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、
袋式除尘器、除铁器、胶带输送机、刮板输送机和矸石成品料仓等设备及设施构成。
2.膏体搅拌制备系统：主要由间隙式强制双卧轴混凝土搅拌机、倾斜皮带输送机、煤矸石仓、胶结料仓、粉煤灰仓、胶结料螺旋给料机、粉煤灰螺旋给料机、供水泵、称量斗和收尘袋等设备及设施构成。
3.膏体泵送系统：主要由充填泵、料浆缓冲斗、充填管及其配件、管道压气清洗组件和沉淀池等设备及设施构成。
4.工作面采煤及隔离充填系统：主要由充填液压支架、采煤机、刮板输送机、胶带输送机和辅助隔离设施构成。
地面充填工艺系统的监测与控制实现了无人值守自动化控制，主要设备有控制柜、动力柜、计算机（工艺流程控制程序和设备工作控制程序）、传感器和摄像头构成。
图1 地面自动化控制系统硬件结构图
（五）充填工艺流程
充填工艺流程是一个先将矸石破碎加工，然后把矸石、电厂粉煤灰、胶结料和矿井水等物料按比例混合搅拌制成膏体浆液，再通过充填泵把膏体浆液输送到井下充填工作面，充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭采空区空间的过程（充填工艺的流程如图2所示），整个过程分为矸石破碎、配比搅拌、管道泵送和充填体构筑等四个基本环节。
煤矸石
图2 岱庄煤矿矸石膏体充填工艺流程网络图
图3 岱庄煤矿矸石膏体充填工艺流程系统图
（六）生产效率及开采成本
1.生产效率
2010年1月，第一个膏体充填工作面进行工业性充填试
验。截止到2010年8月31日，已安全充填回采村庄条带煤柱167.8m，累计充填膏体4.9万m3，置换出原煤6.6万t，消耗矸石1.8万m3。经过近半年的摸索试验，现已达到熟练阶段；自下半年开始，在膏体充填队编制仅72人的情况下，月单产已达到1.5万t以上。
三、充填效果分析
在矸石膏体充填开采过程中，工作面面后采空区充填接顶率达到了95%以上，面后充填区顶底板最大移近量仅为11mm，工作面及超前段均无矿压显现，地表岩移观测站采集数据变化很小，地面建筑物损害甚微，达到了预期保护效果。
四、关键技术与创新点
（一）为确保膏体泵送性能的可靠性，我们先后进行了200多次配比实验，优化改进了骨料粒度、材料配比参数，使膏体料浆质量浓度达到70 %以上，泌水率控制在3%以内，料浆基本不沉淀、不泌水、不离析，稳定性强，可泵送性能好，充填密实程度高，充填体压缩率低，安全有保证。
（二）自主研制应用了国内第一套机械隔离充填支架，实现了工作面后待充填区顶板支护和充填隔离的机械化。
（三）自主研制应用了充填管路放浆、隔断控制和工作面布料管换向闸阀，实现了充填系统应急放浆液压操作控制、分区隔断故障处理以及工作面布料管快速对接。
（四）自主研制应用了充填管路压力监测装置，对充填管道不同区段的膏体压力实现了实时监测，为分析判断管路故
障提供了可靠依据。
（五）充填系统选用德国普茨迈斯特混凝土泵有限公司制造的KOS25100HP型工业泵，总装机容量为2×400kW，在泵送最大颗粒为25 mm的可泵送的混合物料时，可持续保持120m3/h的排量和11MPa的压力；最大排量为150m3/h，最大压力为12Mpa,设计最大泵送距离为5.6Km 。该设备的主要特征是采用S摆管将输送缸和出料管联接，可泵送大颗粒（可达输送缸直径的2/3）、高粘稠度混凝土料浆。
（六）充填工艺系统的监测与控制实现了无人值守自动化控制。
（七）探索、总结了一套安全可靠、可操作性强的充填管道堵塞事故预测与防治技术措施。
五、技术经济与社会效益分析
（一）技术经济分析
1. 按照2351膏体充填工作面今年8月份的生产效率测算，膏体充填开采工作面单产能力可达到20万t/a。根据我矿2351膏体充填工作面的生产情况，为了进一步提高膏体充填开采产量，我矿现正在掘进准备第二个膏体充填工作面，即2352膏体充填工作面，该工作面有效推进长度1250m,倾向长度180m,可采储量82万t，预计今年12月中旬可掘进完毕，2011年一季度具备生产充填开采条件，届时矿井将实现两个充填面交替生产，充填开采产量可达到40万t/a，增加产值
2.15亿元，经济效益3000万元。
2.矸石膏体充填开采技术在岱庄煤矿成功实施后，村庄条带煤柱得到解放，可增加矿井可采储量900万t。同时，根据建筑物下压煤开采设计，矿井630和730两个新开拓采区若采用传统条带开采，可采储量不足270万t；而采用长壁工作面膏体充填开采，可采储量可达1170万t，多回收煤炭资源900余万吨，实现村庄压煤全采，而且比条带开采地面建筑物破坏程度小。按照矿井年产原煤220万t，储量采用1.3的富裕系数计算，延长矿井服务年限6年。
