2-6 部分充填开采技术
煤矿开采沉陷防治和控制技术(三篇)
煤矿开采沉陷防治和控制技术一.沉陷的防治技术途径沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑；（1）对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。
（2）开采沉陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。
1.1.1全部充填开采在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。
其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。
但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。
矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。
1.1.2条带开采根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。
由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。
从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。
但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。
1.1.3覆岩离层带充填根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。
但该技术难度大，再近一步研究。
1.1.4限厚开采根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据，确定可开采的煤层厚度，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层均不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。
但该技术采出率低，仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。
分析充填采煤技术
积在煤矿周 围的煤矸石、 粉煤灰或者是一些固体的生活垃 圾等 在
地面经过一定 的加工程序而制作成我们所 需要 的牙膏状 的浆体 ， 我们都知道 ， 在充填采煤 技术 的实施过 程中 ， 需要 同时处理 然后再采用 我们之前 设置 好的充填泵等充填 设备或者是直接采 好采 煤和 充填 的过 程 ， 两者是 相辅相成 的 ， 必须一边 进行采煤 ， 用重力加压 的方式，通过固定的管道装置直接输送到煤井之下 ，
我国 的煤炭资源储 量较 为丰富 ，其 中大部分 的查 明储量位 能够将整个 采空区都利用 充填 材料来进行充填就 显得 比较 困难
于 山西 省 、 新 疆 维 吾 尔 自治 区 以及 内蒙 古 自治 区 等 地 ， 为 了各 类 了。 所 以， 我们在应用此项技术时， 就必须要能够找到更加丰 富而
一
１ ． １ 采煤能力与充填能力能否相适应的问题
边进行 充填 ， 任 何一个环节停下来 ， 另一个环节就 不能正常进 适 时的对煤层的采空区进行 充填 的一种开采方法 。 那么， 此种方法主要有这样 的几个特点 ：
行 了，所 以，采煤和充填这两个 过程 就共 同的回组成 了一个循 环， 也就一起决定了矿井的开采进度 。
１ ． ２ 充填材料的供应 问题
是制 约着 此项 技术能 否发挥足够 作用 的一个重要 的 限制 因素 ，
一
灰等固体废弃物 ， 其材料 的品质普遍都 比较差 ， 充填 的质量波动
一
在进 行充填采煤技术 的时候 ，材料 能否得到及 时的供 应也 也 很 大 。 般 的膏体充填系统是 由这样三个部分所组成 的： 配料制浆
充填开采技术方案
充填开采技术方案山西柳林鑫飞下山峁煤业有限公司二○一三年四月十九日充填开采技术方案为了解决我矿压煤和边角残煤等资源开采问题，提高资源回收利用率，减轻地表沉陷，减少耕地占用和村庄搬迁，根据《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国矿产资源法》、《中华人民共和国循环经济促进法》等法律法规的要求国能煤炭[2013]19号关于《煤矿充填开采工作指导意见》的文件精神，结合我矿矿区范围内地质环境条件、地质灾害类型及实际开采建设情况，特制定了此方案。
