下载文档原格式
充填采矿法及安全要求范本第一部分：充填采矿法一、引言充填采矿法是一种常见的采矿方法，通过将采矿区域内的矿渣、矿石等填充进采空区域中，以保持地面稳定性，减少矿山对环境的影响，并提高矿石的回收率。
为确保充填采矿法的安全有效实施，制定本充填采矿法及安全要求范本。
二、充填采矿法的工作原理1. 矿石的选矿和破碎：对矿石进行筛选和破碎，以满足充填采矿的要求。
2. 充填材料的制备：将选矿后的矿石或其他填充材料进行破碎、混合等处理，以提高其充填效果。
3. 充填操作：将充填材料输送至充填地点，使用设备进行布料、压实等操作，以达到充填效果。
4. 充填后的地面稳定性和回收率监测：对充填区域进行地质监测、地面测绘等工作，确保地面稳定性与矿石回收率达到预期要求。
三、充填采矿法的安全要求1. 设备安全要求：（1）充填设备应具备安全可靠的控制系统，确保操作人员的人身安全。
（2）各种输送设备、压实设备等关键设备应定期维护保养，确保其工作正常。
（3）设备操作人员应经过专业培训，熟悉设备的操作规程和安全操作要求。
2. 充填材料安全要求：（1）充填材料应符合国家相关标准，不得添加有害成分，以确保充填区域的环境安全。
（2）充填材料的选用应根据矿石特性和环境要求进行合理选择，确保充填效果和环境友好。
3. 充填过程安全要求：（1）充填过程中，应根据充填区域的地质状况和设计要求，合理安排充填工作，避免产生安全隐患。
（2）设备操作人员应遵循操作规程，确保充填过程的安全和稳定。
（3）充填过程中，应进行定期检测和监测，及时发现并处理可能存在的安全隐患。
4. 地面稳定性和回收率监测要求：（1）充填采矿法施工后，应进行地质监测和相关测绘工作，评估地面稳定性和矿石回收率。
（2）监测结果应定期报告，并及时调整充填工艺和设备，以提高地面稳定性和矿石回收率。
四、充填采矿法的风险评估和应急预案1. 对充填采矿法的施工过程进行全面风险评估，识别潜在的安全风险。
2. 制定应急预案，包括应急救援组织架构、联系人员，应急救援设备和物资准备，应急处置流程等。
采矿工程超高水充填材料应用标准摘要：在煤矿开采环节经常会存在着以下几个问题：煤炭自燃发火、工作面过空巷等，这些问题在老矿井中尤为明显，严重影响着矿井开采的安全性。
现如今超高水充填材料在采矿工程中有着十分广泛的应用，可以起到很好的预充空巷和防火灭火的作用。
本文将对超高水充填材料的注浆防火技术、欲充空巷开采技术以及充填开采技术进行深入分析，希望可以促进煤炭采矿工程的顺利施工。
关键词：超高水填充材料；煤矿工程；具体应用超高水充填材料由两部分组成的，一部分是以铝土矿为主要原材料经过烧制和复合超缓凝剂组成，另一部分是由石膏与复合速凝剂组成，在使用时需要将两种液体按照等体积比例混合，在混合一段时间后即可凝固成具有相对强度的充填材料。
超高水充填材料不仅无毒无害，而且制作过程简单，两种液体在混合后的8~30分钟内就可呈现初凝状态，凝固后的抗压强度可达到0.66~1.65MPa，并且单浆液能够做到长时间运输且不凝固，因此在采矿工程中具有十分广泛的应用[1]。
1超高水材料充填开采技术及原理1.1超高水材料充填开采技术利用超高水材料对采矿区进行充填，常用的方法有混合式充填法、开放式充填法以及袋式充填法等，施工人员需要结合矿井的实际情况选择合适的充填方法。
超高水材料充填技术在应用时涉及到浆体制备、材料储运、浆液输送、采空区充填等几个步骤，具体的技术流程如图1所示，其中制备浆体是整个充填技术的核心所在，现如今已经实现了由PLC系统进行自动化控制。
1.2超高水材料充填开采技术的原理分析矿井在开采后采空区的上覆岩层会形成裂隙带、弯曲下沉带以及冒落带，彻底形成这三带需要一定时间，也就是具有一定的滞后特点，所以利用超高水材料进行充填就是利用矿井开采后的缓冲时间，让采矿区域充满超高水材料并且胶结在一起，这可有效防止采空区顶板塌落，使得上层岩石的活动趋于稳定，确保采空区域的安全性。
同时对裂隙带空隙以及冒落带进行密实充填，也会极大的降低下沉带的下沉空间，从而控制地表的下沉量，这可有效防止地表塌陷，降低对地面的影响。
第35卷第12期煤 炭 学 报V o l .35 N o .12 2010年12月J O U R N A L O FC H I N AC O A L S O C I E T YD e c . 2010 文章编号:0253-9993(2010)12-1963-06超高水材料采空区充填方法研究冯光明1,孙春东1,2,王成真1,周 振1(1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221008;2.冀中能源集团有限责任公司邯郸矿业集团,河北邯郸 056000)摘 要:为解放建筑物下压煤,结合超高水材料的基本性能,研究出超高水材料采空区充填开采技术。
