煤矿膏体充填开采工艺研究
摘要：近些年来，我国社会发展对各类能源的需求量持续增加，虽然我国一直
致力于开发新型能源，但煤炭、石油等依旧会是未来一段时间我国最广为使用的
能源类型。因此，为了更好的满足市场需求，我国进一步加大了煤矿开采的力度。为了开采许多特殊条件的煤炭资源，越来越多的新技术得到应用。本文将就煤矿
膏体充填开采工艺进行研究。
关键词：煤矿开采；膏体充填开采工艺；工作面充填
前言：我国煤炭资源储量丰富，但是其中的很大一部分积压在建筑物、水体
或是道路之下。为了更好的满足新时期市场需求，我国开始探索这部分煤炭资源
的开采之路。充填法开采是煤矿开采技术的革命性创新，其独有的巷道开拓和采
空区处理等方法使得积压煤炭资源的开采成为可能。煤矿膏体充填开采是充填开
采技术的一部分，对其进行研究具有重要意义。
1.充填开采及煤矿膏体充填开采工艺概述
1.1充填开采的定义和分类
充填开采即是指利用机械或是爆破的方法对矿物进行开采，同时对采空区域
进行物料充填，最大程度的降低开采作业对上层覆岩的扰动，避免地面沉降等不
良现象的发生[1]。当前阶段，充填开采在我国已经经历了几十年的发展，形成了
内容丰富的充填开采技术体系，其中包含了多种充填方法，在煤矿开采作业中得
到了不同程度的应用。
以主体充填材料以及输送过程中相态的差异为依据，可以将充填开采分为水
砂充填开采、膏体充填开采、矸石充填开采、高水材料充填开采等方法。而以充
填系统动力的差异为依据，可以将其分为风力充填开采、机械充填开采、水力充
填开采等方法。此外，以充填量和充填范围占据采出煤层的比例为依据，可以将
其分为全部充填和部分充填两种类型[2]。
1.2膏体充填开采法介绍
膏体充填开采是将粉煤灰、煤矸石等材料加工制成牙膏状浆体，通过管道输
送充填到煤矿采空区域的煤炭资源开采方法。该方法具有充填材料凝固时间长、
材料成本低等优点。下图为膏体充填系统，主要包括原料破碎系统、混合系统、
管路系统以及检测控制系统等多个部分构成。
图1 膏体充填系统
膏体充填开采工艺所采用的浆体具有一定的流动性和较高的密实度，因此充
填效果更加显著，基本上可以完全消除开采作业对上层覆岩和地层的影响。但其
同样存在一定的不足，如膏体凝固所需的时间过长，影响工作进度，同时充填系
统出现故障的几率较高，且维修难度大[3]。
2.煤矿膏体充填工艺研究
上文中笔者已经的煤矿膏体充填开采工艺进行了简要的介绍，下图为膏体充
填系统的工艺流程图，综合来看，其工艺流程大致可以概括为材料准备、配料制浆、管道泵送、工作面充填等四个环节，接下来笔者将对这四个环节进行分别阐述。
图2 膏体充填系统工艺流程
2.1材料准备
煤矿膏体充填开采工艺所使用的材料种类主要有煤矸石、粉煤灰、城市固体
垃圾、工业废弃物等，这些材料所具有的价值偏低，只需经过简单少筛选或是破
碎处理即可入料仓备用。需要特别注意的是，为了节省胶结料，可以对粉煤灰进
行机械磨细和碱性激发等处理，充分激发其化学活性。
2.2配料制浆
在制作膏体充填开采工艺实施中所需的浆体时，只需掺入少量的胶结料即可，具体可以依据一般混凝土的制作标准，实现最好浓度设计，对各类原料的配比进
行合理的设计，并进行均匀混合，使充填浆体具有良好的流动性和凝结固化性能。
在实际制浆的过程中，首先，要将充填料浆的重量浓度控制在0.5%以内，物
料称量的误差控制在2%以内，这样可以保障浆体的流动性。这要求工作人员在
进行物料称量时，必须使其保持在静态条件下，同时配备高温定性和高精度的称
重传感器。其次，很多情况下，由于成本有限，无法对充填材料进行脱泥、脱水
等处理，因此充填材料的含泥量和含水量经常出现大幅度的波动，对此，工作人
员必须要做好相关材料质量变化情况的快速测定，在此基础上对设计配合比进行
适当的调整，保障浆体的性能可以达到具体使用要求。最后，在混合料搅拌时，
最好采用周期式混凝土搅拌机，对加料、搅拌以及出料的周期进行合理控制，以
此实现制浆质量的提升。
2.3管道泵送
对于制作完成的浆料，采用混凝土泵加压管道输送的方法送至采空区域，浆
料输送的具体流程如下：将浆料倒入缓冲斗，在其自重的作用下向充填泵进料斗
加料，之后利用充填泵加压将浆料通过充填管，经过充填钻孔下井直接输送到充
填工作面。在充填作业中，可以通过液压转换阀对充填顺序进行控制。
在这一环节，工作人员应该综合分析充填能力、充填管线长度、浆料特性等
多个方面的内容合理选择充填泵和充填管，将浆料在充填管中流动的速度控制在
合理的范围内，这样可以有效的降低充填管道所受到的磨损，同时也能够满足长
距离输送条件下对泵送压力的要求。通常情况下，流速控制在0.7~1.0m/s范围内。
2.4工作面充填
在煤矿膏体充填开采工艺中，工作面充填的具体步骤如下：首先，对膏体充
填系统进行检查，保障设备完好、管道充满清水，为后续充填作业的开展做好铺垫。其次，浆推水。在浆料输送之前，要预先利用清管器在管道中装入清洗球，
开启充填泵，将清洗球之前的清水排出，直到清洗球排出管外，即可利用液压转
换阀使浆料经过工作面充填管路充入待充填空间。再次，轮流充填。在将浆料充
入待充填空间时，应该根据浆料可泵时间以及浆体充满程度设定一定的时间间隔，进行轮流充填，直到完成充填作业。其四，水推浆。在充填完毕后，利用清洗器
将清洗球装入到充填管道内，切换备用泵，实施水推浆，将充填管道内遗留的浆
料排出，洗净管路并将其恢复到使用前充满清水的状态。最后，结束充填工作。
对搅拌机、充填泵等机械设备进行清洗，同时回收清洗球。
结语：综上所述，煤矿膏体充填开采工艺的应用有效解决了建筑物、道路等
特殊区域地下积压煤炭资源的开采问题，为我国煤炭资源的充足供应提供了坚实
的保障，因此我国必须加强对该工艺的研究探索，为煤矿行业发展带来更大的帮助。
参考文献：
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[3]蒋昊良.岱庄煤矿承压水上膏体充填开采技术研究[D].中国矿业大学，2015.