一、成立领导组织机构组长：李朴副组长：成小平组员：刘兔有李雷平成冬海李艳军张鹏任志强薛彦龙王升升闫峰王冬冬郭荣飞张志斌办公室设在生技科，由刘兔有兼任办公室主任，具体负责我矿充填开采技术的资料收集、整理等准备工作。
二、充填开采技术的指导思想和主要目标（1）指导思想贯彻落实科学发展观，以建设绿色生态和谐矿区为目标，以科技进步为支撑，以“三下”压煤地区和环境敏感地区为重点，加强政策引导，强化规范管理，因地制宜，不断创新，大力推广充填开采技术，促进安全有保障、资源利用率高、环境污染少、综合效益好和可持续发展的新型煤炭工业体系建设。
（2）主要目标通过充填开采、以矸换煤，为我矿“三下”压煤和边角残煤等资源回收创造安全生产条件。
资源节约效果逐步显现，实施充填开采的“三下”煤炭资源，中厚煤层采区回采率达到 85%以上，薄煤层采区回采率达到 90%以上；对留设煤柱和边角残煤实施以矸换煤开采的，回采率达到 70%以上。
矿区生态环境明显改善，地面基本实现无矸石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有效控制，地下水系和地面生态环境破坏程度大幅度降低。
三、充填开采技术的实施要求（1）科学规划充填区域。
我矿应通过科学论证，努力扩大充填范围，在确保生产安全和保护地面生态环境的前提下，实现“三下”压煤和各种保安煤柱、边角残煤等煤炭资源的充分回收。
充填区域的选择及充填开采方案应与土地复垦方案、矿山地质环境保护与恢复治理方案有机结合。
采场充填技术措施
采场充填技术措施一、引言随着矿山开采深度的增加以及社会对环境保护意识的提高，对于矿山采场回填及充填采矿安全在矿山企业生产中越来越多的得到重视与应用，并且有进一步的发展和扩大应有的趋势。
一方面，充填采矿能够适应于各种复杂多变的矿体赋存条件，最大限度提高矿石的回采率和降低采矿贫化，有效控制地压活动和确保采矿生产的安全，保护地表不遭受破坏和维持既有的生态环境。
另一方面对于采场充填技术与充填施工安全也有相当的要求，既要保证充填效果又要保证充填施工的安全。
可以说，充填效果的好坏以及充填施工的安全在很大程度上关系到充填采矿使用的成败，所以说在进行充填时，应采用多种措施，既要确保充填效果的到位又要保证施工安全，下面就此问题进行分析与论述。
二、工程慨况由于本铁矿-2302采场开采工作已经结束又已具备充填条件，公司研究决定对2302采场进行采场充填。
主要采用尾砂充填技术管理采空区顶板，在每一条充填巷道掘进到预定位置，更换巷道支护后，对该巷道进行充填作业。
三、充填工程量根据2302采场开采及档浆墙布置的具体情况，估算2302采场工作面及附属巷道的充填工程量如下：主采场高度估约12m,附属巷道高度估约2.6m.主采场：347m2×12m=4164 m3附属巷道：190 m2×2.6m=494 m32306采场汇总充填量：4164 m3+494 m3=4658 m3四、采场充填工安全操作规程（一）、注意事项1.充填工作开始前，必须把浅采采场内的设备、材料、工具清理干净，存放安全地点。
2.充填前必须检查了解采场顶板护顶矿柱情况，对整个采场的安全情况，要心中有数，采场一切准备工作合乎要求时，方准充填。
3.采场的软胶管要捆牢，固定在支架上；移动胶管时必须两人以上操作，不准单人盲目操作。
4.充填采场必须有足够的照明，禁止无照明作业和冒险作业。
5.充填前先检查井下管路是否完好，如有问题立即进行处理。
6.充填开始前首先检查上下联系所使用的信号、电话是否灵敏可靠，并询问好充填搅拌站和充填采场的准备工作是否就绪，一切正常后方可发出充填开车信号。
充填采煤技术在煤层开采中的技术要点
充填采煤技术在煤层开采中的技术要点摘要：目前，随着经济发展，国内充填采煤情况来看，主要原理是通过使用各类充填材料将采煤工作面采空区中的岩层进行有效控制，按照充填动力的不同，充填采煤技术有不同的类型，不同的充填采煤技术也有着不同的优势与不足。
不论采取何种充填采煤技术，均可以对工作面支撑压力表现出的矿压显现产生较强的缓和效果，特别是对巷道维护情况可实现有效改善，最大限度的降低地表出现的下沉与变形，有效提升煤矿采出率，对于地表面的水体、建筑物等可实现较好的保护。