该技术包括开放式、袋式、混合式和分段阻隔式4种充填方式,对各种充填方式的充填过程、优缺点及适用条件进行了分析。
结果表明:在井下潮湿、低温、封闭的环境中,超高水材料是一种理想的采空区充填材料;该材料及相应的充填开采方法是未来采空区充填开采技术的发展方向之一。
关键词:超高水材料;充填开采方法;开放式;袋式;混合式;分段阻隔式中图分类号:T D 823.7 文献标志码:A收稿日期:2010-07-20 责任编辑:柴海涛 作者简介:冯光明(1964—),男,山西垣曲人,副教授。
E-m a i l :f g m 20004@163.c o mR e s e a r c ho n g o a f f i l l i n g m e t h o d s w i t hs u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a lF E N GG u a n g -m i n g 1,S U NC h u n -d o n g 1,2,W A N GC h e n g -z h e n 1,Z H O UZ h e n1(1.S c h o o l o f M i n e s ,C h i n aU n i v e r s i t yo f M i n i n g ＆T e c h n o l o g y ,X u z h o u 221008,C h i n a ;2.H a n d a nM i n i n gG r o u p ,J i z h o n gE n e r g yG r o u pC o .,L t d .,H a n d a n 056000,C h i n a )A b s t r a c t :B a s e d o n t h e b a s i c p r o p e r t i e s o f s u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a l ,t h e t e c h n o l o g y o f g o a f f i l l i n g m i n i n g w i t h s u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a l w a s s t u d i e d o u t i n o r d e r t o l i b e r a t e t h e c o a l r e s o u r c e s u n d e r b u i l d i n g s .T h e r e a r e f o u r t y p e s i n t h e t e c h n o l o g y ,i n c l u d i n g o p e n f i l l i n g ,b a g f i l l i n g ,h y b r i df i l l i n g a n d p a r t i t i o nf i l l i n g .E v e r y t y p e w a s a n a l y z e dd e t a i l e d l y ,c o n t a i n i n g i t s f i l l i n g p r o c e s s ,a d v a n t a g e s ,d i s a d v a n t a g e s a n d a p p l i c a b l e c o n d i t i o n s .T h e r e s u l t s s h o w t h a t s u p e r h i g h -w a -t e r m a t e r i a l i s a n i d e a l g o a f f i l l i n g m a t e r i a l i n a w e t ,c o l d a n d c l o s e d e n v i r o n m e n t ,a n d t h e m a t e r i a l w i t h i t s c o