（二）社会效益分析
岱庄煤矿实施建筑物下矸石膏体充填开采项目后，社会效益十分明显：
1.矿井每年可增加可采储量40万t，缓解矿井资源匮乏的局面，有利于企业可持续发展的实现。
2.每年消耗矸石25万t、电厂粉煤灰8万t，计划第一步将在10年内把矿井矸石山和电厂粉煤灰作为膏体材料消耗掉，并实现零排放，消除矸石和粉煤灰对地面环境的影响，减少土地占用；计划第二步在10年以后把城市建筑垃圾作为填充物消耗掉，减少城市环境污染，加强了城市环境保护，实现绿色开采。
3.像630和730两个新开拓采区，将原设计的条带开采改为充填开采，即可多回收煤炭资源又可实现地面甚微程度塌陷面积开采，矿区每年减少地面塌陷面积260亩，有利于缓解
工农关系，有利于和谐社会发展。
4.可增加就业岗位，有利于社会稳定。
六、项目投资情况
岱庄煤矿矸石膏体充填系统设计能力150m3/h，系统工作压力12 MPa，充填系统建设费用概算分矸石破碎、配比搅拌、管道泵送、检测控制、土建工程、其它配套工程等部分，并考虑了设备安装费用和不可预见费用。投资情况如下：
1、充填系统设备费6214.0万元，详细概算见表1；
2、充填系统建设材料费1120.5万元，详细概算见表2；
3、充填系统建设其它配套工程费456.0万元，详细概算见表3；
4、充填工作面主要设备费用：预计需要投入1524.0万元。
5、按照1、2、3三项和值的10 %考虑设备安装费用，5 %为不可预见费用，则总投资概算为10483.5万元，详细概算见表4。
八、技术经济与社会效益分析
(一) 技术经济分析
1、膏体充填成本概算
1）充填材料费用预算
（1）材料预算价格
膏体充填使用的煤矸石由破碎系统生产，其费用折算在电费及系统设备折旧费内。充填制浆用水由自建井抽水，其费
用也折算在电费及系统设备折旧费内。
粉煤灰一半用本矿电厂的，不计算费用，另一半来自矿外电厂，按照粉煤灰到充填站价格c f = 30元/t 。充填中使用的胶结料到充填站的价格为c c = 340元/t 。
需要指出的是充填用水来自矿井排水，在充填系统投资折旧与电费中体现，此处没有计算。
（2）膏体充填材料用量与材料费
根据目前采用岱庄煤矿煤矸石作为骨料的充填材料的试验成果，初步确定的充填材料用量情况如下：
矸石用量W g 840 kg/m 3； 本矿粉煤灰用量W f1 200 kg/m 3； 矿外粉煤灰用量W f2 200 kg/m 3； 胶结料用量W c 175 kg/m 3； 水用量W w 425 kg/m 3。
根据前面材料预算价格，计算得到膏体充填直接材料费用为：
c c f f W c W c C ?+?=21
= 30 ? 0.2 + 340 ? 0.175 =65.50 （元/m 3）。 2）充填系统固定资产折旧费用
从前面的建设费用概算中可以看出，设计的充填系统特点是土建等费用少，考虑到土建等费用少，在固定资产折旧计算中都按设备费计算。关于充填支架，普通工作面也需要使用，
只按支架总费用的1/3计算充填支架较之普通支架的增加部分。采煤机与运输机与普通工作面一样，没有增加费用，在此不予计算。
取设备折旧时间为T =10年，设备残值I c 取5 %，即I c = 0.05I 。第一年按照一个充填工作面考虑，计划完成充填采煤量10万t ，合充填量7.3万m 3；以后按照二个充填面考虑，每个充填工作面年产量30.8 万t/a ，合充填量 22.5万m 3。所以，充填系统固定资产折算到单位体积充填体的年折旧费用为：
94.15)
5.22293.7(3/2306015245.1048395.095.010
1
2=??+?--?=
=
∑=）
（i fi
Q
I
C
（元/m 3）。
3）充填电费
充填系统设计装机容量2303 kW ，同时运行的总负荷最大时约为1503 kW ，考虑电费为c e = 0.58元/kW ?h ，需要指出的是充填系统设计是按照最远点考虑的，设备不可能都是满负荷运转，取负荷系数k e = 0.7，充填系统每小时充填能力q f = 150 m 3/h ，所以每充填一立方米的电费为：
07.41501503
7.058.03=??=??=
f
e e e q Q k c C （元/ m 3)。
4）充填人工费
充填工作面由于采用了液压充填支架，充填班需要工人数量只有10余人，总体有条件做到不增加原来采煤队编制，所
以在人员费用计算中没有考虑井下工作面，而只计算地面充填站人员需要，其中，地面充填材料运输考虑对外委托，不需要添设运输车辆和相关人员。
地面充填人员组织初步考虑如下： （1）充填生产班人员配备如下：
装载机司机 3人； 计算机操作员 2人； 设备检修巡视工 3人； 门卫兼进料管理员 2人； 材料质量检验员 1人; 站长 1人； 小计 12人。
