充填开采之 矸石充填术
煤矿充填开采工艺
煤矿充填开采⼯艺导语：充填采矿法能够最⼤限度地回收矿产资源，保护地下、地表环境，特别是近些年来，⽽随着充填材料、充填⼯艺、管道输送装备和技术的不断进步，充填采矿法在煤矿得到了⼴泛应⽤。
本期转化果平台推荐的《煤矿充填开采⼯艺》结合了长壁⼯作⾯的通风管理和短壁⼯作⾯采掘⼀体的特点，⼯作⾯不布置综采设备，充分运⽤连采机、掘进机速度快、机动灵活的特点完成⼯作⾯出煤，推⼴应⽤前景⼴阔！⼀、矸⽯充填优势1.“三下”压煤置换，将矸⽯充填⾄采空区,置换地⾯建筑物下,⽔体下,铁路下压覆的煤炭资源,提⾼资源回收率。
2.⼯艺先进实⽤性强，开采后的废弃物利⽤搅拌与制浆系统形成似膏体,通过矿⽤混凝⼟泵及压⼒管道输送⾄采空区。
3.系统可靠操作性强，经过不断优化完善,矸⽯充填开采技术由繁变简,设备安装、维修⽅便,操作简单、可靠，占⽤⼈员少,充填系统运⾏，可达到少量或⽆⼈值守,实现煤矿填充开采。
4.设备独特、适⽤性强，充填开采技术所有设备为⾃主设计研发,均取得了煤安标志。
设备具有体积⼩,安装⽅式灵活,适⽤于煤矿企业巷道空间狭⼩的⽣产条件。
同时，泵送充填系统各主要设备和管道采⽤了⾼强度材料和技术,设备故障率低、耐磨损、使⽤寿命长。
5.有利于环境保护，通过实施矸⽯充填开采技术，减少了矸⽯排放量,有效地解决了煤矸⽯污染环境,占⽤⼟地等难题。
同时，矸⽯充填开采对地表减沉也起了决定性的作⽤，经过观测，充填⼯作⾯地表达到零沉降的效果，对地质环境综合保护效果明显。
⼆、⾃流式地⾯制浆⼯艺1.系统研发与某⼤学联合研发设计的XT-ZG智能系统，⾃动化程度⾼，可实现全⾃动、⼿动两种操作⽅式。
同时可实现⼿机APP客户端远程操控与监测，整套系统硬件上采⽤⼤型智能⼀体化触控电脑系统作为控制核⼼，采⽤集散式控制⽅法，整站配料、制浆、搅拌、输送、注浆均由计算机⾃动控制完成。
2.数据采集操作界⾯可随时监控各设备运⾏参数，管路流量、压⼒、⽔池液⾯、浆池液⾯，⽔泥仓料位等各种参数，并能形成⽇报，⽉报，年报，及各种分类查询统计表。
矸石井下充填采煤技术
矸石井下充填采煤技术摘要矸石充填采煤技术是针对上述我国存在的“三下”压煤问题，煤矸石排放问题和土地资源问题而开发出来的绿色采煤技术之一。
目前，已经在各个矿区实践取得成功。
本文以成功应用的矸石充填采煤技术为例，论述矸石充填采煤技术开发的过程中最关键的技术、采场矿压及地表沉陷等核心问题。
关键词矸石充填采煤方法；绿色开采；矿压规律1矸石直接充填采煤方法1）矸石直接充填采煤技术框架。
针对煤矿矸石的露天排放和大量的“三下”压煤现象，已经开发了矸石直接充填置换煤炭的成套技术，并建立了矸石充填采煤的矿压分析和岩层运动与地表沉陷预计方法，以及开发了井下煤流分选设备与系统、井下矸石运输系统等，进而将其成功用于“三下”压煤和其它煤柱的回采，形成了原创性的矸石置换成套技术和应用体系。
2）综采充填采煤方法。
长壁采煤法综采工艺，涉及井工采煤，适于煤层稳定、顶板坚硬、无断层缓倾中厚煤层及厚煤层分层长壁法开采。
在长壁综采工作面布置液压支架、刮板输送机、滚筒采煤机，在运输巷布置顺槽转载机、可伸缩带式输送机等。
综采工作面采用超长布置，即面长按两个综采面长度布置。
采煤机用两台，骑在同一部刮板输送机上，分别截割上半个面和下半个面的煤壁。
也可在超长综采面中部布置中间巷作运输巷；在综采面的上半和下半工作面各布置一部刮板输送机相向运输，形成对拉综采工作面。
目前，此项采煤技术已成功应用于我国的很多矿区，本文结合应用实例介绍综采充填采煤方法。
2采煤与充填工艺综采充填采煤实现了采煤工艺与充填工艺的优化组合，其采煤工艺与传统综采相同. 充填工艺是在完成一刀采煤工作后进行，将自夯式充填开采液压移直、充填开采输送机移至支架尾梁后部，并依次启动充填开采输送机、自移式矸石与粉煤灰转载机、运矸胶带输送机等设备，进行采空区充填.充填顺序由充填开采输送机机尾向机头方向进行，当前一个卸料孔卸料到一定高度后，即开启下一个充填卸料孔，随即启动前一个卸料孔所在支架后部的夯实机千斤顶推动夯实板，对已卸下的充填材料进行夯实，如此反复几个循环，直到夯实为止，一般需要2～3 个循环。
综采工作面矸石充填开采技术研究与现场应用
综采工作面矸石充填开采技术研究与现场应用发布时间：2023-03-30T07:04:30.724Z 来源：《福光技术》2023年4期作者：张善财[导读] 21世纪以来，煤矿充填开采技术在我国快速发展。
