煤矿采空区膏体充填技术概述
煤矿绿色开采技术的研究与实践_钱鸣高
专论与综述 煤矿绿色开采技术的研究与实践 钱鸣高,许家林,缪协兴 (中国矿业大学,江苏徐州221008) [摘 要] 阐述了煤矿绿色开采的提出、概念及绿色开采技术体系。绿色开采技术的主要内容应包括:保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条 带与充填开采、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭 地下气化等,介绍了基于岩层控制的关键层理论开展的绿色开采技术 研究与实践成果。 [关键词] 绿色开采;关键层理论;岩层移动 [中图分类号] TD823 [文献标识码] A [文章编号] 1003-6083(2004)01-0001-04 1 煤矿绿色开采的提出 党的十六大报告明确提出“……走出一条科技含量高,经济效益好,资源消耗低,环境污染少,人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。”因此,必须充分考虑我国资源相对短缺,环境比较脆弱的基本特点,建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化发展道路。 近期提出的循环经济(recycling economy)是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构经济系统[1],将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用—绿色工业—资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程,保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃,从而将经济活动对自然环境的影响破坏减少到最低程度。它不同于传统经济的“高开采、低利用、高排放”,而是达到“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。显然,此处的“绿色工业”是广义的概念,应由各个工业部门去实现。对矿业来说就是要实现“绿色矿业”。“绿色矿业”的核心内容之一就是要实现“绿色开采”。 “绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则,形成一种与环境协调一致的,努力去实现“低开采、高利用、低排放”的开采技术。 矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的,而进行开发建设后,强烈的人为活动便使环境 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59674011,50374066);国家杰出青年科学基金项目(50225414)发生巨大的变化,由此形成了矿区独特的生态环境问题,如造成农田以及建筑物破坏,村庄迁徙,矸石堆积,使河川径流量减少,以及地下水供水水源干枯,在地面导致的土地沙漠化,由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等。我国目前的煤矿生产是在以下两种情况下进行的:一是生产成本不完全。如投入不足;技术装备落后;安全设施欠帐;工人工资太低。二是相关费用支付不全。如矿产资源费以及植被恢复,地面塌陷与水损失;污染治理等。提出并形成绿色开采技术是为了正视开采对环境造成的影响和破坏,并有清醒的认识与足够的估量,以便提出必要的对策和对政府提出必要的政策建议。 煤炭开采形成的环境问题主要为: (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,井下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抽放和煤矿矸石山的自燃。 以山西省为例,1949～1998年共生产原煤56亿多t,地面塌陷破坏面积达666000多hm2,其中40%是耕地。矸石山占地2000多hm2。至1998年煤炭地下采空面积达1300km2(全省面积的1%)。采煤破坏地下水4.2亿m3/a,地表水迳流
xxx煤矿采空区充填设计
目录 1.设计原则及依据 (2) 1.1设计原则 (2) 1.2执行相关国家标准 (2) 2.矿井基本信息 (3) 3.物料配比 (3) 3.1膏体充填料性能参数 (3) 3.2膏体充填材料用量 (3) 4.工艺流程 (5) 5.主要设备选型 (6) 5.1成品骨料制备系统 (6) 5.2充填料配比搅拌系统 (8) 5.3泵送系统 (11) 5.4充填管路系统 (12) 5.5附属设施与配套事项 (12) 5.5.1蓄水池 (12) 5.5.2沉淀池 (12) 5.5.3厂房需求 (12) 5.5.4配套事项 (12) 6.管理方法及规定 (16) 6.1 施工管理 (15) 6.2 密闭材料的质量要求 (15) 6.3 充填巡查管理系统维护 (15) 6.4突发性跑漏尾砂事故的防范措施 (15) 7.安全技术措施 (17)
1.设计原则及依据 1.1设计原则 （1）工艺合理，系统可靠，经济实用，实现“三下煤”开采； （2）《煤矿安全规程》中的相关标准、规定、规范，保证设计安全；； （3）xxx煤矿相关资料； （4）严格执行国家煤矿类有关标准、规定、规范，保证设计质量； （5）充分利用煤矿现有设施，尽量减少工程量，从而节约基建投资； （6）确保充填站的服务范围和充填能力； （7）保证充填系统在服务年限之内的安全和使用的稳定性； （8）高度重视环境保护和水土保持； （9）充填站布置应尽量紧凑，节约宝贵的工业场地； （10）工艺要尽可能简单可靠； （11）使用过程中易于管理； （12）管道泵送系统运行可靠。 