采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应 用探讨 摘要：采矿工程是人类获取地下资源的一项重要活动，然而，传统的开采方法存在着资源浪费、环境污染和安全隐患等问题。为了解决这些问题，条带膏体充填采矿技术应运而生。该技术通过在采空区或已采空的区域填充胶结材料，实现了资源的高效利用、环境的保护以及采矿过程中的安全性提升。基于此，本文章对采矿工程中条带膏体充填采矿技术的应用进行探讨，以供参考。 关键词：采矿工程；条带膏体充填采矿技术；应用 引言 带膏体充填采矿技术通过使用胶结材料填充采空区域，提高了采矿效率、改善了矿山环境，是一种具有潜力的矿山开采方法。随着科学技术的不断进步和研究的深入，带膏体充填采矿技术有望在未来得到更广泛的应用和发展。 1带膏体充填采矿技术概述 1.1定义 带膏体充填采矿技术（Paste backfill mining technology）是一种在开采过程中利用胶结材料填充采空区或者已经采空区域的采矿方法。该技术使用浆体（含水）材料替代传统挖掘材料进行采矿，具有提高采矿效率、改善矿山环境和资源有效利用等优点。本文将对带膏体充填采矿技术进行概述，讨论其原理、应用领域以及未来的发展趋势。 1.2优势 带膏体充填采矿技术相对于传统的采矿方法具有多项优势。首先，它可以提高采矿效率。通过使用浆体填充采空区，能够提高下一次开采的回收率，从而有
效地利用了矿石资源。其次，该技术可以改善矿山环境。填充采矿方法能够减少 地表沉陷、防止水体受到污染，并且减少开采所产生的粉尘和噪音等环境问题。 此外，带膏体充填采矿技术还可以提高煤矿、金矿等有害气体的析出率，并降低 工业废料和尾矿的产生。 1.3局限性 带膏体充填采矿技术也存在着一定的局限性。首先，这种技术需要占用大量 的水资源，因此在水资源稀缺的地区使用可能会受到限制。其次，对于一些具有 高渗透性的地层，浆体可能会流失，导致填充效果不佳。最后，胶结材料的选择 和配方问题可能会影响浆体的凝固强度和稳定性。 2条带膏体充填采矿技术的应用领域 2.1地下矿井中的应用 金矿：条带膏体充填采矿技术在金矿中的应用被广泛采纳。通过将胶结材料 填充入采空区，可以实现金矿开采过程的资源高度回收率、保护地表环境和防止 水体污染。 铜矿：铜矿是另一个适合应用条带膏体充填采矿技术的矿种。该技术可以有 效降低开采引起的地表沉陷，控制边坡稳定性，并提高铜矿资源利用率。 锌矿：条带膏体充填采矿技术在锌石矿山中也有广泛应用。该技术可以减轻 对水资源的需求，提高矿石的回收率，并且能够将尾矿转化为有价值的胶结材料，实现资源的循环利用。 铀矿：条带膏体充填采矿技术在铀矿开采中的应用也具有潜力。将浆体注入 采空区可以有效控制辐射物质的扩散，并减少对环境的污染。 2.2露天矿中的应用 煤矿：在煤矿采矿过程中应用条带膏体充填技术可以实现挤出矸石的填充效果，提高采矿效率和矸石的回收率；同时，通过填充遗址可以减少地表沉陷和改 善环境。
浅析煤矿膏体充填绿色开采技术 【摘要】煤矿膏体充填技术是一种新型的绿色环保技术，能实现煤矿的高产高效和环境保护。本文介绍了煤矿膏体充填的特点，重点阐述了膏体充填采煤的关键技术和膏体充填采煤技术应用前景，对于煤矿的开采技术来说有一定的参考价值。 【关键词】膏体充填煤矿绿色开采 煤矿膏体充填，就是指把煤矿周围的矸石、粉煤灰、工业产生的炉渣、城市排出的固体垃圾及胶结料等固体废物通过地面加工制作成“无临界流速、不需要脱水”的膏状浆体，在重力或泵压的作用下对工作面支架后方的采空区进行充填而形成必要的人工支撑体系，把采煤引起的地表移动控制在建筑物允许的范围内，实现不迁村采煤的方法。煤矿膏体充填料浆是一种利用矸石、粉煤灰等固体废物制作的，适合管道输送的、低成本的、特殊“混凝土”或特殊“砂浆”。在煤矿企业中应用膏体充填技术，可以实现煤矿的低碳运行及绿色开采。而且，固体废物膏体充填开采把矸石等固体废物的利用，与控制采煤工作面顶底板岩层破坏，减少开采沉陷，保护地面建构物有效的结合起来，具有提高资源采出率、增强矿井安全保障度、保护矿区生态环境的鲜明特性的绿色开采核心技术，也是我国煤炭工业科技发展的主要方向。 1 煤矿膏体充填的特点 膏体充填最早是1979年在德国格伦德金属矿发展起来的；国内金川有色金属公司1989年开始试验膏体充填；膏体充填已经在世界金属矿山开采和尾矿处理等方面得以比较广泛的应用，一年一度的世界膏体充填研讨会已经召开13次。国内外金属矿山膏体充填技术研究成果，对我国煤矿发展膏体充填有重要参考借鉴价值，但是，以解放“三下一上”压煤为主要目的的煤矿膏体充填与金属矿山膏体充填有重要的区别。与金属矿山膏体充填比较，解放“三下一上”压煤的煤矿膏体充填开采主要特点是： （1）充填的主要目的是减沉。 （2）充填与采煤同在一个工作面，充填体构筑方法不同于金属矿山，煤矿需要发展专门膏体充填隔离支架。 （3）充填材料强度性能要求不同，煤矿充填以后数小时后就要求充填体承载，否则，影响采煤面产量。 （4）煤矿膏充填原料主要是煤矸石、坑口电厂低质粉煤灰等，材料品质差，质量波动大。 2 膏体充填采煤的关键技术
中国膏体充填技术研究进展概述 刘琼;张希巍 【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。简要回顾了膏体充填技术的发展历程，着重介绍了国内膏体充填技术的应用及发展，以膏体充填技术的工业链为主线，分别介绍了料浆制备、管道输送及充填体对地压维护等方面的研究成果，并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。%Backfill paste is a high-concentration mixture,composed of cement,sand and water in certain proportions.It has obvious advantages in environment protection,working environment and stress maintenance,so the research and development of backfill paste technology is of great significance to the future deep metal mining and "three under"mining.The develpment history of paste backfill technology is reviewed briefly,the application and achievements of the paste backfill technology are introduced em-phatically.According to the industrial chain of paste backfill technology,the achievements of the slurry preparation,pumping and stope around pressure of backfill maintenance are analyzed respectively.Besides that,the contents need to conduct further research of the paste backfill technology is summarized from the two aspects of the research of theory and technology of paste backfill and application and development of paste backfill equipment.