目前国内主要的充填方式包括矸石充填、膏体充填和高水充填。
福建省政和县源鑫矿业有限公司福建省南平市 353600摘要：随着矿井储量的逐渐减少，煤炭资源的枯竭与经济发展的矛盾日益突出。
而中国煤矿“三下”压煤现象比较普遍，且压煤量巨大，如果老矿区不进行“三下”采煤，将面临矿井关闭的局面；如果新矿区不从可持续发展的战略高度进行统筹规划，协调“三下”压煤开采问题，就很难提高矿井综合经济效益，不能保证矿区的可持续发展。
关键词：综采工作面；矸石充填开采技术；应用引言21世纪以来，煤矿充填开采技术在我国快速发展。
目前国内主要的充填方式包括矸石充填、膏体充填和高水充填。
矸石充填就是将矸石、粉煤灰等材料破碎筛分后，通过输送带或刮板输送机输送到采空区直接进行充填的方式。
影响充填开采上覆岩层控制效果的关键因素是矸石的充填率和密实率。
为提高矸石充填率和夯实率，液压支架增加了夯实机构对充填矸石进行夯实处理。
1.综采工作面矸石充填开采技术现场应用现状煤炭在我国能源战略安全体系中长期起到压舱石和兜底保障作用。
然而，煤炭开发与利用过程中需排放20%左右的矸石，造成矿区环境污染与生态破坏，国家政策及法规明确要求提高矸石综合利用率，但是目前仍不足60%，并且以地面堆积填埋为主，矸石处理问题已经成为影响我国资源开发与环境保护战略的矛盾之一。
如何在严守生态保护红线的前提下实现矸石高效处置是煤矿企业面临的发展难题。
井下充填是矸石处置与利用的重要技术途径，目前常用的井下充填方法主要包括抛矸充填、掘巷充填、综合机械化充填、采选充一体化充填和矸石泵送胶结充填等，上述充填方法的理论和技术已经比较成熟，但存在着矸石充填与煤炭开采之间的时空干涉问题：即采煤与充填在同一个空间内并行作业，矸石充填处置增加了工作面生产工序，降低了15%~20%的采煤效率，限制了矸石井下充填方法的应用范围；同时，现有的矸石井下处置空间仅利用煤层开采空间，未充分利用煤层开采后上覆岩层变形产生的一系列包含垮落带、裂隙带以及弯曲下沉带中的离层区域在内的非压实区域。
矸石直接充填采煤技术
缪协兴
二○○九年七月十九日 ○○九年七月十九日
科技进展报告
主 要 内 容
一、科技攻关的背景与思路 二、充填采煤的难点与创新 三、综采工作面充填技术 四、普采工作面充填技术 五、其他相关问题的说明
科技进展报告
一、科技攻关的背景与思路
煤矸石的露天排放问题
我国现有矸石山1600余 余 我国现有矸石山 堆积量超过45亿 ， 座 ， 堆积量超过 亿 t， 占 地超过15000 hm2 。 目前每 地超过 年产矸量超过2.5亿t。 年产矸量超过 亿 。 矸石山除了占用大量的 土地资源外， 土地资源外 ，还会严重污染 空气和地下水， 空气和地下水， 甚至存在爆 炸危险。 炸危险。
科技进展报告
一、科技攻关的背景与思路
“三下”压煤问 三下” 三下 题 我国的煤炭资源
回收率仅为40%左右， 左右， 回收率仅为 左右 三下” 村庄下、 “ 三下 ”（ 村庄下、 道 路下、水体下） 路下 、 水体下 ） 压煤是 其重要根源。 其重要根源。 新汶矿区“三下” 新汶矿区 “ 三下 ” 压煤高达2.67亿吨，占 亿吨， 压煤高达 亿吨 可采储量的70%多。 多 可采储量的
科技进展报告
一、科技攻关的背景与思路
解决问题的思路
存在问题
煤矸石的排放
传统办法
露天排放 制砖等 迁村开采
实
际
效
果
占用土地、污染环境、 占用土地、污染环境、爆炸 用量少、产品质量、环保等问题 用量少、产品质量、 吨煤增加成本50元左右， 吨煤增加成本 元左右，历史与文化问题 元左右 采出率30% 采出率
科技进展报告
一、科技攻关的背景与思路
中西部矿区风积沙与黄土山
以山西为例，如能 将矿区的黄土山转移至 采空区，则可增加大量 的耕地或工农业用地。 的耕地或工农业用地。 以神东矿区为例， 把 风积山转 移至采空 区 ， 既能增加工农业用地， 又能改善地面环境。 又能改善地面环境。
煤矸石充填方法选择的专业技术分析
煤矸石充填方法选择的专业技术分析一、引言煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，大量堆积会对环境造成严重污染。
为了有效利用煤矸石，减少其对环境的影响，充填技术被广泛应用于煤矸石的处理中。