从当前充填采煤技术在我国的应用来看，可使用到充填材料也相对较多，例如，矸石、河沙等均可以作为较好的充填材料。
因此，对充填采煤技术在煤层开采中的技术要点进行分析有着较为重要的意义。
关键词：充填采煤技术；煤层开采；技术要点引言在开采过程中，如果应用的采煤技术与采煤方法存在不合理之处，将会使得煤炭资源的开采效率与开采质量较低，不仅不利于企业经济效益的提升，还会浪费煤炭资源。
以内蒙古昊盛煤业有限公司为例，对煤炭企业在煤层开采中应用充填采煤技术时的技术要点进行深入探讨。
1充填采煤技术的发展概述充填采煤技术迄今已经有百余年的发展历史，在该历程中，业内人士从理论深化、经验积累、技术升级等多个方面着手，做出深入的探索，因此充填采煤技术的应用水平取得显著的提升。
但煤矿事业的发展环境日新月异，加之现场环境的特殊性、复杂性等层面的原因，充填采煤技术在部分煤矿工程中存在适用性不足的问题。
此时，如何在既有技术的基础上予以突破成为业内人士重点关注的内容。
我国在充填采煤技术应用领域存在多种细分的形式，常见有膏体充填采煤技术、矸石充填采煤技术等。
2煤层开采过程中应用充填采煤技术需要关注的技术要点2.1 充填采煤技术中的膏体充填通过相关调查可知，目前我国的各煤矿企业在煤层开采时应用膏体充填采煤技术的频率相对较高。
充填采煤技术中的膏体充填主要是指：工作人员将煤层周围的废弃物，例如煤渣、碎石、黄土等材料有效混合，将混合的废弃物以一定的比例制作成黏液体，这种充填材料具有膏状特征，在应用过程中可以通过重力直充、重力式增压等方式充填到采空区。
充填开采技术方案
矿区生态环境明显改善，地面基本实现无矸 石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有 效控制，地下水系和地面生态环境破坏程度 大幅度降低。
技术实施要求
1，科学规划充填 区域 2，切实保护村庄、农 田 和地下水
3，稳步开展禁采区充 填试采
应通过科学论证，努力扩大充填范 围，在确保生产安全和保护地面生 态环境的前提下，实现“三下”压 煤和各种保安煤柱、边角残煤等煤 在人口密集地区的村庄下采煤，经论证 炭资源的充分回收。充填区域的选 不宜搬迁村庄的，要采用充填开采方式， 择及充填开采方案应与土地复垦方 保障居民正常生产生活。在耕地特别是 案、矿山地质环境保护与恢复治理 经论证充填开采能够保证达到地面安全保护 基本农田保护区下采煤，要做好规划和 方案有机结合。 规定的禁采区域，经省级及以上煤炭行业管 设计，确定充填开采区域衔接顺序，避 理部门会同有关部门批准后可进行充填试采。 免地表二次治理。在需要保水开采的区 试采过程中，必须加强对应区域的地表变形 域，可采用充填开采方式，避免煤炭开 观测，及时调整充填参数，确保原禁采区设 采破坏地下水及含水层 立目标不受影响
技术实施要求
4，选择合理的 充填材料 5，充分利用煤 矸石 6，优化充填工 艺
充填材料必须对地下水无污染，凡 对地下水水质有影响的，必须预先 新建煤矿不再设立永久性地面矸石山， 进行无毒、无害化处理，避免充填 临时周转堆存的煤矸石要制定综合利用 材料污染地下水及含水层。要多渠 方案，重点用于保安煤柱、边角残煤置 道收集各种充填材料，鼓励充填材 井下充填开采应采用机械化充填装备，减 换开采和建筑材料生产。鼓励煤矿在井 料选择与建筑垃圾处理、河道清淤、 轻从业人员劳动强度，加强安全管理，保 下进行毛煤预排矸或建设井下选煤系统， 沙漠流沙治理等相结合 证充填效果。具体充填工艺结合矿井煤层 矸石直接在井下用于充填开采，减少提 赋存条件、充填材料种类及可获得性统筹 升能耗和无效运输。煤矿要根据年矸石 考虑 固体废弃物排放总量，统筹安排煤柱留 设、充填开采区域布置和采区接替，为 实施充填开采创造有利条件
充填采矿法简介
第十二章充填采矿法§1 充填采矿法概述一、充填采矿法特点：凡是随着回采工作面的推进，逐步用充填料充填采空区的方法叫做充填采矿法。
充填采矿法也将矿块划分为矿房和矿柱两步骤回采，先采矿房，后采矿柱。
矿柱回采可用填法，也可以考虑用其他方法。
矿房的回采是采一分层，把矿石运出，随后充填这一层，然后再采一层，再充填一层。
依此循环，直到到全矿房采完为上。
一采一充或两采一充。
二、充填采矿法的发展情况充填采矿法在国内外金属矿山应用的历史悠久，古代就用采掘的废石留在采空区的办法来采矿，发展到现在的机械化作业的充填采矿法。
（1）国内情况充填采矿法在金属的矿山应用情况也是变化的，有起有落，开始应用的比较多，后来减少了，现在又兴盛起来。