r r e s p o n d -i n g f i l l m i n i n g m e t h o d s i s o n e o f t h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n s o f f u t u r e g o a f f i l l i n g m i n i n g t e c h n o l o g i e s .K e y w o r d s :s u p e r h i g h -w a t e r m a t e r i a l ;f i l l i n g m i n i n g m e t h o d s ;o p e n ;b a g ;h y b r i d ;p a r t i t i o n 我国生产矿井“三下”压煤量约140亿t ,其中建筑物下压煤约为90亿t [1]。
超高水充填开采技术在煤矿中应用论文摘要：邢东矿采用超高水材料充填开采技术，现已成功充填回采煤量50万吨（最高月产5.5万吨），利润1.7亿元。
同时节省了巨额拆迁费用，不但置换出来煤，还大量利用了井下污水，减小对环境的污染。
对于解放建下乃至三下压煤都有很好的应用性。
邢东矿剩余煤炭资源的82%以上为村庄压煤，大量建下压煤的存在，对当前及今后矿井合理的生产布局、正常的采掘接续安排与持续稳产均产生了极大影响，严重制约着矿井回采率及可持续发展能力的提升。
为解决这一难题，邢东矿开展了超高水材料充填开采的试验研究，并在现场进行了成功应用。
1 工程概况邢东矿1126工作面，是本矿首个超高水充填工作面。
该工作面主采2#煤层，走向长490 m，倾斜长70 m，煤层平均厚度4.5 m，煤层平均倾角10.3°，可采储量 25万t。
采用单一厚煤层一次采全高倾斜长壁后退式采煤法，用超高水材料充填方法控制采空区顶板。
2 超高水充填材料基本性能2.1 材料简介超高水速凝固结充填材料（简称超高水材料）是指水体积在95%以上，最高可达到97%的超高水材料。
主要由AB两种物料，分别加入8～11倍水组成。
A料主要以铝土矿石膏等独立炼制并复合超缓凝分散剂构成，B料由石膏、石灰和复合速凝剂构成。
两者按一定比例配合使用，强度可根据需要进行调整，满足井下充填要求。
2.2 材料物理力学基本性能（1）材料力学性能。
超高水材料不同水体积固结体的强度随时间变化规律如图1所示。
从中可以看出，早期强度较高，而7 d后强度增长缓慢。
（2）材料变形特性。
超高水充填材料用于采空区充填后，处在较为封闭的状态，其固结体要受到上覆岩层的作用，体积是否会发生收缩或者膨胀，直接影响对上覆岩层的有效控制。
图2所示为超高水充填材料固结体体积应变随时间变化的曲线。
从中可以看出，超高水材料受压后，体积应变较小，位于0.001～0.003之间，表现出良好的不可压缩性。
3 超高水充填采煤工艺3.1 超高水充填支架我矿使用的充填液压支架型号为ZC12400/30/50，是一种新型的超高水充填开采工作面支护设备，做到了采煤与充填作业的分离，避免了采煤与充填的相互干扰。
大采高综采面超高水材料充填开采技术谢国强;杨军辉;谢生荣;张广超;肖殿才;张兴娜【摘要】为了解决邢东矿村庄压滞煤炭资源开采的问题,提出了适用于大埋深、大采高等复杂地质条件下的综合机械化超高水材料充填开采技术,阐明其技术特点,并介绍了研制的分体式充填液压支架、超高水材料充填系统和采煤与充填工艺.现场监测结果表明:1126大采高综采工作面开采过程中,支架后柱工作阻力高于前柱工作阻力,顶板无明显来压现象；地表变形量较小,最大变形量未超过2cm,地表变形控制在Ⅰ级形变以内.该技术有效解决了邢东矿可采资源紧张、村庄下压煤回采的技术难题.%In order to solve the problem of exploiting coal resources under villages in Xing Dong mine, the fully mechanized filling mining with superhigh-water material in complex geological conditions such as great depth and high cutting mining face was put forward and its technical characteristics were expounded. The developed