破坏，实现绿色开采显得日益重要。本文阐述煤矿绿色开采内涵及充填技术中的设备应用，对老区资源枯竭矿井实现绿色开采具有借鉴意义。关键词：煤矿绿色开采设备应用 1．引言在我国一次能源结构中，煤炭占70%左右，它将长期是我国的主要能源。随着老区资源枯竭矿井三下开采规模越来越大，相应地也带来了许多生态问题。如何使老矿井的开采通过低投入、高回报得到可持续的发展，这就需要采取合理的开采技术及有效的防治措施，走矿产资源开发利用与生态环境协调发展的绿色矿业之路，率先实现“低开采、高利用、低废弃”集约化经营的行业可持续发展目标，建设绿色煤炭工业体系。本文就老区煤矿如何实现绿色开采以及矸石充填设备在绿色开采技术中的应用进行分析，并提出建议。 2．绿色开采技术体系从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭、地下水、瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、矸石、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，目标是取得最佳的经济效益和社会效益。针对煤矿中地表塌陷、地下水位下降、矸石排放，绿色开采技术主要包括以下内容： 1）水资源保护－形成“保水开采”技术； 2）地表与建筑物保护－形成充填与条带开采技术； 3）减少矸石排放—综合利用技术总之，绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏，形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。首先要改革开采技术，减轻对水土的破坏和地表的扰动，减少废弃物排放，实现循环经济。其中，通过矿山废弃物的资源化利用矸石回填，实现岩

膏体充填技术的发展

膏体充填技术的发展 1、概述 19纪中叶之前,世界范围内大部分地下矿山开采都采用横支护的空场法,在地质条件不复杂的环境下,可通过增加横撑数量和减小巷道断面等技术措施增加釆场稳定性,但对于地质条件复杂的环境,常见的崩落法和空场法都难以营造安全稳定的釆场作业环境,随着人类对资源的渴求以及安全意识的提高,充填采矿法作为一种新型采矿方法在19世纪中期诞生。1864年,美国首次使用水砂充填,以保护宾夕法尼亚州的一个位于煤矿区的座教堂基础,这是充填技术在建筑和釆矿行业的应用结合点,这一举措拉开了充填釆矿的序幕。在随后的生产实践中,人们总结出充填采矿具有安全、可恢复、高效、环保、降低贫化率、适用性强等诸多优点。充填采矿从诞生至今已有一百多年历史,发展为三大釆矿方法之一,该种釆矿方法在许多不同地质环境下都有过成功应用的历史,也因地质环境和釆矿工艺的不同延伸出许多充填采矿技术。根据充填材料的不同将充填釆矿技术分为干式充填、水砂充填、混凝土充填、尾砂充填、尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体充填、高水速凝充填和其他废弃物充填等。根据充填所需动力分裂可分为机械充填、风力充填、水力充填、粟压充填等。根据回采工艺和方向不同可将充填采矿法分为上向分层充填、上向进路充填、下向分层充填、下向进路充填、削壁充填、壁式充填以及方框支架充填等多种充填技术形式。 2、国外膏体充填的发展介绍国外充填采矿技术发展起步较早,如前所述,早在1864年人们就已经认识到充填技术可以控制地表沉陷等问题,随后在以美国、德国、南非、澳大利亚等国家的众多矿山开展了充填釆矿试验,并研宄出多种充填采矿工艺。1930年,霍恩公司进行采矿尾砂和炼铜炉澄回填至井下的干式充填试验,成功推动了充填釆矿法在矿山中的应用,并在随后一段时间内,许多国家的众多矿山都将奸干式充填釆矿法作为一种治理地表塌陷、处理堆弃废物的一种有效方法。1959年至1962年,加拿大赢桥镍矿开展采用水泥尾砂砂奖替代替代充填料上层的塾板作为人工假低的试验,开发出水泥固结水砂的充填技术,并首次将该技术应用于Frood矿山。1969年,澳大利亚Mount Isa铜矿开展了釆用水泥胶结充填体代替回采底柱以及铅锌铜冶炼炉澄代替部分水泥的实验研究,这一尝试推动了胶结充填技术发展,同时拉开了水泥替代品作为胶结料的研宄。1978年-1983,德国Preussag公司,投入大量资金开发出用于分层充填的高浓粗细微少混合泵压充填系统,并在Grund铅锌矿以及随后的南非各大金矿中成功应用,该技术的出现首次将膏体充填的概念引入充填采矿技术中,并在后期的釆矿工艺中得到了广泛的应用。1992年,加拿大Sudbary地区Creighton款山也引入了膏体充填技术应用于日常采矿生产过程中。1998年,Mount Isa铜矿建成膏体充填采矿系统,以开采该公司所属的矿体。目前为止,膏体充填采矿技术以其独特的优点,如可使用全尾砂及其他固体废弃物,充填体脱水量少,充填体强度高,水泥消耗量少,充填体易于接顶,有效降低井下污染和排水费用等,在世界范围内有了广泛的应用。 3、我国膏体充填的发展介绍我国充填采矿技术发展相比国外晚,但我国矿山众多,且大多数矿山地质条件复杂,充填工艺与技术的应用形式类型众多,尤其是近些年来,我国矿山在新的充填工艺技术开发和应用方面,都取得很大进步。我国最早充填技术起源于二十世纪50年代,东北华铜矿山首次釆用了分层充填采矿法。我国充填技术发展分为五个阶段: (1)以矿山堆弃废物为充填原料的干式充填阶段、其代表矿山有东北华铜矿山(二十世纪50年代)、内蒙古花沟金矿(二十世纪60年代)等。干式充填技术是通过风力或者其他机械衆矿山堆弃废物充填入采空区,能够有效有效控制地压活动,但同时也具有充填工艺复杂、矿石贫化