煤矿膏体充填开采工艺的探讨 摘要：工艺方法的实施是煤矿膏体充填开采的重要组成部分，研究其相关课题 有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了煤矿膏体充填开采技术应 用的优势，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就膏体充填开采技术应 用要点展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。 关键词：煤矿膏体；充填；开采；工艺 1前言 煤矿膏体充填开采是一项实践性较强的综合性工作，其工艺方法的特殊性不 言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对煤矿膏体充填开采工艺的分析与掌 控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项开采工作的最终整体效果。 2概述 20世纪60年代抚顺胜利煤矿采用水砂充填技术开采出了保护煤柱，虽然获 得了较好的开采效果，但是成本高、工艺复杂，限制了该技术的普及。直至20 世纪80年代，膏体充填技术由于其有效解决了水砂充填过程中存在的泌水问题，须建立隔排水系统等问题，该材料是牙膏状浆体，不仅不会发生泌水现象，而且 可以在流速较低的情况下正常泵送，大大提高了充填效率，故其在煤矿生产中的 应用越来越广泛。充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，也是解决建筑 物下大量压煤开采的重要途径。其中膏体充填技术与钱鸣高院士提出的绿色开采 理论相符，可有效防止采空区的塌陷，提高开采安全，能够有效控制开采过程中 顶板的稳定性，防止溃砂溃水和顶板事故，防止矿井重特大事故的发生。 3煤矿膏体充填开采技术应用的优势 3.1稳定性更强 充填开采技术的应用中充填材料的性质与充填开采作业的效果是具有直接关 系的，膏体充填开采主要是使用矸石粉、粉煤灰、胶固料、矿井水等混合形成的 膏体作为填充材料，通过膏体的凝结发挥出充填支撑的作用，膏体材料往往能够 具有较强的稳定性，这对于防止分层、离析等问题的发生是具有着良好效果的。 膏体充填材料的强稳定性与其充填料浆的高浓度是有很大关系的，传统充填技术 中所使用的充填料浆浓度最高只能达到65%，普遍属于低浓度充填料浆，而膏体 充填开采技术中所使用的充填料浆的质量浓度一般都可达到75%-82%的水平，如 配合骨料的使用甚至可达到88%，高质量浓度也赋予了膏体充填材料较强的屈服 切应力和塑性粘度，在同一横截面上浆体流动速度为常数，浓度、流速基本不会 发生改变，因此稳定性更高。 3.2抗错位变形能力更强 充填材料的可塑性对于其错位变形的抵抗能力有着较大的影响，而膏体充填 开采技术中应用的膏体充填材料质量浓度高，可塑性也较传统的充填材料更强， 在实际的施工应用中既能够保证充填料的有效输送，同时也能够保证管输过程中 在管道弯曲、连接部位发生变形后不影响料浆的结构、成分及性质，也不会因此 导致料浆沉淀、离析、脱水等问题的发生，这也就大大减少了管输过程中对材料 的不利影响因素的产生，保证了充填施工的整体效果。此外，经科学配比配制出 的膏体充填材料在充填后能够在较短时间内完成初凝，并保证初凝后的整体强度，进而发挥出围岩支撑的作用，也能够在合理的时间范围内完成终凝，达到有效充
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
膏体充填技术现状及其应用研究 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
关于煤矿膏体充填开采工艺分析 摘要：随着社会的不断进步以及人们环保观念的持续增强，煤矿膏体充填这 种新型绿色环保煤矿开采技术也被越来越多的应用到了实际开采工作中去，并取 得了非常有益的成绩，不仅极大提升了煤矿开采效率，同时还有效降低了煤矿开 采对周边生态环境造成了的破坏。但是，要想将这项技术的作用充分发挥出来， 煤矿开采单位必须要跟上时代发展的脚步，准确把握开采工艺特点，结合煤矿实 际情况展开开采模式优化，这样才能够进一步提高开采效率与质量，并避免周边 环境遭到破坏，推动我国长远可持续发展。鉴于这种情况，本文首先简单介绍了 煤矿膏体充填开采工艺特点，然后详细分析了煤矿膏体充填开采工艺，希望可以 为我国煤矿开采事业的持久发展起到一定的促进作用。 关键词：煤矿；膏体充填；开采工艺 煤矿膏体充填开采工艺的主要应用机理为有效应用粉煤灰与煤矸石等固体废 弃物，通过膏体充填开采技术的有效应用实现“三上一下”开采目标。在应用这 项工艺的时候，工作人员需要先把固体废弃物制成膏状浆体，然后再采用泵压这 种手段，将其沿着管道运输到目标充填采空区中，从而有效预防塌陷、滑坡等现象，在保证开采安全性的同时，进一步提高开采效率与质量，防止周边环境受到 破坏，并且经济性更为优秀。所以，本文展开煤矿膏体充填开采工艺分析有着重 要的现实意义。 一、煤矿膏体充填开采工艺特点介绍 在煤矿开采过程中，融合和应用煤矿膏体充填开采工艺能够有效提高开采效率，降低开采需要花费的成本，并且有效避免煤矿周边生态环境遭受破坏，能够 为我国煤矿开采事业的长远可持续发展提供更为强有力的支持和保障。通过实际 分析发现，煤矿膏体充填开采工艺主要有如下特点存在： 首先，展开煤矿膏体充填处理的主要目标为减沉，以此来降低安全意外事故 发生几率；其次，充填层与开采层所处工作面相同，需要使用专用膏体进行充填，