本文将重点探讨煤矸石充填方法的选择及其专业技术要求。
二、煤矸石充填技术概述煤矸石充填技术主要分为三类：井下充填、地面充填和井上下联合充填。
每种充填技术各有其特点和使用范围。
1.井下充填：将煤矸石运至井下，直接充填在采空区或巷道中。
该方法可有效控制顶板垮落，减小地表沉陷，但增加了井下运输负担。
2.地面充填：将煤矸石运至地面，集中充填在专门的场地或采空区上。
该方法减少了井下运输压力，但需要解决地表沉陷和土地复垦问题。
3.井上下联合充填：结合井下充填和地面充填的优点，将煤矸石先在地面加工成充填材料，再通过管道或运输工具送至井下采空区进行充填。
该方法综合了两种充填技术的优点，但技术要求较高。
三、煤矸石充填方法选择要求在选择煤矸石充填方法时，应考虑以下因素：1.地质条件：不同的地质条件对充填技术的要求不同。
例如，对于顶板稳定性较差的矿井，应选择井下充填或井上下联合充填，以控制顶板垮落。
2.运输条件：根据矿井的运输条件选择合适的充填技术。
若井下运输能力有限，可选择地面充填或井上下联合充填。
3.土地复垦：对于需要恢复使用的采空区，应考虑土地复垦问题。
地面充填有利于土地复垦，而井下充填则对土地复垦造成一定困难。
4.经济因素：不同充填方法的成本不同，应根据经济因素综合考虑。
例如，井下充填成本较低，但需要解决井下运输问题；地面充填成本较高，但可有效控制地表沉陷。
5.技术成熟度：根据当地经验和专业技术水平，选择成熟的充填技术。
对于缺乏经验的地区，可先进行试验研究，再推广应用。
四、专业分析报告根据对煤矸石充填技术的调查和分析，我们提出以下专业分析报告：针对不同的地质条件、运输条件和土地复垦需求，应选择合适的煤矸石充填方法。
在选择时，应优先考虑技术成熟度高、成本低且有利于土地复垦的充填技术。
矸石充填充填摘录
充填开采力学作用机理在充填体对采场围岩的支护作用方面，布雷迪和布朗在《深井充填技术》中提出以下三种充填机理：1）表面支护作用：通过对采场边界关键块体的位移施加运动约束，充填体可以防止在低应力条件下近场岩体在空间上的渐进破坏；2）局部支护作用：充填体在周围围岩压力作用下发挥了被动抗体的作用。
作用在充填体与岩块交界面的支护压力允许在采场周围发生很高的局部应力梯度。
并且已经证明，小的表面荷载对摩擦型介质的屈服区范围可能产生重大影响；3）总体支护作用：如果充填体受到适当的约束，它在矿山结构中可以起到一种总体支护作用。
也就是说，在岩体与充填体交界面上采矿所诱导的位移将引起充填体的变形，而这类变形又导致了整个矿山近场区域中应力状态的降低。
上述三种机理代表了充填体在矿山结构中不同的支护作用，即表面的、局部的和总体支护。
北京大学于学馥教授针对金川矿区采用的充填材料与充填工艺，研究提出了充填体的三种作用机理：1）应力转移和吸收充填体进入采空区，最初不受力，以后随着充填体强度的提高，具备了吸收应力和转移应力的能力，从而参与采动岩体的自组织系统和活动。
2）应力隔离机理充填体对围岩稳定的应力隔离有两种情况：隔离水平应力和隔离竖直应力。
3）系统共同作用充填体进入地下空间后，由于充填体、围岩、地应力、开挖等共同作用，特别是开挖系统的自组织机能，使围岩变形得到了有效的控制，围岩能量耗散速度得到了减缓，矿山结构和围岩破坏发展得到了控制。
目前试验研究主要得出以下结论：（1）矸石的压实过程可分为颗粒滚动、平动、破碎压实等几个阶段。
压实过程具有蠕变特征；颗粒接触从点-点接触到点-面接触过渡；当矸石破碎后又由点-面接触过渡到点-点接触，以此类推，宏观上表现为应变随压实过程呈现趋势减小，逐步波动的特征。
图2-2为文献[135]( [135]马占国.采动破裂岩体变形特性及其对地表沉陷的影响研究[D].中国矿业大学，2008.)试验得出的破碎岩体蠕变曲线。
煤矸石充填
煤矸石充填技术方案一、煤矸石充填意义：1.可以实现煤矸石不升井，减少运输费用，减少地面占地和环境污染。
2.煤矸石充填采空区实现以矸换煤，可以减少地表下沉，使对土地和建筑物的破坏降到最低，减少赔偿费用。
3.煤矸石充填采空区，减少对顶底板破坏，从而减少顶底板水的涌出，降低回采工作面水患威胁、提高回采效率、提高煤质和降低排水费用。
4.煤矸石充填采空区，将采空区底板覆盖上密实的充填体，减少瓦斯涌出，保证回采快速、安全。
5.煤矸石充填采空区，将靠近留巷段的采空区充实，可以保证充填留巷效果，降低留巷费用。