individual assembled hydraulic powered supports, filling system with superhigh-water material,coal mining and filling technology were introduced. The field monitoring results showed that working resistances of latter hydraulic prop were higher than the formers' and obvious pressure phenomenon of roof didn't appear; the deformation of earth's surface were controlled within level I, its value was small and the maximum deformation value was under 2cm. This technology resolved the problems of shortage of recoverable resources and the technology of exploiting coal resources under villages.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2013(022)003【总页数】4页(P70-72,112)【关键词】大采高充填开采;分体式液压支架;超高水材料;充填系统【作者】谢国强;杨军辉;谢生荣;张广超;肖殿才;张兴娜【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD323建筑物下压煤问题一直制约着我国煤矿的可持续发展，且矛盾日益突出［1］。
高水膨胀材料充填采煤技术简介一、研发背景“三下”压煤是我国煤矿普遍存在的问题。
据统计，国有重点煤矿的压煤总量约138亿吨。
其中，建筑物下压煤近90亿吨。
由于村镇规模的不断扩大，实际压煤量远高于这一数字。
仅以山东为例，现有的80亿吨煤炭储量中有50%是“三下”压煤。
我国现行的“三下”压煤的开采技术，存在的突出问题是：或资源的回收率低，或地面发生明显沉降。
据文献报道，条带开采方式虽然能保证地面不发生明显沉降，但其资源回收率不到50%。
水沙、矸石、膏体和似膏体等充填开采方式的回收率虽能提高到65%左右，但不能保证地面不发生明显沉降和不能保护地上建筑物不受破坏。
长期以来，我矿一直受到“三下”压煤和地表“沉降”两大难题的困扰：一是不断增加的地面建筑物使近千万吨的储量变为“三下”压煤而无法采出；二是垮落法采煤导致的地表沉降使周边村庄的房屋建筑和良田受到较大破坏。
也正是由于这两大难题的存在，具有丰富主焦煤资源的临淄煤田的开发曾被永远放弃。
二、技术要点1、充填材料（1）原料成份A、基料：粉煤灰、赤泥、尾矿、风积沙等硅质材料；B、辅料：石膏、石灰、水泥、铝养熟料和膨胀剂。
（2）料浆特性将基料和辅料混合后，制成固水质量比为1：1.3～1.5的充填料浆，即高水膨胀材料。
其特点为：A、良好的流动性。
料浆在2小时以内呈液体状态，可实现自流输送。
B、适度的膨胀性。
料浆2小时以后开始固化并伴随30%以下的体积膨胀。
体积膨胀可使固化后的充填体实现与顶板的主动接触。
C、足够的稳定性。
固化后的充填体是基料中的二氧化硅、三氧化二铝与辅料中的碱土氢氧化物发生化学反应而生成的具有水硬胶凝性能的含水硅酸钙和含水铝酸钙。
这两种化合物的化学性质非常稳定。
D、较强的抗压性。
固化后，充填体的单向抗压强度表现：12小时达到0.5Mpa；24小时达到1.2Mpa；2个月达到15Mpa；19个月达到30Mpa。
2、充填工艺（1）料浆制备系统A、初浆罐。
超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用我国煤炭资源较为丰富,但其赋存特点是煤矿“三下”压煤比较普遍。
一方面,我国主要产煤省多地处平原,村庄密集,人口众多,村庄压煤比重大;另一方面,随着国内经济不断持续发展,村镇规模不断扩大,新矿区、新井田不断建设,压煤量也持续增加。
解决“三下”压煤问题是我国煤矿可持续发展的关键。
此外,由于煤矿开采造成地表沉陷、建筑物破坏及地下水与土地资源减少等,使矿区生态环境问题越来越突出。