膏体充填特点及其现状分析 摘要：介绍了膏体充填采矿法在国内外的发展现状及技术上可行，经济上合理，安全上可靠和具有可持续发展的优点，概述了膏体充填的特点和各种充填法的比较。 关键词：膏体充填技术工艺环保先进 0 引言 绿色采矿是采矿发展的必然趋势。采用无尾矿充填采矿法，可以提高矿物回 采率，减少对地面土地的贫化率，充分利用资源，有效控制地压，房屋和地表塌 陷和可在“三下”开采等优点，膏体充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展 的过程中得到创新与发展。 1 膏体充填 所谓膏体充填就是把煤矿尾矿矸石山的煤矸石、劣质土和电厂的尾料粉煤灰 等固体废物在地面加工成的膏状浆体，利用高密度固体充填泵和重力的作用下通 过管道泵送到井下工作面，适时充填采空区的采矿方法。膏体充填的关键是要在 井下工作面采空区形成以膏体料浆为主的覆岩支控体系，实时而有效控制地表开 采沉陷在建筑物允许值范围内，保护地下水体不受破坏，提高煤炭资源采出率， 改善矿山安全生产条件的目的，此工艺技术上可行，经济上合理、安全上可靠， 被誉为21世纪绿色开采新技术。 2 膏体充填技术特点 2.1 浓度高一般膏体充填材料质量浓度>75%，目前最高浓度达到88%。而普 通水砂充填材料浓度低于65%，如，我国阜新矿区水砂充填水砂比，新平安矿为2.7:1~5.3:1，新邱一坑为1.2:1~2.1:1，高德八坑为2:1，按照质量浓度小于50%。 2.2 流动状态为柱塞结构流。水砂充填料浆管道输送过程中呈典型的两相紊流特征，管道横截面上浆体的流速为抛物线分布，从管道中心到管壁，流速逐渐由 大减小为零，而膏体充填料浆在管道中基本是整体平推运动，管道横截面上的浆 体基本上以相同的流速流动，称之为柱塞结构流。 2.3 料浆要求不沉淀、不泌水、不离析。膏体充填材料这个特点非常重要，而要达到这三个标准，就必须时刻把握原料的所有参数，要搞好充填泵送系统的过 程控制，井上井下协调配合，积极应对充填工艺中出现的各种问题，才能达到料 浆要求。 2.4 无临界流速。最大颗粒料粒径达到25mm，流速小于1m/s仍然能够正常 输送。 2.5 膏体充填体压缩率低。一般水砂充填材料（包括人造砂）压缩率为10%左右，级配差的甚至达到20%，水砂充填地表沉陷控制程度相对较差，通常水砂充 填地表沉陷系数为0.1~0.2（新汶矿区水砂充填地表沉陷系数为0.13~0.17），许 多条件尚需要与条带开采结合，留设条带煤柱才能够达到保护地表建筑物的目的。而膏体充填材料中固体颗粒之间的空隙由胶结料和水充满，一般压缩率只有1% 左右，控制地表开采沉陷效果好，“三下一上”压煤有条件得到最大限度的开采出来。 3 膏体充填的研究现状 膏体充填最初来源于金属矿山，是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的第四代先进充填技术。 世界上记载有计划的矿山充填已经有近百年的发展历史，经历了废石干式充
膏体充填开采沿空留巷技术国内外研究 现状 摘要：通过研究膏体充填综采沿空留巷围岩活动特征、充填体滞后阻力，围 岩应力场演化规律，揭示中厚煤层膏体充填综采沿空留巷围岩结构运动特征，据 此形成针对性的沿空留巷围岩控制技术，指导沿空留巷工程实践的开展，对提供 煤炭资源采出率、减少巷道掘进量，以及实现Y型通风、治理瓦斯超限等难题、 推动我国无煤柱护巷技术的进步，具有极为重要的理论意义和实践价值。推行沿 空留巷，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实 意义，而且也是使煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增盈减亏的主 要途径之一，文章分析了膏体充填开采沿空留巷技术的国内外研究现状。 关键词：煤层开采；膏体充填；沿空留巷 0引言 我国是煤炭生产和消费大国，长期以来煤炭在我国的能源结构中一直占主导 地位，从1998～2008年煤炭在我国一次能源消费中所占比例始终在70%以上，2012年我国的煤炭消费量达到24.27亿t，占我国能源消费总量的67.1%，预计 在今后20年内煤炭依然是我国的主要能源，且在能源消费结构中所占比例达65% 左右。 我国煤炭储量虽然很多，然而人均占有量很少。我国95%以上的煤炭资源靠 井工开采，在煤炭开采中每年新掘巷道约2万km，其中采区顺槽进尺约占2/3以上，绝大部分采区顺槽长期以来一直沿用留煤柱护巷。留煤柱护巷虽然短期内对 防治窜风、自然发火起到一定作用，但造成煤炭资源的浪费。因此，研究区段不 留煤柱，实现无煤柱护巷、提高煤炭回收率和降低巷道掘进率，对矿井安全生产、增加经济效益和社会效益都具有十分重要的意义。