从而实现无煤柱开采，提高煤炭资源回收率，减少巷道掘进量，缓解采掘接续紧张。
&更有利于分储分运效能的发挥，有利于单轨吊系统的运行和彻底消灭井下地轨。
7.成熟、高效的充填技术可为受水害威胁的后组煤开采打下坚实的基础。
二、煤矸石充填方式的选择：㈠泵送膏体充填方式：1国外膏体充填：膏体充填技术在国外金属矿山已经有20 多年的发展历史。
世界上首次膏体充填试验是1979年在德国格伦德铅锌矿进行的。
试验成功以后，膏体充填技术在澳大利亚、奥地利、加拿大、英国、摩洛哥、葡萄牙、俄罗斯、南非、美国等国家的金属矿山得到了推广应用。
2国内膏体充填：⑴ “八五”、“九五”期间，甘肃金川有色金属公司与北京有色冶金设计研究总院合作，利用国家重点科技攻关项目“全尾砂膏体泵送充填工艺及其设备研究”，在金川二矿区建成了我国第一条主要利用洗选尾砂、棒磨砂和粉煤灰的膏体充填工艺系统，其中，水泥浆独立泵送，在井下离充填点20-30m处与集料膏体浆液混合，与水泥浆混合后的膏体充填料浆重量浓度为82%水泥用量平均280kg/m3,充填体最终抗压强度大于4MPa该套膏体充填工艺系统采用德国施维英公司生产的KSP-140HDR矿用充填泵，泵送压力13MPa充填能力100m3/h,利用自制的双轴连续搅拌机制浆，由美国霍尼韦尔公司生产的TDC-3000 型工业集散控制系统实现了计算机控制。
浅谈矸石充填绿色开采技术
浅谈矸石充填绿色开采技术摘要：介绍了煤炭资源开采带来的生态环境问题，分析了矸石充填开采技术合理性与特点，并对矸石充填技术进行了系统阐述。
最后从采充均衡理论出发，确定了采空区充填应采用部分充填法。
关键词：矸石充填，绿色开采，采充均衡1 引言煤炭资源开采导致了严重的塌陷破坏和生态环境问题，矿山开采沉陷和煤矸石的露天排放是造成破坏和影响矿区环境的主要问题根源。
矿山开采沉陷破坏了人们赖以生存的矿区生态环境，对地农及其建筑物造成了严重损害。
煤矸石的大量露天排放不仅占用大量土地、污染上壤，而且矸石的自燃会释放大量的SO2，H2S和CO等有毒有害气体，威胁人们的生产、生活安全。
利用矸石充填的绿色开采技术既可以解决煤矿生产矸石的井下处置问题，避免矸石提升上井带来的矿井运输紧张、地而环境污染和占地问题，又可以实现对地面的有效控制，保护地面建筑物安全，使矿井开采与生态环境相协调。
2 矸石充填的背景2.1 煤矿生产对环境的破坏形式矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而一旦开发建设，强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了独特的矿区生态环境问题，主要表现在以下几个方面：1)对土地资源的破坏和占用。
煤炭开采对土地资源的破坏损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。
2)对水资源的破坏和污染.煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。
同时开采还可能污染地下水资源。
3)对大气环境的污染.主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃所形成的废气。
2.2 矸石充填的合理性我国矸石排量占原煤产量的15%—20%。
按年产25亿t煤计算，矸石排量在4亿一5亿t。
减少排矸和进行矸石利用是绿色开采技术的一大任务。
我们通过优化巷道布置，多开煤巷少掘岩巷，开发煤巷护巷技术，减少矸石量。
另外，随着矸石充填液压支架、高速动力抛矸机等关键设备的矸制成功，以及矸石充填开采在邢东矿区和新汶矿区的工业性试验取得的初步成功，使得矸石充填开采的成功实施成为可能。
矸石充填工艺流程
矸石充填工艺流程一、引言矸石是采矿过程中产生的废弃物，通常被视为一种资源浪费。
然而，通过矸石充填工艺，我们可以将矸石重新利用，并解决采矿过程中的环境问题。
本文将介绍矸石充填工艺的流程及其应用。
二、矸石充填工艺流程1. 矸石处理与准备阶段在矸石充填工艺中，首先需要对矸石进行处理和准备。
这包括矸石的分类、破碎和筛分。
通过将矸石分为不同的颗粒大小，可以提高充填效果并减少资源浪费。
2. 矸石输送与堆放阶段处理和准备好的矸石将通过输送系统输送到充填区域。
在输送过程中，需要确保矸石的流动性和稳定性，以避免堵塞和倾倒事故。