（2）检修班考虑安排人员8人；
（3）充填站考虑二个充填班和一个检修班，并考虑轮休的需要，充填站初步设置编制43人。
膏体充填系统月充填量按照正常条件下每天二班充填计算，为q fm =4.5万m 3/月。按照人均月工资c p 地面人员3000元/人，则单位体积充填体折合人工费为：
87.245000
43
30004=?=
?=
fm
p p q N c C （元/ m 3）
。 5）充填其它费用
充填其它费用包括有关设备易损件费用、一般检修费用
和充填直接关系辅助材料费与办公费，根据其它矿山充填经验，取其它费用C 5 =5元/ m 3。
6）膏体充填成本
膏体充填成本为上述五项费用之和，即为:
38.9354321=++++=C C C C C C （元/ m 3)。
又知道，岱庄煤矿煤层容重为γ煤=1.37 t/m 3，另外充填前顶板不可避免地出现一定的下沉量，这部分顶板下沉占据的体积是不需要充填的，也无法充填，即充填量不可能做到100 %，按照充填前顶板平均下沉量173 mm ，充填系数k f =0.94，则可计算出膏体充填直接费用增加的吨煤成本：
07.6437
.194
.038.930=?=
?=
煤
γf
k C C （元/t ）
。 如果在6300、7300采区实施长壁工作面充填开采，充填材料中胶结料可以降低到125 kg/m 3以下，按照每天组织2班充填，则充填成本将降低到76.58元/m 3，吨煤充填成本则降低为52.41元/t 。
2、膏体充填开采节省费用
岱庄煤矿采用膏体充填开采回收条带煤柱主要节省费用包括巷道掘进费用、煤矸石和粉煤灰处理费用。
（1）节省开拓巷道掘进费用
膏体充填试验的2300采区，采用膏体充填把条带煤柱回收以后，相对条带开采而言，充填开采多采出煤炭量预计为
691.7万t ，是条带开采采出煤炭量的80 % ～ 90 %，初步统计2300采区开拓巷道总量7500 m 左右，按照开拓巷道掘进费用8000元/m 计算，充填开采节省的开拓巷道掘进费用为：
36.785.010000
7.6918000
7500=???（元/t ）
（2）节省煤矸石和粉煤灰处理费用
按照设计的充填系统能力，每天一个班充填，每年可以利用矸石19.5万t ，矿自备电厂粉煤灰4.6万t ，合每立方米充填体矸石用量840 kg/m 3，自备电厂粉煤灰200 kg/m 3。如果按照国家规定的企业自己无场地固体废物处理费取费5元/t 标准计算，膏体充填节省矸石和粉煤灰处理费用为：5?（0.84+0.20）= 5.1(元/m 3)，合计吨煤节省矸石处理费用3.57元/t 。
（3）节省回采巷道掘进费用
膏体充填回收条带煤柱试验成功以后，对于岱庄煤矿新采区，如6300、7300采区开采，可以布置长壁工作面充填开采，长壁面之间可以方便地采用沿空留巷。
条带开采工作面宽度按照75 m 计算，长壁工作面宽度按照150 m 计算，仅考虑运输巷与轨道巷掘进，按照煤层平均厚度2.66 m ，则条带开采的回采巷道掘进率为73 m/万t ，充填开采的回采巷道掘进率为28 m/万t 。
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、
充填站膏体充填流程 充填前膏体充填控制系统操作员（以下简称操作员）和充填车间作业人员对系统所使用的设备进行送电、检查、试运行，确认设备正常后开始进入正常的充填流程。具体操作流程及注意事项如下： 步骤一、打水 充填站值班人员与工作面充填负责人联系后，确认开始充填，开始进行打水，操作员运用计算机系统（膏体充填控制系统）控制水泵G通过管路1注水到料浆斗K中，利用充填泵L通过管路打水到工作面。 注：此处打水的作用是将整条管路注满，排出管路内的空气。 步骤二、打灰浆 当井下通知水到工作面后，操作员在系统任务设定选项中设置灰浆配比，设备根据系统设定进行自动配料，自动配料步骤如下： 1、水泵G通过管路3将水加注到水称料斗H内，粉煤灰和水泥分别通过给料机进入称料斗E和F内。待达到设定值时，水泵和给料机自动停止供应，E和F内的粉煤灰和水泥投入搅拌机J内，H内的水通过管路加压泵I注入搅拌机J内，由于搅拌机容量限制需要分多批次（1m3/批次）进行搅拌。 2、粉煤灰和水泥通过搅拌机搅拌50s形成灰浆，投入