工作面采用膏体充填处理采空区使得基本顶运动特征、覆岩变形演化规律及其力学机制与垮落法处理采空区有显著不同，同时也区别于部分充填沿空留巷基本顶三角块的回转运动形式。其特殊的上覆岩层活动规律也给巷道支护带来新的问题，开采引起的支承压力也区别于垮落法开采，沿空巷道的受力环境和围岩控制要区别与常规的沿空巷道，且沿空留巷一侧为煤帮，另一侧为充填体，属于大变形围岩，同时还要承受掘进和采动的采场应力的影响。然而目前，国内外关于膏体充填综采沿空留巷上覆岩层运动规律及围岩控制技术的研究较少，有待进一步研究。 1沿空留巷技术研究现状 国外沿空留巷研究的历史较长，比国内该技术的研究早得多。国内很多专家 学者也对沿空留巷技术做了深入研究，使得沿空留巷技术日趋完善。 孙恒虎教授等从三维空间和动态上深入研究了沿空留巷的机理，采用现场研究、模型研究和数学力学解析相结合的综合研究方法，对煤矿生产具有指导意义。李化敏教授分析了沿空留巷顶板岩层运动的过程及其变形特征，明确了顶板岩层 运动各阶段巷旁充填体的作用。谢文兵等在工程实践基础上，采用适于分析岩层 断裂和垮落的数值分析软件UDEC建立相应的数值分析模型，分析了留巷前巷道 支护形式、充填体宽度、充填方式、充填体强度和端头不放顶煤长度等对综放沿 空留巷的作用和效果。漆泰岳教授等通过现场实测和理论分析，对不同围岩条件 下老顶断裂引起的整体浇注护巷带的支护强度和变形能力进行了深入研究，提出 了使沿空留巷巷道保持稳定的整体浇注护巷带支护强度与变形的理论计算方法， 进而对沿空留巷整体浇注护巷带的适应性进行了研究。华心祝教授等从如何提高 顶板岩层的自我承载能力入手，提出了一种主动的巷旁加强支护方式，即巷旁锚 索加强支护，建立了考虑巷帮煤体承载作用和巷旁锚索加强作用的沿空留巷力学 模型，并分析了巷内锚杆支护和巷旁锚索加强支护的作用机理。郭育光教授等研 究认为巷旁支护体应具有早期强度高、增阻速度快的特点，紧随工作面构筑，及 时支护直接顶，避免直接顶与上部基本顶离层，并切断采空区侧一定厚度的顶板，减小巷旁支护载荷，控制巷道变形。
煤矿膏体充填开采工艺研究 摘要：近些年来，我国社会发展对各类能源的需求量持续增加，虽然我国一直 致力于开发新型能源，但煤炭、石油等依旧会是未来一段时间我国最广为使用的 能源类型。因此，为了更好的满足市场需求，我国进一步加大了煤矿开采的力度。为了开采许多特殊条件的煤炭资源，越来越多的新技术得到应用。本文将就煤矿 膏体充填开采工艺进行研究。 关键词：煤矿开采；膏体充填开采工艺；工作面充填 前言：我国煤炭资源储量丰富，但是其中的很大一部分积压在建筑物、水体 或是道路之下。为了更好的满足新时期市场需求，我国开始探索这部分煤炭资源 的开采之路。充填法开采是煤矿开采技术的革命性创新，其独有的巷道开拓和采 空区处理等方法使得积压煤炭资源的开采成为可能。煤矿膏体充填开采是充填开 采技术的一部分，对其进行研究具有重要意义。 1.充填开采及煤矿膏体充填开采工艺概述 1.1充填开采的定义和分类 充填开采即是指利用机械或是爆破的方法对矿物进行开采，同时对采空区域 进行物料充填，最大程度的降低开采作业对上层覆岩的扰动，避免地面沉降等不 良现象的发生[1]。当前阶段，充填开采在我国已经经历了几十年的发展，形成了 内容丰富的充填开采技术体系，其中包含了多种充填方法，在煤矿开采作业中得 到了不同程度的应用。 以主体充填材料以及输送过程中相态的差异为依据，可以将充填开采分为水 砂充填开采、膏体充填开采、矸石充填开采、高水材料充填开采等方法。而以充 填系统动力的差异为依据，可以将其分为风力充填开采、机械充填开采、水力充 填开采等方法。此外，以充填量和充填范围占据采出煤层的比例为依据，可以将 其分为全部充填和部分充填两种类型[2]。 1.2膏体充填开采法介绍 膏体充填开采是将粉煤灰、煤矸石等材料加工制成牙膏状浆体，通过管道输 送充填到煤矿采空区域的煤炭资源开采方法。该方法具有充填材料凝固时间长、 材料成本低等优点。下图为膏体充填系统，主要包括原料破碎系统、混合系统、 管路系统以及检测控制系统等多个部分构成。 图1 膏体充填系统 膏体充填开采工艺所采用的浆体具有一定的流动性和较高的密实度，因此充 填效果更加显著，基本上可以完全消除开采作业对上层覆岩和地层的影响。但其 同样存在一定的不足，如膏体凝固所需的时间过长，影响工作进度，同时充填系 统出现故障的几率较高，且维修难度大[3]。 2.煤矿膏体充填工艺研究 上文中笔者已经的煤矿膏体充填开采工艺进行了简要的介绍，下图为膏体充 填系统的工艺流程图，综合来看，其工艺流程大致可以概括为材料准备、配料制浆、管道泵送、工作面充填等四个环节，接下来笔者将对这四个环节进行分别阐述。 图2 膏体充填系统工艺流程 2.1材料准备
林西矿膏体充填开采技术研究与应用 摘要：林西矿建矿已有百年历史，随着开采深度的逐渐增加，煤炭可采储 量不断减少，“三下”压煤占地质储量的84%。为保证矿井延续，林西矿结合现 有条件，建设ct1021-1充填工作面，降低对地面建筑影响，延长矿井服务年限， 经济和社会方面均有较好的意义。 关键词：充填开采；膏体充填；煤矿；地质储量 1.研究背景 林西矿矿井储量多为“三下”压煤，合计压煤地质储量为12392.1万吨，占 矿井地质储量的84.7%，为保证经济效益，需实行充填开采。 对比各类充填方法，膏体充填料浆具有均质性好、密实度高、充填体强度大 的优点，对岩层移动与地表沉降控制效果好。并且林西矿有多座矸石山提供充填 原料，附近有电厂可提供粉煤灰，结合原料来源与充填效果等方面因素，我矿使 用膏体充填技术为最优方案。 1. 支护工艺 2.1膏体充填液压支架 工作面顶板支护采用ZC7000-16.5/26型膏体充填液压支架60组（包含5组 隔离支架，采面安装位置为第3组、17组、31组、45组、58组）。 支架的楔形尾梁与顶梁后端采用铰接，尾梁能够上下摆动适应顶板的起伏变化，尾梁端部成楔形，既能保证充填体凝固后支架的顺利推进又能增加采空区的 充填高度。 支架尾梁采用外套式伸缩结构，尾梁外套部分可在内部伸缩千斤顶作用下伸 缩运动，满足支架对后部采空区顶板支护要求。