目前仍然有日益增加的趋势。
全国约有20多个冶金山采用了充填法，不是今年的统计数字。
[参考资料] ①我国的红透山铜矿、凤凰山铜矿、铜录山铜矿、焦家金矿、凡口铅锌矿、湘潭锰矿、黄沙坪铅锌矿等都使用充填采矿法。
②③国内使用充填Array法的历史情况1）解放时期——我国仅有少数几个冶金矿山采用干式充填采矿法、水砂，胶结充填法还没有用过。
2）大跃进期间——各种高效率的采矿方法在冶金矿山中大力推广，有些原来采用干式充填采矿法的矿山，改用了其他方法，故充填法比重急剧下降。
3）1964年——我国凡口铝锌矿开始使用胶结充填法。
4）1965年——我国某矿山南矿由于采空区的面积过大，发生地压活动，故开始了尾砂充填空区的试验。
后来其他矿又进行了胶结充填法试验。
5）1966年——湘潭锰矿第一期扩建设计，采用3水砂充填壁式采矿法。
1969年投产，用到现在，对防止内因火灾取得了较好效果。
6）1967年——黄沙坪铝锌矿采用了干式充填采矿法，同年铜矿也曾试验采用充填法。
7）从1967年以后，相继有：托里络矿、柏坊铜矿、红透山硐矿，凤凰山铜矿，铜录山铜矿等矿山采用了充填法。
到目前为止，全国约有20多个冶金矿山全部或部分地采用了充填采矿法。
控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究
控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究发布时间：2022-07-22T02:10:50.216Z 来源：《工程建设标准化》2022年6期作者：杨荣[导读] 在煤矿开采过程难免会遇到地质沉陷问题，对周围建筑物的稳定性、自然生态环境会造成严重影响。
杨荣（身份证号码：******************）摘要：在煤矿开采过程难免会遇到地质沉陷问题，对周围建筑物的稳定性、自然生态环境会造成严重影响。
在我国社会经济持续发展的背景下，对煤炭资源的需求量与日俱增。
为保证煤炭开采的安全性，提升开采效率，需要采取科学有效的技术来控制煤矿开采沉陷问题。
基于此，开展控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究就显得尤为必要。
本文对当前我国煤矿开采中产生沉陷技术概念和原理进行分析，并对如何控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术进行讨论，希望能够给相关从业人员提供思路。
关键词：控制；煤矿开采沉陷；充填开采技术前言煤层经过开采之后，地表会发生不同程度的位移，关键层就会充分体现控制功能，一旦失去控制效果，就极易引起地面沉陷。
需对关键层进行有效保护，保证关键层的稳定性和牢固性，才能避免发生煤矿开采沉陷。
而部分充填开采技术的主要应用机理为：在煤矿开采过程中，先对覆盖层的关键层具体位置进行分析判断，然后研究其发生破碎的特点，按照分析结果，合理设计条带开采，最后和其他部分充填开采技术相互结合，保证关键层的稳定性和煤矿开采的安全性。
因此，在煤矿开采沉陷中应用部分充填开采技术是可行的。
1煤矿开采沉陷造成的危害煤矿开采沉陷指的是在煤矿开采中，原有地质结构被破坏引起的地质沉陷问题，此种问题对地面建筑物会造成较大程度的破坏。
在煤矿开采之前，通常需要将地面建筑全部或者部分拆除，以避免发生煤矿开采沉陷问题，此种做法会大幅度提升煤矿开采的成本。
此外，煤矿开采沉陷也会对周围的自然生态环境造成不同程度的影响，如果情况严重，甚至会引起地下水渗漏问题，引起不必要的安全事故。
煤矿特殊条件开采暂行管理办法
山西省煤炭工业厅煤矿特殊条件开采暂行管理办法晋煤行发（2014）1561号第一章总则第1-1 条为巩固我省煤矿企业兼并重组整合成果，进一步加强我省煤矿资源管理和利用，促进煤矿企业安全发展、科学发展和可持续发展，根据《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》（国家发展和改革委员会令[2012]第16号）、《生产煤矿回采率管理暂行规定》（国家发展和改革委员会令[2012]第17号）以及《煤矿安全规程》，特制订本办法。
第1-2 条本办法所称的煤矿，是指在山西省境内证照齐全、合法有效并完成煤矿生产能力登记公告的生产煤矿，建设煤矿涉及有关内容的按照批准的设计严格执行。
第1-3 条本办法所称的特殊条件开采，是指“三下开采、蹬空开采、边角煤开采、旧采空区复采”等。