料浆斗K中，由充填泵L输送到井下工作面。 注:灰浆作用是隔离前面的水和后面的矸石浆，防止矸石浆直接与水结合造成矸石浆离析，在输送过程中堵管。 料浆斗内的水位在剩余600mm左右开始投放第一批灰浆。作用是保证管路内一直保持满管，防止出现真空段，造成间隔性堵管。后面批次投放灰浆由系统自动控制进行。 步骤三、打矸石浆 当灰浆投放完毕后，操作员在系统任务设定选项中设置矸石浆配比，设备根据系统设定进行自动配料，自动配料步骤如下： 1、水泵G通过管路3将水加注到水称料斗H内，粉煤灰和水泥分别通过给料机进入称料斗E和F内，矸石通过矸石给料皮带A将1#和2#矸石仓的矸石输送到矸石称重皮带B 进行称量，达到设定值后经过振动筛（图中无显示，位于B 和C之间）和履式皮带C投放到矸石称量斗D内。待D、E、F、H称料达到设定值时，水泵和给料自动停止供应，D、E、F、H内的矸石、粉煤灰、水泥和水投入搅拌机J内，由于搅拌机容量限制需要分多批次（1.6m3/批次）进行搅拌。 2、矸石、粉煤灰、水泥通过搅拌机搅拌50s形成矸石浆，投入料浆斗K中，由充填泵L输送到井下工作面。 注:料浆斗内的灰浆剩余600mm左右投放开始投放第一批矸石浆。作用是保证管路内一直保持满管，防止出现真空段，造成间隔性
住建部第676号公告 有色金属矿山节能设计规范GB50595-2010 1 总则 1.0.1 为贯彻《中华人民共和国节约能源法》和国家节约能源的方针，统一有色金属矿山工程咨询和工程设计中节能设计标准，根据建设部《关于印发<2005年工程建设标准规范制定、修订计划（第二批）>》的计划安排，特制定本规范。 1.0.2 本规范是有色金属矿山工程可行性研究和初步设计阶段节能篇（章）编制及评估的依据。 1.0.3 固定资产投资项目（包括新建、改扩建工程）可行性研究报告及初步设计文件中必须包含节能篇（章）。节能篇应包括项目总能耗指标，工艺流程中各单项作业能耗指标，工艺设计和设备选型主要节能方案、各项作业节能措施及节能目标等。 1.0.4 本规范适用于大中型有色金属矿山新建和改扩建工程项目，小型矿山项目参照执行。 1.0.5 有色金属矿山节能设计，除应符合本规范有关规定外，尚应符合国家现行有关强制性标准的相关规定。 1.0.6 本规定一级能耗指标为目前国内先进水平，二级能耗指标为国内平均先进水平，三级能耗指标为国内平均水平。 1.0.7 节约能源必须与综合利用资源、保护生态环境、提高经济效益统筹兼顾。
2 采矿 2.1 一般规定 2.1.1 矿山工程总体布置，选矿工业场地应靠近采矿工业场地，有条件时主井提升的矿石应直接卸入选矿厂原矿仓，减少矿石转运和地表运输的能耗。 2.1.2 在选择矿床开采方式时，要考虑能耗因素。经过资源—能耗—经济—环境综合评价后确定开采方式。有条件时，应优先选择露天开采。 2.1.3 应选择高效、低能耗的采矿方法。当采矿方法能耗指标与损失率、贫化率以及成本发生矛盾时，应进行综合技术经济比较。 2.1.4 尽量采用先进技术和设备，扩大矿山生产能力，因为规模经营可降低单位矿石耗能量。 2.1.5 选择矿山开拓运输方案应把节能指标做为重要内容参与方案比较。 2.1.6 合理选择矿井提升系统、坑内运输系统、压风系统、通风系统、排水系统、充填系统等重点能耗工艺设计方案。 2.1.7 坑内探矿工程应与开拓、采准工程互为利用。 2.1.8 应采用新技术、新工艺、新设备，促进技术进步，降低采矿能耗；不得选用高耗能的落后生产工艺和已淘汰的高能耗机电设备。 2.2 节能措施 2.2.1 露天开采节能措施 1在岩石力学研究基础上，合理确定露天矿边坡角，在岩石稳定条件下，采用陡帮开采。 2表土和软岩的开采应选择“松土—装运”工艺。 3合理选择露天矿开拓运输方式，在条件具备时，优先采用平硐溜井开拓方式。 4在总图运输方案选择时，合理确定选矿厂和排土场位置，缩短矿石和废石运输距离。 5正确选用露天矿穿爆作业参数：孔间距、排距和抵抗线；采用高效新式穿孔设备、提高穿孔和爆破效率，降低大块率，提高装载效率。 6铲装作业挖掘机斗容和汽车（电机车）吨位匹配合理，最大限度发挥挖掘机效率。 7尽量采用大型挖掘机，提高台阶高度。 8临近边坡的矿体爆破宜采用预裂爆破、光面爆破、微差爆破等控制爆破技术。 9露天开采条件具备时，应尽量采用土岩内部回填措施。 10露天排土一般不得压矿，避免二次倒运。
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