2.2膏体充填隔离液压支架 支架底座后部通过推移千斤顶与伸缩式隔离模箱相连。隔离模箱为高度可伸 缩的立方体结构形式，通过模箱内部伸缩千斤顶实现高度调节，高度范围 1.6~ 2.6m，宽度与支架相同，长度大于2倍采煤机截深。 3.回采工艺 正常情况下及时移架：割煤→（距采煤机后滚筒6m～9m）移架→（距采煤机10～15m）移刮板输送机→联网→重复以上操作→（割三刀达到充填步距，支架 前移时，使挡墙组合缓慢放下，形成充填隔离区）充填。 顶板破碎（煤壁片帮）时超前移架：割煤→伸前梁→（距采煤机后滚筒6m～ 9m）移架→（距采煤机10～15m）移刮板输送机→联网→重复以上操作→（割三 刀达到充填步距，支架前移时，使挡墙组合缓慢放下，形成充填隔离区）充填。 4.充填工艺 CT1021-1膏体充填工作面采用的是在待充填区域上下两端头打设隔离墙，结 合隔离液压支架把整个待充填区隔离为多个封闭的空间进行充填（包括上下两端头）的施工方法。 4.1隔离工艺 待充填区支设临时支护→上下两端头隔离→工作面隔离 4.1.1待充填区隔离施工方法 （1）支架与顶板之间的隔离 首先适当降低液压支架，然后在后尾梁上面铺上草袋子和泡沫板等填充严实，最后升起支架，使支架与顶板接顶严实，密封好支架与顶板之间的空隙。 （2）支架与支架之间的隔离
煤层开采中充填采煤技术分析 摘要：煤炭资源对我国经济的发展起着重要作用，随着工业现代化的发展。煤炭的开采量大幅度增加，煤层采空区的处理与加固成为煤矿企业、专家学者关注的问题之一，也是当下亟须解决的问题。为了进一步满足采煤的需求，人们提出一种充填采煤技术。这种技术已被广泛应用在煤矿生产过程中，可有效解决采矿造成的环境问题，例如固体废弃物污染、土地沉降等。充填采煤可以有效阻止地表沉陷和岩层移动，进一步提高煤矿企业的生产效率。 关键词：煤层开采；充填采煤技术；膏体充填；煤矸石充填 引言 为了适应煤层多种多样的开采条件，现在的采煤多采用综合机械化方式进行开采，某矿工作面同样运用多种机械化设备来完成矿山的开采和运输。近几年，随着我国社会经济发展速度的加快，经济市场变得越来越景气，在诸多产业中，煤炭产业仍占据主要地位，为建设社会主义现代化强国提供了强有力的支撑。但是，在煤矿实际采掘过程中，随着开采深度和难度的增加，地质结构遭到了严重的破坏。当前煤炭产业也在不断寻找新思路进行创新，其中充填采煤技术具有一定的应用优势，该技术不仅可以充分利用废弃物进行有效充填，还可以在很大程度上提升煤矿的生产效率，降低对环境的污染。 1.充填采煤技术概述 煤矿企业对我国的经济发展具有重要作用，但是煤矿企业在开采过程中由于开采技术或方法的不当使用，不可避免地对环境造成了一定的污染。造成污染的主要原因是煤矿开采过程中工作人员使用技术不当以及存在一些破坏性开采，导致煤矿岩层出现了沉降，更严重时甚至对岩层造成了损害，同时给周边环境也造成了污染，打破了生态环境的动态平衡，产生不利影响。为了避免这一问题带来的影响，国家提倡采取绿色开采。煤矿企业必须从自身出发进行整合、改进以及革新，更好地满足社会经济发展的现代化需求，减少现阶段高耗能、高污染的情况，真正实现向环保和高资源利用率的转变，进而提高煤炭开采的质量和效率，更好地促进自身的可持续发展。因此煤矿企业必须不断对技术进行优化，积极应用新的开采技术，例如在实际开采过程中可应用充填采煤技术，减少岩层沉降现象，保证开采的安全性和稳定性以及煤炭开采工作的顺利进行，进而提高煤炭开采效率。 2.充填采煤技术的重大意义
充填采煤技术在煤层开采中的技术要点 本文就现阶段四种最常用的充填采煤技术在煤层开采中的技术要点作系统的分析综述，包括膏体充填采煤技术、煤矸石充填采煤技术、高水材料性质的充填采煤技术及综合机械化的固体充填礦井采煤技术。 标签：充填采煤技术;煤层开采;技术要点 充填采煤技术的优势在于可以对煤层开采过程中产生的固体废弃物进行处理，并采用充填矿井的方式实现保护矿区岩层的目的，可以做到环保、绿色与科学[1]。但因为煤层所处的环境较为恶劣，实际挖掘过程中往往会遇到各种各样的技术难题。因此，进一步明确和掌握充填采煤技术在煤层开采中的技术要点尤为必要。 1.膏体充填采煤技术在煤层开采中的技术要点 膏体充填采煤技术是煤层开采中一种常用技术，其工作原理是先对矿产区周围的矿石、黄土及煤渣等废弃物进行整合，而后将这些废弃物按照一定的比例融合为膏状粘液体，最后通过重力式增压或者重力直充的方式将膏状粘液体充填至目标区域。长期的实践应用发现，这种技术可以降低煤层挖掘过程中对采集目标区底板的破坏，一些开采过程中产生的废弃物可以得到有效的再利用，资源利用率大大提升。近年来随着采煤技术的快速发展，二次膏体充填采煤技术也开始被研发和应用，优势在于可以不进行掘进送巷，直接进行工作面布置与开采眼即可。在利用膏体充填采煤技术开采煤层时，需要重点把握以下技术要点：①鉴于膏状粘稠物充填工作需要在原来的采矿区域内进行，而煤矿本身存在很大的限制条件，因而为了保证充填效果的人员的安全，需要事先对充填物质进行试验验证，确保质量满足充填要求。