基于上述问题,煤炭绿色开采是实现我国煤炭工业可持续发展的必由之路,充填开采技术是实现上述目标的不二选择。
本文在充分研究我国煤炭资源赋存状况及充填开采现状的基础上,从充分回收煤炭资源、减少矿区环境污染、消除矿区生态破坏的角度出发,提出超高水充填材料用于矿井采空区充填的课题,并对此进行了详细研究。
本文在详细查阅大量国内外文献的基础上,详细研究了超高水材料的生成机理,并通过大量实验,对超高水材料的各组成要素进行了详细研究。
在实验室条件下,经过多年反复试验研究,找出超高水材料合理的组成配方。
所制得的超高水材料由A、B两种主料与少量复合速凝剂和复合缓凝分散剂组成。
该材料可在水体积高达97%时,实现初凝时间在8~90min之间的按需调整。
当水体积在95~97%时,抗压强度可根据外加剂的不同而进行调节,其28天强度可达到0.66~1.5MPa之间。
该材料A、B两主料单浆可持续30~40小时不凝固,混合后材料可快速水化。
调整外加剂配方可以改变材料性能如凝结时间与强度等。
为了考察所制得超高水材料性能,对超高水充填材料的基本性能包括基本力学性能、化学性能及所构成材料的稳定性进行了研究,发现该材料具有早强、快硬的特点,7天抗压强度可达到最终强度的60~90%,后期强度增长趋势较缓慢。
通过调节水固比与外加剂,可根据需要调整其强度性能与凝结时间等指标。
该材料体积应变较小,有利于采空区的充填应用。
该材料抗风化性能较差,火烤效果类同于风化,表明该材料不适于干燥、开放的环境。
《综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术规范》编制说明标准编制组一、工作简况（一）任务来源本标准的制定计划由中国煤炭工业协会归口上报并执行，经中国国家标准化管理委员会批准，正式列入2016年国家标准制修订项目计划，项目编号为20161825-T-603，项目名称为《综合机械化高水材料充填采煤技术要求》，起草单位为中国煤炭工业协会生产力促进中心、冀中能源邯郸矿业集团有限公司等。
（二）协作单位本标准制定的协作单位主要有冀中能源集团有限责任公司、国家能源充填采煤技术重点实验室、河北充填采矿技术有限公司、冀中能源股份有限公司、河北煤炭科学研究院。
（三）主要工作过程（1）建立标准起草组该标准提出后，于2016 年获国家标准化管理委员会立项，2016年12月成立了由冀中能源邯郸矿业集团有限公司、国家能源充填采煤技术重点实验室等组成的标准起草组。
（2）形成标准草案标准起草组于2016年12月启动本文件的调研工作，并于2017年5月底前完成了相关资料的收集和分析工作。
起草组经多次组内研讨，确定了标准的框架和主要内容，并于2017年10月形成了标准草案稿。
（3）征求意见阶段标准起草工作组先后召开了多次组内研讨会，对标准草案进行了讨论。
根据专家意见，起草组对草案内容进行了修改，于2018年12月底形成标准征求意见稿。
（四）主要起草人及所做的工作本标准主要起草人为杨忠东、张党育、孙春东、高会春、卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健、宋佳、刘富、郑厚发等。
根据任务分工，孙春东主要做了制定详细工作计划，卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健等进行了前期资料的收集、标准制订初稿的起草以及标准征求意见稿的讨论修改等工作，其他人员也都一起参与了调研，多次开会讨论，共同修改完善标准。
二、编制原则和主要内容说明（一）编制原则本标准的编制原则主要包括：（1）本标准在结构和编写上严格按照GB/T 1.1-2009的规范要求。
（2）本标准的编制注意协调一致的原则，与已经发布的相关国家标准、行业标准和规范相协调。
综合机械化膏体袋式充填采煤技术要求综合机械化膏体袋式充填采煤技术要求：一、设备要求：1.采煤机装有适当的膏体充填装置，能够稳定、连续地向充填层输送膏体。
2.膏体制备设备齐全，包括搅拌设备、输送设备、储存设备等。
3.顶煤机配备强力覆岩机构，能够快速、有效地覆盖膏体层。
二、膏体要求：1.膏体应具有一定的流动性，能够在矿井内输送和充填。
2.膏体的浓度应适宜，一般在65%~75%之间。
3.膏体中的成分要稳定，能够在矿井环境下长时间保持其性质不变。
4.膏体应具有一定的黏稠度，能够附着在煤炭表面。
三、充填操作要求：1.严格按照充填方案进行操作，充填层的厚度和密实度要符合设计要求。