QMBI—GQ—001 充填系统工艺流程 系统流程如图1所示。采用全尾砂及32.5级硅酸盐水泥作为充填料。全尾砂经自然沉降脱水、压气造浆后放砂至搅拌机，水泥则经双管螺旋及电子秤添加至搅拌机。料浆经双卧轴连续搅拌机及高速搅拌机两段搅拌后，经测量管进入料斗，最终经充填钻孔及井下管网自流输送至井下采场充填，具体描述如下： 选厂全尾砂经老充填站高扬程渣浆泵加压后，浓度50~55%、流量50m3/h左右，经全尾砂输送管（1）输送至膏体充填站。膏体充填站设立两个容积分别约为800m3的卧式沉降池（4）。为了使放入沉降池中的全尾砂粒度分布均匀，每个沉降池布置4个放砂阀（2）。在充填作业中，两个沉降池交替使用，即当其中一个沉降池进行充填作业时，另一个沉降池则用于进砂及沉降脱水，进砂或放砂通过开启或关闭分流阀（3）来实现。 当沉降池进砂完毕并经自然沉降后，即可通过放水阀（5）排出全尾砂料浆面上澄清的水。北池的澄清水直接排入回水池（7）中，而南池澄清水则通过放水阀（5）及排水管（6）排入回水池。回水池上安装有回水泵（8），澄清水经回水泵加压后通过回水管（9）输送至选厂循环使用。 沉降池中全尾砂经自然沉降脱水后，即可进行压气造浆。压气造浆设施如图2、图3。空压机站压气通过3″总进风管及进风总闸进入充填站，为了测定进气气压，管路上设置气压表。每个沉降池中布置20排压气造浆喷嘴，每排布置喷嘴10个。为了便于维修及清洗池底风管，每排风管均布置有1″活接及吹洗用球阀。
充填前打开1″不锈钢球阀对池中全尾砂进行压气造浆，每次开启3~5排，待池中全尾砂造浆均匀后，即可打开5″放砂阀（11）通过放砂管（14）向搅拌机供给全尾砂浆。 在放砂阀两侧布置有辅助造浆水阀（12）及放砂管冲洗水阀（13）。当打开放砂阀但放不出全尾砂时，可打开辅助造浆水阀（待放出全尾砂后，随即关闭该阀）。充填结束后，打开放砂阀外侧冲洗水阀、双卧轴搅拌机清洗水阀（49）进行冲洗作业。 为了对放砂流量进行检测及调节，在放砂管上布置有电磁流量计（15），手动调节阀（16）及电动调节阀（17）。为了防止各种杂物进入搅拌机，设置了全尾砂过滤进料斗（18），进料斗内布置有焊接钢筋网。 散装水泥由散装水泥罐车（19）运至充填站，经吹灰管（20）吹卸入容量150t的水泥仓（26）中。为了防止各类杂物进入水泥仓，在水泥仓顶布置过滤进灰箱（21）。水泥仓顶部另设有排气装置（22）、重锤式料位计（23）及人员观察孔（24）；水泥仓底部设有闸板阀（27）、双管螺旋给料机（28）及螺旋电子秤（30）。螺旋电子秤进、出料口均绑扎有帆布连接段（29）、（31）。水泥按设计配比经双管螺旋给料机给料后，经螺旋电子秤计量，输送至搅拌机中。 为了防止水泥仓中水泥下料不畅，在水泥仓锥体部位设置有压气破拱装置（25）。 全尾砂浆及水泥经各自的供料装置后通过搅拌机进料斗（35）而进入双卧轴搅拌机（36）中。为了对充填料浆制备浓度进行调节，设置有调浓水供水线。供水线上设置有电磁流量计（32）、手动调节阀（33）及电动调节阀（34）。
水泥—全尾砂膏体泵送试验试块强度(表2) *注:8号配方添加木钙减水剂
全尾砂粒度分布 各分布粒径如下：d10=2.59μm d50=45.49μm d90=193.45μm =76.80μm。 平均粒径d 平均
全尾砂胶结充填系统投资概算(不包括全尾砂脱水及运输) 一：主要设备 ⑴各渣浆泵及水泵3台套 5.0万元 ⑵前装机1台10.0万元 ⑶BW600泥浆泵 2台 5.0万元衡阳探矿机械厂 ⑷两段搅拌机 1套 32.5万元长沙矿山研究院 ⑸双管螺旋给料机 1台 2.0万元芜湖起重运输设备厂 ⑹单管螺旋上料机1台0.5万元 ⑺散装水泥仓1台20.0万元 小计75万元 运杂费6% 4.5万元 安装费10% 7.5万元 合计87万元 二．主要仪器仪表 ⑴电磁流量计 2台 4.0万元上海爱尔美特仪器公司 K300DN125PD-M·CT300 ⑵核密度计 2台 8.0万元 ⑶涡街流量计 1台 0.7万元 ⑷电动调节阀 1台 0.8万元 ⑸重锤料位计 1台 1.5万元 ⑹螺旋电子秤 1台 2.0万元 ⑺变频调速器 1台 2.0万元 ⑻功率传感器 1台 2.0万元研制 ⑼显示仪表 8台 0.8万元 ⑽调节器 1台 0.5万元 ⑾工控系统 1套 10.0万元 ⑿仪表盘、信号控制电缆等 5.0万元 小计 37.3万元 运杂费6% 2.238万元 安装费10% 3.73万元 合计 43.268万元 三．土建工程 ⑴全尾砂存储池 10万元 ⑵充填站厂房及基础 30万元 ⑶其他（外围场地及道路等） 5万元 小计 45万元 四．管道系统（包括充填钻孔、井下管网及站内管道等） 40万元