另外，还需要对矿区附近的岩层移动、地表强度等进行全面的勘察[2];②长期的实践应用发现，膏体充填采煤技术往往需要投入大量的资金，实际充填时对技术要点高。因此，在实际应用过程中，一方面也加大技术的研发力度，提升技术应用的适用性。另一方面，需要加强成本控制管理力度，做到成本全过程控制。 2.煤矸石充填采煤技术在煤层开采中的技术要点 煤层开采过程中所产生的煤矸石可以直接应用于充填，应用原理是借助重力和风力等动力因素将其输送至矿井的采空区，继而实现充填目的。就现阶段煤矸石充填采煤技术应用情况来看，主要有机械化充填、人工充填、风力充填及自溜充填等，均可以取得良好的成效。人工充填因为效率低，且人工费较高，因而实际并不常用。风力充填与自溜充填所需要的动力均来源于自然，导致其受到自然因素的影响较大，因而实际也并不常用。机械化充填可以分为两类，即一般性机械化充填与综合性机械充填。在应用一般性机械化充填技术时，需要先对采空矿井周边的地质地形进行全面的勘察，而后再根据实际情况采用煤矸石抛掷机械向采空区域进行充填，经常被应用于煤层较浅、规模较小的煤矿地区。总的来讲，
探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区的 应用 摘要：在煤矿采空区开采的过程中，膏体填充技术发挥着重要的作用。膏体 充填开采技术是煤矿开采行业的重要技术形式，膏体充填开采技术有利于优化煤 矿生产环境，避免塌陷、滑坡等安全事故，促进煤矿开采效率的提高。煤矸石、 粉煤灰等均是膏体充填开采工艺中的重要材料，诸如此类固体废弃物的应用价值 得以充分发挥，避免资源浪费问题，与节能环保、经济高效的生产理念相契合。 本文首先分析膏体充填开采的必要性，其次探讨膏体充填开采技术在煤矿采空区 的应用，煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性 途径,以供参考。 关键词：煤矿开采；采空区；膏体充填开采；效果评价 引言 煤基固废充填开采技术是实现绿色低碳开采的重要代表性技术，在地表沉陷 控制、生态环境保护、矿山固废处置与利用、绿色低碳减排等方面最优显著的技 术优势。煤基固废充填开采技术实现煤炭安全开采的同时从源头上解决了地表沉陷、地下水流失、瓦斯排放、土地占用损害等难题，同时也减少了运输、提升等 工序，节能降碳效益十分显著。煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和 洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求，顺应“碳达峰、碳中和”战略，有利于促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展。 1膏体充填开采的必要性 （1）膏体充填既可以解决煤矿矸石污染环境问题，也可以节省矸石处理费用。（3）可以提高煤炭资源采出率，防止煤炭资源的永久性浪费。（4）村庄搬 迁难度大，征地困难，膏体充填开采可以实现不搬迁开采，同时可以防止地表塌 陷坑的出现，保护农田。
2膏体充填开采技术在煤矿采空区的应用 2.1工艺流程分析 在实际进行煤体开采时，通常情况下，包括了多项采煤环节。比如针对现有 的工作面，需要进行扩帮回采。在此基础上，还需要开展联合支护工作，并在工 作面之上，完成条带掘进，才能更好地发挥膏体充填开采技术的价值。膏体充填 开采技术工艺流程如下：首先，结合工作面实际情况，开展条带掘进施工，为提 升掘进面的工作效率，需要采用综掘自动化掘进巷道，从而尽可能减轻施工人员 劳动强度从中采掘更多煤炭资源，避免出现资源浪费问题。后续在进行煤炭运输时，可以采用胶带输送机、刮板输送机等，在这一过程中，还应注意配合采用单 体液压支柱，完成对巷道的支护工作。在具体开展施工的过程中，应对工作面进 行全面检查，做好杂物情况。然后在工作面之上，选择合适的位置，打设钻孔， 实施爆破。在爆破期间，禁止闲杂人等靠近爆破施工现场，避免发生安全事故。 在完成爆破后，由技术人员下场，实施敲帮问顶工作，此时围岩经过爆破，已经 变得比较松散，因此非常易于清理。在将围岩全部清除后，再进行临时支护，避 免发生坍塌问题。在确保采煤工作环境安全后，再进行出煤操作。随后还需要结 合实际情况，做好支架的架设，并延长刮板运输机，便于煤炭长距离稳定运输。 2.2料浆的配制 根据设计配合比、浓度要求等取用原材料，做充分的拌和，得到均匀性较好 的充填浆体。煤矿膏体充填施工中仅采用少量的胶结料，因此制作的是“极贫” 混凝土。充填浆体必须具有良好的流动性和固结性能，保证充填结构体的稳定性，进而有效控制地表沉陷量。具体的配料制浆作业要点如下：①各类原材料均要进 行称重计量，为保证称量结果的准确性，在静态条件下称量。②适配高精度的称 重传感器，用于精准控制材料的用量。③联合应用PLC可编程控制器和工控微机，根据预设的参数控制配料系统，实现自动配料。准确测定煤矸石、粉煤灰的质量，根据测定数据评价变化特征，根据实际变化动态调整配合比。④浆液的拌和采用 周期式混凝土搅拌机，启用前检验装置的性能。 2.3综合机械化膏体充填技术
煤矿膏体充填开采项目可行性研究报告 中咨国联出品