2.充填应从下部向上进行，避免膏体流失和泄露。
3.充填应均匀、稳定，防止出现漏充或过度充填现象。
4.在充填过程中要注意及时发现和解决堵塞或卡住的问题，确保连续充填。
四、安全要求：1.充填过程中要做好防火、防爆、防窒息等安全措施，保障作业人员的人身安全。
2.要做好通风、排水等环境保护工作，防止煤尘积聚和环境污染。
3.对于有毒有害的膏体成分要做好防护措施，确保作业人员的健康安全。
五、运输和储存要求：1.膏体的输送方式要选择合适的管道和输送设备，保证稳定输送和不发生泄漏。
2.膏体的储存设备要符合安全标准，能够长期储存和保持膏体品质。
3.储存设备要进行定期维护和检修，确保设备的正常运行和安全使用。
六、质量控制要求：1.要建立完善的质量管理体系，对膏体及其成分进行严格的质量控制。
2.要进行现场实时监测和抽样检测，确保膏体的质量符合要求。
3.要做好膏体的质量记录和追溯工作，方便追究责任和改进工艺。
以上为综合机械化膏体袋式充填采煤技术的要求，通过加强设备要求、膏体要求、充填操作要求、安全要求、运输和储存要求以及质量控制要求的管理和控制，能够实现高效、安全、可持续发展的膏体充填采煤工艺。
综合机械化膏体充填采煤技术要求
综合机械化膏体充填采煤技术是一种在煤矿开采过程中应用的
先进技术，它结合了机械化采煤和膏体充填技术，旨在提高采煤效率、保障矿井安全和最大限度地利用煤矿资源。
这项技术的实施需
要满足一系列严格的要求。
首先，对于机械化采煤方面，要求设备先进、稳定可靠，能够
适应复杂多变的煤层地质条件，实现高效率、低成本的采煤作业。
此外，还需要保证采煤过程中对煤层、顶板和底板的控制，以防止
采空区垮塌和地表沉陷。
其次，对于膏体充填方面，需要确保充填材料的质量稳定、流
动性好，能够完全填充采空区并形成坚固的支护结构，同时要具备
良好的粘结性和耐磨性，以提高充填体的整体稳定性和抗冲击能力。
此外，综合机械化膏体充填采煤技术还要求在设计和施工过程
中充分考虑煤矿的实际情况，包括煤层厚度、倾角、硬度、透水性
等特点，以及矿井的地质构造、水文地质条件等因素，从而制定合
理的充填方案和采煤工艺，确保技术的可行性和可靠性。
此外，还需注意人员培训和安全管理，确保操作人员具备必要的技能和知识，严格执行相关操作规程和安全操作规范，以防止意外事件的发生。
总的来说，综合机械化膏体充填采煤技术要求综合考虑了机械化采煤和膏体充填两个方面的要求，需要在设备、材料、工艺、安全等多个方面做到严格要求，以确保技术的顺利实施和取得预期的效果。
《综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术规范》编制说明标准编制组一、工作简况（一）任务来源本标准的制定计划由中国煤炭工业协会归口上报并执行，经中国国家标准化管理委员会批准，正式列入2016年国家标准制修订项目计划，项目编号为20161825-T-603，项目名称为《综合机械化高水材料充填采煤技术要求》，起草单位为中国煤炭工业协会生产力促进中心、冀中能源邯郸矿业集团有限公司等。
（二）协作单位本标准制定的协作单位主要有冀中能源集团有限责任公司、国家能源充填采煤技术重点实验室、河北充填采矿技术有限公司、冀中能源股份有限公司、河北煤炭科学研究院。
（三）主要工作过程（1）建立标准起草组该标准提出后，于2016 年获国家标准化管理委员会立项，2016年12月成立了由冀中能源邯郸矿业集团有限公司、国家能源充填采煤技术重点实验室等组成的标准起草组。
（2）形成标准草案标准起草组于2016年12月启动本文件的调研工作，并于2017年5月底前完成了相关资料的收集和分析工作。
起草组经多次组内研讨，确定了标准的框架和主要内容，并于2017年10月形成了标准草案稿。
（3）征求意见阶段标准起草工作组先后召开了多次组内研讨会，对标准草案进行了讨论。
根据专家意见，起草组对草案内容进行了修改，于2018年12月底形成标准征求意见稿。
（四）主要起草人及所做的工作本标准主要起草人为杨忠东、张党育、孙春东、高会春、卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健、宋佳、刘富、郑厚发等。
根据任务分工，孙春东主要做了制定详细工作计划，卢志敏、李继升、杨洪增、秦大健等进行了前期资料的收集、标准制订初稿的起草以及标准征求意见稿的讨论修改等工作，其他人员也都一起参与了调研，多次开会讨论，共同修改完善标准。