中国有色金属工业总公司标准 有色金属矿山井巷工程设计规范 YSJ 021—93（试行） 1993年北京 主编单位：北京有色冶金设计研究总院 批准部门：中国有色金属工业总公司 试行日期：1993年10月1日 中国计划出版社 1993 北京 关于颁发《有色金属矿山井巷工程设计规范》（试行）的通知 （93）中色投字第0484号 由北京有色冶金设计研究总院主编、昆明有色冶金设计研究院参编的《有色金属矿山井巷工程设计规范》，经审查，现颁布给你们，作为中国有色金属工业总公司标准（YSJ021—93），自1993年10月1日起试行。各单位在执行中要注意总结经验，积累资料，如有意见和建议，请与中国有色金属工业总公司工程建设标准规范管理处联系。 中国有 色金属工业总公司 1993年6月28日 编制说明 本规范是根据1988年5月中国有色金属工业总公司（88）中色基设字第36号《关于下达标准、规范、定额、指标和业务建设计划的通知》要求编制的。 本规范编制过程中，编制组在总结国内多年实践经验，并在吸取国外有益经验的基础上，进一步调查研究，收集资料，先后提出了征求意见稿、初稿和送审稿，经广泛征求意见，反复讨论修改，最后通过审查定稿。 本规范共分10章50节354条，其主要内容包括：总则，基本规定，竖井，斜井，平巷与平硐，溜井、溜槽与装卸矿硐室，地下破碎系统，硐室，锚杆喷射混凝土支护，地下动力设备基础。 《有色金属矿山井巷工程设计规范》编制组 1993年6 月 第一章总则 第1.0.1条为统一有色金属矿山井巷工程设计技术要求，推动技术进步，提高设计质量，特制定本规范。 第1.0.2条本规范适用于新建一、二类有色金属矿山井巷工程设计，三类矿山和改扩建矿山设计可参照执行。 第1.0.3条有色金属矿山井巷工程设计，应从技术方案、材料选用及结构设计等方面，做到技术先进、经济合理、安全适用。 第1.0.4条有色金属矿山井巷工程设计必须坚持安全第一、预防为主的方针，认真贯彻执行《矿山安全法》、《矿山安全条例》、《矿山安全监察条例》、《冶金地下矿山安全规程》、《有色金属矿山生产技术规程》等国家现行的有关法规。 第1.0.5条有色金属矿山井巷工程设计，除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准规范的规定 第二章基本规定 第一节基础资料 第2.1.1条井巷工程应根据矿区地质变化规律和生产工艺要求进行设计，对竖井、斜井和其他重要工程设
2002年2月第31卷 第1期有 色 矿 山 Nonferrous Mines Feb.,2002Vol.31 No.1 膏体泵送充填工艺设备选择 王佩勋,袁家谦,王五松 (金川有色金属公司,甘肃金昌737102) [关键词]膏体泵送;充填设备;选择 [摘 要]通过全尾砂膏体泵送充填工艺及其设备试验研究、尾砂膏体泵送充填系统工业化试验与应用的实 践,介绍膏体泵送充填工艺主要设备的选择,以及在安装调试过程中应注意的问题。 [中图分类号]TD853134 [文献标识码]B [文章编号]100228951(2002)0120010203 Equipment selection of pumping paste f illing WAN G Pei 2xun ,YUAN Jia 2qian ,WAN G Wu 2song (Ji nchuan N on 2f errous Metals Com pany ,Ji nchang 737102,Chi na ) K ey w ords :pumping paste ;filling equipment ;selection Abstract :Based on the test study about pumping paste filling technology and equipment ,in which mill tailings are used ,industrial test and application practice of pumping paste filling system ,the selection of main equipment of this technology and some issues that should be noted in erection and adjusting are introduced. [收稿日期]2001207213 [作者简介]王佩勋(1945-),男,陕西咸阳市人,高级 工程师,从事矿山充填工艺工作。 1 前言 金川矿区为了采用现代化矿山膏体泵送充填高 新技术,从90年代初相继进行了全尾砂膏体泵送充填工艺及其设备试验研究,尾砂膏体泵送充填坑内加水泥地面半工业试验研究。在此基础之上,设计建造了二矿区西部第二充填站尾砂膏体泵送充填系统,鉴于该系统工艺的复杂性、特殊性,在交付生产使用之前,又进行了金川二矿区尾砂膏体泵送充填系统工业化试验研究。因膏体泵送充填,国内尚缺少设计经验和生产经验,所以经过较长时间反复改进及调试,使该系统的流程全部畅通,各主要设备匹配及工艺条件已摸清。这些重要科研成果的取得,为工业化应用积累了经验,奠定了基础。 膏体泵送充填工艺综合运用了现代工业的多项新技术:微细颗粒材料浓缩脱水工艺与设备、膏体泵送工艺与设备、膏体制备工艺与设备、水泥乳化工艺与搅抖设备、计算机集散控制技术与仪表。