一种常见的方式是使用输送带或倾倒车等设备。
到达充填区域后，矸石将被堆放成一定的高度和形状。
堆放的方式可以根据具体情况选择，例如平台堆放、台阶式堆放或倾斜堆放等。
堆放过程中需要注意保持矸石的稳定性和紧密性，以确保充填效果和安全性。
3. 矸石压实与固化阶段堆放好的矸石需要进行压实和固化，以提高充填体的强度和稳定性。
这通常通过使用压路机、振动器或喷涂固化剂等方法实现。
压实和固化的程度应根据实际需求进行调整，以保证充填体的质量和性能。
4. 充填体表面处理阶段为了进一步提高充填体的稳定性和美观性，可以对充填体表面进行处理。
这包括表面覆盖、植被种植或防护层施工等方式。
通过这些处理，可以减少充填体的侵蚀和水土流失，保护充填体的稳定性和生态环境。
三、矸石充填工艺的应用矸石充填工艺在矿山、采石场和建筑工地等领域有广泛应用。
它可以解决采矿过程中的环境问题，减少废弃物的排放，并为土地复垦和景观建设提供有力支持。
在矿山和采石场中，矸石充填工艺可以用于填平矿坑和采石场的空洞，恢复地表的平整度和景观美观性。
同时，通过充填矸石可以减少对土地资源的占用，提高土地利用效率。
在建筑工地中，矸石充填工艺可以用于填平地基，增加地基的稳定性和承载能力。
通过充填矸石可以减少对天然资源的开采，降低建筑成本，并提高施工效率。
矸石充填工艺还可以用于固体废弃物的处理和填埋。
绿色开采之建筑物下矸石充填技术的探讨与应用
展的有效途径。矸石充填开采 能较好地解决“ 三下” 压煤和其它煤柱呆滞资源 ， 并且能安全 回收常规方法无 法采 出的煤炭， 提高煤炭资源采 出 率， 实现矸石零排放 、 减轻塌 陷灾害 ， 缓解矿山压 力和岩层移动。 关键词 建筑物下 压煤开采 矸石充填 技术研 究
中图分类号 Ｔ Ｄ ８ ２ ２ 文献 标 识 码 Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５—２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ８ ３
保护煤柱为界 ， 南以 Ｆ １ ４ —１ 断层保护煤柱为界 ， 西以
Ｆ ４— １ 断层保护煤柱 为界 ， 处 于断层切 割形 成 的独立 块段 。西部 的 ３ １ １ ０ １西 工作 面 已于 ２ ０ ０ ９年 ９月初 回
岩相间 ， 厚５ ． ０ ５～ ２ ４ ． ６ １ ｍ， 平均 １ ６ ． ０ ｍ。直接底为粘土 岩， 厚０ ． ０ ３～ ０ ． １ ０ ｍ， 平均 ０ ． ０ ８ ｍ， 灰 白色 ， 遇水易膨胀 ，
工作面正常充填时执行 见六充 三充填 工艺 （ 即正 常推采到见六排 支柱时 ， 切顶排 回三排 ， 充三个空档 ） ，
七采区位 于井 田中部 ， 以北为 五采 区 ， 以南为三采
区， 以西为六 采 区 ， 东 部 为井 田边 界 ， 总 面积 约 ８ ｌ万 ｍ ， 地面位置位于泉 沟镇运 舟湖村 。地 面建筑 物主要
色， 性脆， 节理发育 ， 硬度 中等 。其下 ２ ． ５ ｍ为厚 ０ ． ０ ８ ｍ
的１ ２煤层 ， 煤质较差 。
２ ． ３ 村 庄情况
用单 一长壁后退式全充填采煤法 。工作面采用爆破落 煤、 人 工装 煤， 双链 刮板输 送 机运煤， 循 环 进 度 为 １ ． １ ｍ， 采高 １ ． ６ ５ ｍ全部充填 法管理顶 板。工作面基本 支护为 Ｄ Ｚ系歹 单体液压支柱配小方木 。
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水砂充填——水流为动力 风力充填——风流为动力 膏体充填——流体为动力
创新 与
发明
2020/2/15
1. 拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障 2. 用同一支护系统掩护采煤与充填平行作业 3. 用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力
8
综合机械化矸石 充填技术
普采工作面 矸石充填技
术
矸石 充填 开采
控制移动量
建筑物极度严重损坏：拆迁 建筑物严重损坏（局部损伤）：大修 建筑物中度损坏：中修 建筑物轻度损坏：小修 建筑物轻微损坏：不修或简单维修
理论上 需解决 的问题
2020/2/15