二、编制原则和主要内容说明（一）编制原则本标准的编制原则主要包括：（1）本标准在结构和编写上严格按照GB/T 1.1-2009的规范要求。
（2）本标准的编制注意协调一致的原则，与已经发布的相关国家标准、行业标准和规范相协调。
（3）本标准的编制坚持普遍性原则，广泛征求各生产单位、使用单位、科研单位与检测单位的意见和建议。
（二）主要内容说明本标准规定了综合机械化超高水材料袋式充填开采的术语和定义、适用条件、制浆输送工艺系统、袋式充填工作面、袋式充填开采工艺流程、地表变形及井下矿压监测等技术要求。
本标准适用于煤矿井下综合机械化壁式开采，不适合俯采和放顶煤开采工作面。
1 规范性引用文件列出了该标准的规范性引用文件。
2 术语与定义收录了本标准中涉及的19条术语和定义，包括超高水材料、充填袋、制浆系统、混合装置等。
3 超高水材料强度要求基于各使用单位的广泛要求、生产单位的实际生产情况，同时国家能源充填采煤技术重点实验室化学材料研究所通过长期大量的实验，对全国多个生产厂家和使用单位的产品进行实验检测，最终确定了本标准中规定的单轴抗压强度指标，见表1，其中河北紫晨超高水材料有限公司检测报告见附件1，其实验方法按本标准附录A的规定进行，该方法以MT/T 420-1995中的实验方法为基础，结合当前国内生产企业标准（其中Q/HBCT 01-2016见附件2）中广泛应用的检测方法，确定了本标准附录A（见附件3）中规定的实验方法。
表1 工业品各龄期单轴抗压强度（下限值）单位为兆帕4 超高水材料充填系统组成超高水材料中AA料、BB料预先加水搅拌活化，之后分别与A料、B料制备成成品浆，分别输送到存储池（二级搅拌系统）中，由输送泵（或自流管）通过双液匹配及流量控制系统送入井下，经过混合装置将混合浆体输送至工作面采空区充填袋内。
整个充填系统主要由制浆系统、输送系统和相应的控制系统等组成，制浆系统和控制系统一般布置在充填站中。
充填制浆系统主要包括粉料仓、蓄水池、称量及投料装置、一级搅拌装置、二级搅拌池（储浆池）等。
储料能力满足生产能力要求，可根据运输条件、储料能力设定储料比例；制浆系统用水满足充填能力要求，水温大于18°C，pH值宜大于7。
根据矿井深度、管路工况条件，确定输送方式。
输送系统整体主要由输送泵（或自流管）、输送管路与浆体混合装置组成。
输送系统能力应与制浆能力相匹配。
4.5 袋式充填工作面综合机械化超高水材料袋式充填开采的采煤作业面系统布置与传统的完全垮落法综合机械化采煤作业面相同。
充填作业面布置在充填支架后顶梁控顶区域，充填袋吊挂在袋式充填支架掩护梁和后顶梁上，充填浆体通过掩护梁预留孔输送至充填袋内。
分浆管安装有三通和阀门控制流入充填袋内浆体的流速。
充填完毕后，对管路进行清洗，待充填体凝固后（根据不同条件确定凝固时间）进行移架工作。
4.6 综合机械化袋式充填液压支架基本支架为多立柱支撑式液压支架。
顶梁分为前顶梁与后顶梁，前顶梁掩护采煤作业，后顶梁掩护充填作业。
在同等采矿地质条件下，多立柱支撑式液压支架支护强度参照综合机械化采煤工作面的液压支架。
在基本支架的基础上，在后部顶梁下、底座上安装垂直于煤壁的纵向隔板，使基本架分组隔离充填。
充填袋材料质量满足GB/T20105-2006《风筒涂覆布》要求。
充填袋拼接抗拉强度宜大于0.15MPa，在0.01MPa下不能出现渗水现象。
4.7 袋式充填开采工艺流程浆体制备及输送工艺流程包括生产前的准备、制浆与输送、清洗与清理、维护与检修四个步骤。
制浆输送工艺流程如下：（1）计算采空充填区域体积，确定制浆方数。
（2）开启制浆系统。
（3）开启流量控制及双液匹配系统，开始进行浆体输送。
（4）根据井下充填空间的大小，调整制浆方数。
（5）充填完毕后，采用高压风水对管路进行清洗。
（6）充填作业工艺流程及技术要求4.8 充填作业工艺流程包含充填前的准备、充填、管路清洗和现场清理四个步骤。
充填作业工艺流程如下：（1）采煤移架后，充填空间达到要求的充填步距，清理充填空间并挂设充填袋。
（2）挂设好充填袋后，对充填袋进行压风充气，使充填袋处于鼓起状态。
（3）充填袋充气后，将分浆管与注浆袖孔连接并扎紧。
（4）通知地面充填站进行制浆并输送。
（5）地面充填站进行制浆、输送并通知井下作业人员。
（6）打开进入充填袋阀门，进行充填。
（7）对充填区域和充填管路进行巡查，防止出现漏浆现象。
（8）充填完毕后，对全部管路进行清洗。
4.9 地表变形及井下矿压监测（1）地表变形监测初次充填开采应进行地表变形观测，观测时间不少于2年（回采结束后）。