全系统 采用了许多大型或大功率设备和现代化仪表。因此 合理正确选择这些设备和仪表,使其满足尾砂膏体泵送充填工艺的需要,最终为矿山获取较好的经济效益。 能否顺利将尾砂膏体泵送充填工艺应用于生产,除工艺技术条件外,设备参数、性能选择、匹配使用及其运行状况是否稳定,是至关重要的问题,直接关系到膏体泵送充填工艺的成败,必须慎重对待。 2 设备的选择 211 尾砂浆浓缩脱水设备 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,很难达到50%以上,仅在45%左右,因此采用膏体充填,需要将选矿厂输送来的尾砂浆脱水浓缩。 通常情况下,选矿厂尾砂浆需经两级脱水浓缩才能达到尾砂充填料所需要的浓度。第一级为旋流器,第二级为高效浓缩机或过滤机。金川尾砂膏体泵送充填系统选矿厂尾矿车间采用一段旋流与高效浓缩机配套使用,共安装了<250旋流器64台,<100m 浓缩机2台。 旋流器的选择首先是要考虑满足充填能力的需
南京铅锌银矿全尾砂膏体充填系统（简介） 1、工区充填站布置： 充填站总长度约50m，总宽度约25m，占地面积约800 m2，主要由两个容积分别约为800m3的卧式全尾砂沉降池，一个容量170t的立式散装水泥仓，一个回水池及充填作业控制室、休息室、试验室组成。 2、充填钻孔及井下管网 膏体充填料浆经原有钻孔下放至-125m中段后，自-125m水平以下利用100米或50米深中段间钻孔或充填管道井，水平管道总长度控制在400—600m之内，从而使-425m 以上各中段充填倍线降低至2.2—2.9。-425m以下各中段矿体向西侧伏，侧伏角约45°，矿体倾角80°上下，随着开采深度的下降，充填倍线将不会增加。管道采用钢丝编织高强塑料管，管道内径90mm。 3、全尾砂膏体充填系统工艺流程 南京铅锌银矿全尾砂膏体充填系统流程：采用全尾砂及32.5级硅酸盐水泥作为充填料。全尾砂经自然沉降脱水、压气造浆后放砂至搅拌机，水泥则经双管螺旋及电子秤添加至搅拌机。料浆经双卧轴连续搅拌机及高速搅拌机两段搅拌后，最终经充填钻孔及井下管网自流输送至井下采场充填。 具体描述如下： 全尾砂输送：选厂全尾砂经老充填站高扬程渣浆泵加压后，浓度50~55%、流量50m3/h左右，经全尾砂输送管输送至膏体充填站。 全尾砂脱水：（自然沉降脱水、压气造浆）膏体充填站设立两个容积分别约为800m3的卧式沉降池。在充填作业中，两个沉降池交替使用，即当其中一个沉降池进行放砂及充填作业时，另一个沉降池则用于进砂及沉降脱水，砂池交替进砂或放砂通过开启或关闭分流阀来实现。 当沉降池进砂完毕并经自然沉降后，即可通过放水阀将全尾砂料浆面上澄清的水排入回水池，澄清水经回水泵加压输送至选厂循环使用。 沉降池中全尾砂经自然沉降脱水后，即可进行压气造浆。空压机站压气通过总进风管及进风总闸进入充填站，每个沉降池中布置压气造浆喷嘴、球阀等压气造浆设施。 充填前对池中全尾砂进行压气造浆，待池中全尾砂造浆均匀后，即可打开砂仓放砂阀通过放砂管向搅拌机供给全尾砂浆。
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。
中国有色金属工业总公司标准 有色金属采矿设计规范 YSJ 021-92 （试行） 1993 北京 中国有色金属工业总公司标准 有色金属采矿设计规范 YSJ 021-92 （试行） 主编单位： 批准部门： 试行日期： 中国计划出版社 1992 北京 关于颁发《有色金属采矿设计规范》 （试行）的通知 （92）有色投字第0484号 由长沙有色冶金设计研究主编的《有色金属矿山采矿设计规范》，经审查，现颁发给你们，作为中国有色金属工业总公司标准（YSJ 021-92），自1993年5月1日起试行。各单位在执行中要注意总结经验，积累资料，如有意见和建议，请与中国有色金属工业总公司工程建设标准规范管理处联系。
中国有色金属工业总公司 1992年12月3日 编制说明 本规划是根据1986年6月中国有色金属工业总公司中色基改字第133号《关于下达“七五”期间工程建设设计标准规范制订计划的通知》要求编制的。 本规划编制过程中，编制组在总结国内多年实践经验、吸取国外先进经验和今年科研成果的基础上，进一步调查研究，收集资料，先后提出了征求意见稿、初稿和送审稿，经广泛征求意见，反复讨论修改，最后通过审查定稿。 本规划共分15章63节540条，其主要内容包括：总则，基本规定，地质、水文地质露天开采、砂矿开采、地下开采、坑内通风、充填、竖井提升、斜井（坡）提升、坑内运输、坑内破碎站、矿山压气设施、矿山排水与排泥。 《有色金属采矿设计规范》编制组 1992年12月 目录 第一章总则 (1) 第二章基本规定 (2) 第三章矿床地质 (6) 第一节矿床工业指标 (6) 第二节选矿试样采取 (6)