目录 第一章总论 (9) 1.1项目概要 (9) 1.1.1项目名称 (9) 1.1.2项目建设单位 (9) 1.1.3项目建设性质 (9) 1.1.4项目建设地点 (9) 1.1.5项目负责人 (9) 1.1.6项目投资规模 (10) 1.1.7项目建设规模 (10) 1.1.8项目资金来源 (12) 1.1.9项目建设期限 (12) 1.2项目建设单位介绍 (12) 1.3编制依据 (12) 1.4编制原则 (13) 1.5研究范围 (14) 1.6主要经济技术指标 (14) 1.7综合评价 (16) 第二章项目背景及必要性可行性分析 (17) 2.1项目提出背景 (17) 2.2本次建设项目发起缘由 (19) 2.3项目建设必要性分析 (19) 2.3.1促进我国煤矿膏体充填开采产业快速发展的需要 (20) 2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (20) 2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (21) 2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (21) 2.3.5提升企业竞争力水平，有助于企业长远战略发展的需要 (21) 2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (22) 2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (22) 2.4项目可行性分析 (23) 2.4.1政策可行性 (23) 2.4.2市场可行性 (23) 2.4.3技术可行性 (23) 2.4.4管理可行性 (24) 2.4.5财务可行性 (24) 2.5煤矿膏体充填开采项目发展概况 (24) 2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (25) 2.5.2试验试制工作情况 (25) 2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (25)
煤矿充填开采技术研究 摘要：随着社会的发展，我国的煤矿工程的发展也突飞猛进。现代社会的发展 离不开煤矿资源，人们的日常生活，如煤油、灯火、车、水等，都与其息息相关。但是，这么重要的资源，其开采过程却是极其艰难的。因为它是在地下开采的， 一旦将煤矿挖掘出来，地质表层失去支撑，失去稳定性，如果没有采取有效的相 应措施，地质便会沉陷。由于世界日新月异的发展，人们对于煤矿资源的需求越 来越多，我们不可能暂停开采。因此，如何做到有效控制煤矿开采的沉陷，运用 相关的充填开采技术减少不良事故的发生，将人员伤亡降到最低，减轻对环境的 破坏，成为现代煤矿充填开采技术研究的首要任务。 关键词：煤矿；充填开采；技术研究 引言 煤矿充填开采是指在开采工作面推过后，通过物料对已采空间进行填充，控 制基本顶及上覆岩层运动，进而防止地表下沉的一种采煤方法。中国的充填工艺 和技术发展较快，先后经历了废石干式充填、分级尾砂和碎石水力充填、混凝土 胶结充填、废石胶结充填、高浓度全尾砂胶结充填和膏体泵送胶结充填、高水充 填等过程。随着煤炭资源的不断枯竭，“三下”压煤这部分煤炭资源显得越来越重要，据不完全统计，中国生产矿井“三下”压煤量达150×108t，主要集中于山东、 安徽、河北、河南、江苏等5省。其中，山东省通过制定煤矿管理政策、加大充 填开采的监管力度，在许多重点矿井实施了充填开采技术，在很大程度上解决了 耗能与产能的矛盾。河北省的冀中能源集团将机械化采煤技术与充填开采相结合，对大量“三下”压煤进行了回收，创造了可观的经济效益。河南省、安徽省等通过 发展矸石等固体充填技术，既安全回收了煤炭资源，又减少了矸石等固体废弃物 对环境的污染，建设了多所现代化模范矿井。同样，中西部水资源匮乏地区，为 了进一步减少地下煤炭资源开采对环境的破坏，尤其水资源的保护，也在必要地 区探索和实施了保水充填开采技术。 1充填开采技术的现状 首先，充填开采技术不仅仅应用在煤矿行业，在金属矿石行业中也会使用到 不同种类的充填开采技术。但是，这两者的充填开采技术并不是一致的。因为在 金属矿石行业中，充填技术已十分成熟。而煤矿行业的充填技术仍旧处于探索阶段。加上煤矿行业本身的特殊性，比如说煤矿的结构呈现的是层状的岩石层，这 为充填开采技术加大了难度。因为开采之后，不可避免地会发生沉陷、崩塌等现象。其次，在初期，中国大部分的煤矿部门都采用了在倾斜上行时，用水砂充填 长壁，进而采煤的方法。这个方法可以将煤柱保护好，且有效地降低地表下沉。 不过，随着社会的发展，中国与外国的交流增多，因此，将外国的离层注浆的方 法有效地与原先的充填开采技术结合起来，并优化了该技术。但是，在中外的煤 矿充填开采技术中，如何隔离排水系统始终成为一个难题。到了20世纪80年代时，德国领先研发出了一种解决该难题的技术——将浆料制成牙膏状，并且不沁 水的浆体，用缓慢的速度使其到达沉陷区域进行填充。中国在改革开放以来，经 济飞速发展的状态下，对煤炭的需求量与日俱增，煤矿开采所造成的沉陷情况益 加严重。所以单一的充填开采技术已不能满足现有的需求。因此，相关人员在煤 矿开采的过程中，需研发不同的充填开采技术，以便应对各种需求，以及让绿色 开采得到实施. 2充填开采技术的概念