1. 不同矸石充填量对应的地表变形值 2. 同一矸石充填量对应的地表最大变形值
5
❖ 1. 矸石充填开采等价采高的概念
前部采煤 后部充填
2020/2/15 21
❖ 9.综采矸石充填设备配套：四机配套
采煤机、刮板输送机、充填开采液压支架、充填刮板输送机
2020/2/15
22
顶板
支架尾梁
漏土孔
吊挂链
刮板输送机
下刮板
上刮板
2020/2/15
基本顶
直接顶
充 填充黄 土
矸 石 充 填 整 体 示 意 图
23
❖ 10.普采工作面矸石充填技术
H
（1）. 经验公z式：
S1
S2
H
Hz
充充填填开开
顶板下
等价采
❖ 矸石充采采填开采岩层移沉动控制稳定性判高据
H z ≤ Hmax
Hmax——建筑物变形能承受的最大允许采高。
2020/2/15
6
2. 矸石充填开采等价采高Hz的理论计算公式：
Hz hz (k k)(H hz ) ≤ Hmax
H——实际采高； hz——充填体空顶距（充实率控制参数）； k ——初始压实系数（压实率控制参数）；
k ——残余压实系数。
矸石充填开采的 技术控制指标
充实率 hz 压实率 k
2020/2/15
7
❖（二）充填开采的难点之二
——矸石充入采空区的空间、通道与动力
技术障碍
传统办法
开采工作面不断移动 采空区顶板随采随垮 开采面与采空区隔离
充
填
系
统
充
开
填
采
面
面
普普采采与与充充填填支支护架系系统统
普普采采与与充充填填工工作作面面布布置置
2020/2/15
普采矸石充填高速动力抛矸机
24
❖ 11. 条带开采矸石充填置换煤炭开采技术
抛矸机
抛矸面实况
2020/2/15
矸石充填高速动力抛矸机
25
条带充填巷充填实况
2020/2/15
条带充填巷充填实况
采 空 区
13
❖ 4. 综采矸石充填支架比较
2020/2/15
传统放顶煤液压支架
14
❖ 4. 综采矸石充填支架比较
水平短梁
工作 面
采
多孔底卸
式输送机
空
区
综采矸石充填液压支架
2020/2/15
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❖ 5. 综采充填转载输送机
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❖ 6. 综采多孔底卸式输送机
机头链 中部 卸料孔
全高开采预计 采高1.8m
1365
普采充填预计 等价采高0.4m
280
普采充填实测 257
3.0
0.6
0.3
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
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下沉量 (mm)
0 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600
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❖ （三）应用效果实例
1. 新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测
比较项目
最大下沉量/mm 最大水平变形 /mm/m 建筑物破坏等级
全高开采预计 采高2.1m
1580
综采充填预计 等价采高0.6m
420
综采充填实测
380
3.2
0.8
0.5
Ⅱ
Ⅰ
Ⅰ
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下沉量 (mm)
0 0 -200 -400 -600 -800 -1000 -1200 -1400 -1600
“三下”压煤 条带开采 采出率只有50%左右，浪费严重
传统充填开采 没有实现规模化推广应用
解决问题的 总体思路
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技术措施
矸石直接 充填置换 “三下”
实施目标
循环利用矿区废弃物 保护矿区土地与环境 回收“三下”压煤资源
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二. 总体技术框架
矸石直接充填置换“三下”压煤总体技术框架
矸石分选与输送
条带开采矸 石充填技术