第1-4 条鼓励煤矿企业在安全、合理、经济的前提下，进行特殊条件采煤，提高资源回收率。
鼓励煤矿企业开展特殊条件开采技术研究，采用适宜特殊条件开采的技术、工艺。
第1-5 条煤矿企业进行特殊条件开采必须编制技术方案或设计并制定针对性安全技术措施，按规定报批或备案，有关部门对特殊条件开采的可行性应进行充分论证。
第1-6 条禁止使用炮采等落后采煤工艺；水文地质条件复杂及以上、煤与瓦斯突出、自燃发火严重的矿井不得进行特殊条件开采。
第1-7 条进行特殊条件开采必须坚持集约生产，原则上在原批准的采煤工作面个数基础上，新增加的特殊开采工作面不超过一个，且矿井必须满足通风、排水、运输、供电、避灾等安全生产需要，并符合《煤矿安全规程》及其他规定。
煤矿必须按照登记公告能力组织生产，不得因增加特殊开采工作面超能力生产。
第1-8 条煤矿企业进行特殊条件开采，储量管理及回采率符合有关规定，设计应按有关要求确定合理的回采率，同时必须遵守《煤矿安全规程》及其他规定。
第二章“三下”开采第2-1 条“三下”开采必须严格执行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》、《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》的各项条款。
矿山充填技术
矿山充填技术进入工业社会以来，人类对能源的需求日益增大。
矿山中蕴含着大量能源物质，特别是煤炭，我国未来的发展对其的依赖还很巨大。
矿山开采在带来矿产资源的同时，也是诱发地质灾害和污染环境的直接因素。
其中最为突出的就是地表沉陷。
矿山充填是治理开采沉陷的有效手段，国内外学者对其进行了大量研究，提出了许多行之有效的方法。
自20世纪50年代以来，我国矿山充填技术的发展大致经历了四个阶段：50年代为废石干式充填的全盛时期；60年代发展应用分级尾砂水力充填、碎石水力充填和混凝土胶结充填；70～80年代广泛应用以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填技术；90年代全面发展了全尾砂胶结充填、块石砂浆胶结充填、碎石水泥浆胶结充填和膏体泵压输送胶结充填等新技术，促进了我国采矿技术的进步和采矿工业的发展。
进入21世纪，矿山开采将转向深部矿体、“三下矿体”以及其它复杂难采矿体。
地压控制问题将日益突出，并成为深部高效、安全作业的主要障碍。
胶结充填是深部及复杂应力环境下地压控制的有效途径之一，因此，充填采矿法和充填工艺技术越来越受到人们的重视，且在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与进步。
一方面通过对充填材料和充填体物理力学性质的认识，研究开发来源广泛、成本低廉、便于制浆和输送、充填体强度高的新型充填材料；另一方面，通过对充填体力学作用机理的探讨，结合采矿作业要求，研究新的充填工艺和方式。
在此基础上，结合现代矿山充填技术发展的趋势，逐渐形成了似膏体充填新思想，研究了一种新的充填技术—似膏体充填新技术。
1矿山充填技术的应用概况目前在中国应用的充填工艺主要有分级尾砂充填、全尾砂胶结充填、废石胶结充填、膏体泵送胶结充填、磨砂胶结充填、赤泥胶结充填、高水固化胶结充填、少量的天然砂胶结充填和干式充填。
1.1分级尾砂充填分级尾砂充填工艺是我国应用最为广泛的充填工艺，绝大部分充填矿山均建有分级尾砂充填系统，包括分级尾砂胶结充填和非胶结充填。
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充填工作面不需布置专用充填巷道和钻孔，工程量较 小，充填工艺简单，冒落区易于充填，充填效果好。
（2）缺点： 工作面必须采用仰采，充填与采煤相互干扰，工作面 脱水隔离设施复杂。
二、部分充填开采的分类 条带开采冒落区注浆充填——冒落条带一次集中充填
冒落条带一次集中充填工艺的方案：
条带开采顺序由低向高开采，先采完较低条带，对较 低条带进行封闭；利用较高的相邻条带机巷施工充填 钻孔向已开采条带冒落区进行注浆充填。
三、部分充填开采工程实例 1、长壁开采冒落区注浆充填——适用条件 长壁冒落区注浆充填适用条件为：
①煤层或开采分层倾角为5°~10°，厚度2m~3m。 ②顶板岩层具有良好的破碎特性和规则的垮落性。
③长壁工作面长100m~300m，仰斜作业。