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。
淄矿集团岱庄煤矿 矸石膏体充填及边角煤开采技术交流材料 首先，我代表岱庄煤矿全体干部职工向前来参加生产矿井技术交流的专家、集团公司领导及各兄弟单位技术人员表示热烈地欢迎！ 下面我将分两部分与大家共同探讨一下岱庄煤矿在膏体充填及边角煤开采方面所做的工作，不当之处，请批评指正！并希望各位能够留下宝贵意见！ 一、矸石膏体充填开采技术 二、边角煤开采技术 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。 第一部分矸石膏体充填开采技术 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
有色金属采矿设计规范 （YSJ 021-92） 地下开采有一般规定 第7.1.1条采矿生产能力的确定，应符合下列规定： 一、阶段生产能力应根据阶段上同时回采的矿块数和矿块的日生产能力确定。 二、划分矿房、矿柱两步骤回采的矿山生产能力，应以一个阶段采矿房，一个阶段采矿柱为基础进行计算。特殊需要时，可增加回采阶段，但上、下相邻阶段的对应采场不得同时回采。当矿柱矿量比例小于20%时，可不计其生产能力。采用一步骤连续回采的矿山，应以一个阶段回采计算其生产能力。 三、计算出的生产能力，应结合矿床勘探类型、勘探程度、开采技术条件和采矿工艺复杂程度等因素，综合调整选定。达到设计生产能力的年限应大于设计服务年限的2/3。 四、选定的生产能力，应以合理服务年限和矿山开采年下降速度验证。必要时，应以采掘进度计划表最终验证。 第7.1.2条各种采矿方法的矿块利用系数，宜符合表7.1.2的规定。 第7.1.3条矿块生产能力应根据采场构成要素、凿岩方式、装备水平等，结合回采作业循环试算，并按表7.1.3选取。 第7.1.4条对价值高的富矿，应采用高回采率，适当控制贫化率的采矿方法。对价值低的贫矿，应采用低贫化率，适当控制损失率的采矿方法。 第7.1.5条矿山开采岩石移动角的确定，宜符合下列要求：
一、新建矿山的岩石移动角，可在分析岩性的构造特征的基础上，参考类似矿山的实际资料类比选取； 二、矿山地表有特殊要求需保护时，应进行岩石力学研究，其岩石移动角采用数值分析法和类比法综合确定； 矿块利用系数表7.1.2 注：当矿体产状规整、矿岩稳固、矿块矿量大、采准切割量小、阶段可布矿块数少或矿体分散，矿块间通风、运输干扰少，以及单阶段回采时，应取大值。 矿块生产能力（t/d）表7.1.3
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
露天采矿设计技术规定与定额 2001年6月
第一章总则 第101条为统一采矿设计主要技术要求，推动技术进步和创新，提高设计质量，适应市场经济的发展，特制定本规定。 第102条本规定适用于国有和国有控股企业，对其它所有制企业仅供参考。 第103条露天采矿设计除执行本规定外，尚应符合国家现行的有关规程、标准和工程建设标准强制性条文等。 第 104 条采矿设计应符合下列要求： 一、优先开发矿石质量高、易采易选和外部建设条件有利等经济效益和社会效益好的矿床。在矿床总体开发方案的指导下，在技术条件允许和保护资源的前提下，优先开采基建量小、投产快和品位较高的地段。 二、优先采用露天开采。在露天开采与地下开采进行全面技术经济比较中，应充分考虑露天开采在资源回收、劳动条件和生产能力可靠性等方面体现的优势。在方案比较中，一般露天开采可考虑优越系数。 三、加强矿产综合回收，坚持合理的开采顺序，有效利用和保护资源。在同一开采区段内，实行贫富兼采，大小兼采，降低贫化损失，提高入选品位；对暂时不能利用的资源应切实保护；开采主要金属的同时，应综合回收共生、伴生有用组分。 四、对生产规模较大的矿山，应根据市场需求、技术可行和经济
效益等，做多个规模方案比较，并研究分期建设的可行性和经济合理性。 五、应从设计方案、设备材料选择等多方面重视珍惜土地，降低能耗和节约木材。 第105条结合矿山建设规模、工艺要求和资金条件，应积极采用行之有效的新技术、新工艺、新设备，提高矿山装备水平和机械化、自动化程度，提高露天采矿劳动生产率和综合经济效益。 第106条采矿设计应从总体方案到生产工艺全面贯彻安全生产和环境保护法规。对开采引起的环境污染和土地损坏，应有相应的整治、复垦措施。 第107条露天矿设计要加强社会主义市场经济观念、资金周转观念、利息观念和投入产出观念，要进行多方案比较和动态经济分析，择优选取方案。