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❖ 1. 综合机械化矸石充填技术立体模型
工业广场
井上固体充填物料输送系统
建筑物下充填采煤
主 井
综合机械化固体充
副风 井井
固体 充填
填采煤工作面
物料
垂直
ห้องสมุดไป่ตู้
连续
输送
井下煤炭输送系统
系统
井下固体充填物料输送系统
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❖ 2. 配比搅拌系统
将粉煤灰、胶结料与成品矸石一起送入
距离 (m)
500
1000
1500
全高开采预计 综采充填预计 综采充填实测
综采矸石充填地表下沉曲线对比图
平均采深500m 实际采高2.1m 等价采高0.6m 采出率85%
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❖ （三）应用效果实例
2. 新汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测
比较项目
最大下沉量/mm 最大水平变形/mm/m 建筑物破坏等级
井下 地面
掘进矸石
井
下
煤流矸石
分 矸
系
统
老矸石山
投
料
系
固体废物
统
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井 下 矸 石 仓
井 下 矸 石 运 输
矸石充填置换煤
综采矸石充填 普采矸石充填 巷采矸石充填
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三. 主要技术
❖（一）充填开采的难点之一
——建立矸石充填开采岩层控制理论
岩层移动控制目标
充填技术控制目标
绝对不移动
充入与开采等量的矸石
搅拌机，加水搅拌成合格的充填料，通
过充填泵，泵送到充填位置。
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❖ 3. 矸石充填开采设备布置
煤炭运输巷道 前部采煤工作面
矸石运 输巷道 主要 采煤设备
主要 充填设备
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后部充填工作面
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❖ 4. 综采矸石充填支架比较
掩护斜梁
工 作 面
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传统综采液压支架
轮
槽
伸缩机 尾
接料 处
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❖ 7. 综采矸石充填原理
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矸石充填运输机充填工艺
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❖ 8. 综采矸石充填压实原理
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综采矸石充填压实系统工作原理
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❖ 8. 综采矸石充填压实原理
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综采矸石充填压实系统工作原理
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❖ 9. 综采矸石充填工作面井下工况
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一 • 解决相关问题的思路 二 • 总体技术框架 三 • 主要技术研究内容 四 • 主要技术特点
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一. 解决相关问题的思路
存在问题 传统办法
实际效果
煤矸石的排放
露天排放 制砖等
占用土地、污染环境、爆炸、自燃 用量少、产品质量、环保等问题
迁村开采 吨煤成本增加，历史与文化问题