三、部分充填开采工程实例 2、离层区注浆充填——淮北刘店煤矿1044工作面 刘店煤矿1044工作面为该矿首采面。工作面沿走向 布置，俯斜开采。1044工作面长150m，推进总长 500m，储量约为45万t。煤层倾角9～20º ，平均采高 3.0m，平均采深618m，松散层厚度350m。
2
5
三、部分充填开采工程实例
1044工作面采后地面村庄水平变形值超过Ⅰ级与Ⅱ级损坏的区域
1044
注：图中实线区域为超过Ⅰ级破坏的地面村庄区域 图中虚线区域为超过Ⅱ级破坏的地面村庄区域
三、部分充填开采工程实例
2#注浆孔
侯 楼
1#注浆孔
地面注浆钻孔平面位置
三、部分充填开采工程实例
+30
ZK1
ZK2
三、部分充填开采工程实例 1、长壁开采冒落区注浆充填——充填系统
tailing fly ash
cement
water slurry tank binding mixture tank binding mixture pipeline
backfill pipeline
long wall
三、部分充填开采工程实例 1、长壁开采冒落区注浆充填——地面充填站
J. Palarski
Bore-holes location along the railways
Institute of Mining Technology Dep. of Mining and Geology TU, Gliwice
J. Palarski
二、部分充填开采的分类 3、离层区注浆充填 覆岩离层注浆的基本 原理是：利用岩层移动 过程中覆岩内形成的离 注浆孔 层空间，从地面布置钻 孔将充填料浆液高压注 保护层 入离层空间，使浆液与 裂隙带岩体黏结成整体 采空区 ，对离层空间的上覆岩 层形成支撑从而减缓它 的移动往地表传播。
表土层 主关键层
煤层 分区隔离煤柱
二、部分充填开采的分类 分区隔离注浆充填——适用条件 覆岩中存在典型主关键层
分区隔离注浆充填——关键问题 合理采宽确定
合理留宽确定
三、部分充填开采工程实例 1、长壁开采冒落区注浆充填——波兰上西里西亚煤田 上西里西亚煤田开采地质条件较复杂：煤层厚度不 稳定，有煤和瓦斯突出危险，煤层埋藏深，地热条件 复杂。开采煤层平均厚2.3m，平均开采深度为550m ，最大开采深度超过1000m。多数煤层瓦斯含量高， 易自然发火，深部开采常出现冲击地压现象。 自1975年在采空区水沙充填基础上，上西里西亚煤 田成功试验长壁开采冒落区注浆充填采煤法，对波兰 煤矿的开采实践产生了重大的影响。
工作面
地面村 庄
地面
下沉 /mm
1000
倾斜 /mm· m-1 走向 倾向 3.5 4.5
曲率 /mm· m-2 走向 倾向 0.024 0.052
水平移动 /mm 300 500
水平变形 /mm· m-1 2.2 5
走向 倾向 走向 倾向
1044
村庄
1000
3
4.5
0.022 0.052
250
350
3 τ0 (1 - n) ρg nd
(1)
Q
ρg h1 h 2 3 1 4 δ 3 δ I s 2 2N η
(2)
POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH
PROF. JAN PALARSKI
System for Pneumatic Injection of Fly Ash in the Coal Mine
2 减沉开采技术
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 开采引起的地表沉陷规律 开采沉陷对地面建筑物的影响 减少开采沉陷影响的技术措施 条带开采技术 充填开采技术
2-6
部分充填开采技术
2-6
部分充填开采技术
一、部分充填开采概述 二、部分充填开采的分类
三、部分充填开采工程实例
一、部分充填开采概述 1、部分充填开采的概念
1044工作面对应地表位置为侯楼村和矿区铁路，村 庄内总户数约410户，总人口约1660人。砖木结构房 屋约占58 %。迁村费用测算约为8000万元。
三、部分充填开采工程实例 2、离层区注浆充填——井上下对照
侯 楼 村 杨 子 营 村
三、部分充填开采工程实例
工 作 面 采 后 地 表 下 沉 等 值 线 图
地表 表土层
主关键层
煤层 充填体 充填体
二、部分充填开采的分类 1、采空区条带充填
短壁工作面（充填） 充填条带 长 壁 工 作 面 短壁工作面（不充填） 短壁工作面（充填） 短壁工作面（不充填） 短壁工作面（充填） 短壁工作面（不充填） 短壁工作面（充填）