用于“三下”开采时，须进行相关的地表变形预计和变形观测。
（2）井下矿压监测矿压监测内容包括支架工作阻力监测、充填体应力监测、巷道变形观测、工作面顶底板移近量观测等，这些矿压观测的要求需要在回采作业规程中规定。
工作面开采完毕后，须进行综合分析和评价充填效果与压力变化等。
关于管路直径的选择混浆管不宜大于单浆管，以免浆液进入混浆管后，流速降低，出现沉积。
如果充填包距离较远，采用细管径的分浆管可保证流速，防止沉积堵管。
三、技术经济论证和预期社会经济效益分析（一）技术经济论证当前常用的综合机械化充填采煤方式主要有三种：矸石固体充填、膏体充填和超高水材料充填，三种充填方式均在不同的地质条件下得到了应用。
（1）矸石固体充填矸石固体充填是应用最早的采空区充填方式。
当前广泛应用的矸石固体充填方式除了综合机械化矸石固体充填之外，还有巷采矸石充填。
长壁综采矸石充填是在常规综采液压支架的后方增加了1部高度可以调节的充填材料刮板输送机用于输送矸石，在刮板底部设有卸料孔，利用液压千斤顶控制卸料孔的开闭以实现矸石的漏放。
地面的矸石经过垂直投料系统进入井下，利用刮板输送机通过工作面运料巷的输送机输送至支架后方的刮板输送机上。
一般为了提高充填效果，在液压支架后方有推压密实机构，使矸石尽量接顶，提高充填效果，如图1所示。
实际使用中，为提高充填效果，矸石一般混合粉煤灰使用。
图1 矸石充填示意图（2）膏体充填膏体充填是将煤矸石破碎到一定程度，按照级配加入各种添加剂等制成类似牙膏的膏状浆体，如图所示。
利用大功率充填泵全程管路输送至工作面。
一般膏体充填材料质量分数65%～88%（含水率12%～35%），膏体料浆本质是不沉淀、不离析、少泌水。
在采空区形成膏体充填体，有效控制地表沉陷。
（3）超高水材料充填超高水材料充填与膏体充填的工艺流程类似，但材料不同。
超高水材料由甲乙两种料组成。
使用时单独搅拌制成浆体，通过自流至工作地点，在汇入充填包之前提前利用三通将两种浆液混合。
图2 凝固后的超高水材料充填体与矸石固体和膏体充填相比，超高水材料充填具有如下的优点：（1）强度可按需调节超高水材料的强度与水灰比有密切的关系，通过选用不同配比的超高水材料，可得到不同强度的充填体，适应不同的地质生产条件。
（2）材料流动性好，可远距离输送超高水材料流动性好，当前超高水材料充填采煤均采用的是重力自流的方式，最长输送距离可达3000m。
（3）充填工艺简单，无堵管超高水材料从地面到井下到充填包中，全程采用的是管路输送，工艺简单，不占用巷道空间，并且堵管可能性低，可长期使用。
（4）前期强度高，可及时支撑顶板超高水材料充填体具有速凝早强的特性，进入充填包后，2h强度最高可达最终强度的20%，可对顶板及时支撑，固化后即可移架，不影响下一班的生产。
（5）建站投入低建设一套综合机械化超高水材料充填系统的费用约为1000万左右，整个系统的设备主要是地面充填站的搅拌机、给料机等，设备简单。
（6）材料来源广泛，可满足充填要求综合机械化矸石充填开采矸石需要量大，吨煤矸石充填量约为1.8t。
而据统计，全国现存的煤矸石有45亿吨，可置换回采煤炭资源25亿吨，而2017年全国煤炭产量35.2亿吨，全国矸石不足一年的充填用量。
并且当前矸石存放比较分散，远距离调拨成本较高。
超高水材料的主要原材料是水泥熟料和生石灰，来源广泛，完全可满足煤矿长期的充填要求。
（二）预期社会经济效益分析据目前不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到140亿t以上，其中建筑物下压煤占整个“三下”压煤量的60%以上，水体下（包括承压水上）压煤占28%左右，铁路下压煤占12%左右，然而，到目前为止，我国仅从“三下”采出的煤炭约有10亿t，只占整个“三下”压煤量的7%左右。
一方面，随着国家工业建设的发展，“三下”压煤量在不断增加；另一方面，随着矿井开采，矿井资源在逐年减少。
并且随着中东部地区多年的高强度回采，赋存条件好的煤层逐渐开采殆尽。
老矿区如果不进行“三下”尤其是村庄下采煤，将面临矿井关闭的局面；新矿区如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，就很难保证矿区的可持续发展。
同时随着国家环保力度的加大，传统的垮落法开采造成的问题已经逐渐引起人们的重视，因此，作为绿色开采重要组成部分的充填开采已经迎来了新的发展机遇。