（ ）
1 3 2 5 4 7 6
充填条带
充填条带
MIXERpumpWATE Nhomakorabea SILO
ROCK AGGREGATE SILO (<40mm)
INSTRUMENTATION AND CONTROL
SLURRY SILO
HOPPER
TO UNDERGROUND
三、部分充填开采工程实例 1、长壁开采冒落区注浆充填——充填工艺
三、部分充填开采工程实例 1、长壁开采冒落区注浆充填——评价 与垮落法相比，上西里西亚长壁开采冒落区注浆充 填采煤法充填率一般为30%~40%，可以减少地面沉 陷50%左右；而传统的采空区水沙充填采煤法充填率 一般大于70%，其地表变形的参数比垮落法减少约 70%-80%。 采用长壁开采冒落区注浆充填采煤法的采空区内一 般不会出现自然发火，很少发生冲击地压，改善了通 风问题。 缺点是需要建立井下和地表的充填系统，需要一定 水泥作为黏结剂，因此提高了注浆充填成本。
二、部分充填开采的分类 3、分区隔离注浆充填 该方法仅在不充分开采时减沉效果较好；若开采区 域达到充分采动状态，在充填效果较好情况下减沉 率可达到50%左右，有时候仍无法满足减沉要求。 提出分区隔离注浆充填开采技术。
表土层
表土层 主关键层
主关键层
煤层 分区隔离煤柱
煤层 分区隔离煤柱
离层区充填体+关键层+分区隔离煤柱
部分充填开采，是相对全部充填开采 而言的，其充填量和充填范围仅是采出 煤量的一部分，它仅对采空区的局部或 离层区与冒落区进行充填，靠覆岩关键 层结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆 岩控制开采沉陷。全部充填的位置只能 是采空区，而部分充填的位置可以是采 空区、离层区或冒落区。
一、部分充填开采概述 1、部分充填开采的实质
a
（ ）
b
长壁条带充填开采
短壁间隔条带充填开采
二、部分充填开采的分类 2、冒落区注浆充填
长壁冒落区注浆充填技术
冒落区注浆充填
条带冒落区注浆充填技术
房柱冒落区注浆充填技术
二、部分充填开采的分类 条带开采冒落区注浆充填 在建筑物压煤条带开采情况下，通过地面或井下 钻孔对采出条带已冒落采空区实施注浆充填，充 填破碎矸石空隙，加固破碎岩石，使得采出条带 冒落区重新发挥承载作用，有效减轻留设煤柱及 其上方一定范围内岩柱上所承受的载荷，使得煤 岩柱的压缩变形减小，从而减缓覆岩移动往地表 的传播，减小地表移动变形值；同时利用充填材 料与冒落区内矸石形成的共同承载体来缩短留设 条带的宽度，以达到提高资源回采率和降低充填 成本的目的。
部分充填采煤法与全部充填采煤法本 质区别是：前者完全靠采空区充填体支 撑上覆岩层控制开采沉陷，而后者靠覆 岩关键层结构、充填体及部分煤柱共同 支撑覆岩控制开采沉陷。其特点在于， 可以采取垮落法的回采方案，创造一些 与其他开采技术相结合的新型充填开采 技术。部分充填开采技术的研究必须结 合采动岩层移动规律。
Flow of Slurry Through the Roof Fall Materials in Longwall – Vertical Cross-Section
Grouting mixture Gob area
Tailgate
Grouting (flow) condition:
I
n4 (1 n)2 d2
二、部分充填开采的分类 条带开采冒落区注浆充填——随冒随充
随冒随充工艺的方案：
（1）把充填管道布置到采煤工作面冒落区底板，充 填管随工作面推进拖动前移，在顶板冒落矸石未压实 之前把非胶结性粉煤灰充填料浆压入矸石空隙。
（2）在相邻工作面巷道布置钻孔，在工作面后方冒 落区注浆。
二、部分充填开采的分类 条带开采冒落区注浆充填——随冒随充
-317
-460 -500 -540 -580 -620 -660
1044工作面切眼 1044工作面停采线
地面注浆钻孔沿煤层倾向位置
二、部分充填开采的分类 按部分充填的位置与充填时机不同
采空区条带充填技术
部分充填
冒落区注浆充填技术
离层区注浆充填技术
分区隔离注浆充填技术
二、部分充填开采的分类 1、采空区条带充填 采空区条带充填技术原理是：采用条带充填体 置换条带开采留设的煤柱，只要保证未充填采空 区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距，覆 岩主关键层保持稳定不破断，且充填条带能保持 长期稳定，就可有效控制地表沉陷。