1.2执行相关国家标准 （1）国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》； （2）中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB3095-1996 （3）中华人民共和国国家标准《地表水环境质量标准》GB3838-2002 （4）中华人民共和国国家标准《地下水质量标准》GB14848-93 （5）中华人民共和国环境保护法 （6）中华人民共和国环境噪声污染防治条例 （7）中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996 （8）中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 （9）中华人民共和国国家标准《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》GB 9137-88 （10）中华人民共和国国家标准《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90 （11）中华人民共和国国家标准《土壤环境质量标准》GB15618-1995 （12）中华人民共和国国家标准《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB18599-2001
采空区处理
当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。 地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。 我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。 采空区处理 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露
180-我国现代煤矿充填技术发展及其分类
综述 我国现代煤矿充填技术发展及其分类 李 杨，杨宝贵 （中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京100083） ［摘要］充填开采既是“三下”压煤开采的常用技术途径，又是煤矿绿色开采技术体系的重 要组成部分。在简述我国充填开采技术的基础上，对现代煤矿充填技术应用进行了新的分类，对泵送高浓度胶结材料充填、巷道迎头抛矸机胶带充填、采空区架后刮板输送机漏矸充填、混凝土膏体材料充填4种充填技术应用进行了介绍，并分析了现行煤矿充填技术的缺陷及发展方向。 ［关键词］ 充填开采；应用分类；充填技术 ［中图分类号］TD823.7 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-6225（2011）05-0001-04Stowing Mining Technology Development and Classification of Chinese Modern Coal Mine LI Yang ，YANG Bao-gui （Resources ＆Safety Engineering School ，China University of Mining ＆Technology （Beijing ），Beijing 100083，China ） Abstract ：Stowing mining is common technology approach of mining coal under river ，railway and building ，and is also important com-ponent of green mining technology system On the basis of introducing Chinese stowing mining technology ，this paper re-classified mod-ern stowing technologies 4stowing technologies including stowing of cementitous material with high consistency by pump ，refuse stowing by belt in roadway ，stowing by scraper behind support ，stowing with concrete paste material were introduced The shortcomings of cur-rent stowing technologies and development tendency were analyzed as well Key words ：stowing mining ；application classification ；stowing technology ［收稿日期］2011－08－11 ［基金项目］国家自然科学基金项目（51104162）；国家科技支撑计划课题（2009BAB48B02） ［作者简介］李杨（1982－），男，河北唐山人，在读博士，主要研究方向煤矿绿色开采，充填开采。 随着煤炭资源的大量开采，村庄下压煤问题越 来越突出，严重影响着许多煤矿企业的正常生产。据统计，目前我国仅统配煤矿的生产矿井“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤就达13.79Gt 。几乎每个矿井都有“三下”压煤，一般都占矿井储量的10% 40%，华东矿区有的矿井高达60%以上。因此，在保证地表建（构）筑物安全的前提下，基于提高“三下”压煤的采出率和合理处理固体废弃物的问题，开发充填采煤新技术，已成 为国家及煤矿企业急需解决的重大技术难题［1－2］ 。我国充填工艺与技术的发展，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、以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填、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的发展过程 ［3］ 。充填开采是建筑物 下压煤开采的最理想技术途径，其优点是煤炭资源的采出率高，但由于受成本高、充填工艺复杂等因素的制约，没有得到大范围的使用。近几年，随着煤矿充填技术的不断发展，充填技术在煤矿开采中的应用也越来越广泛。 1我国现代煤矿充填技术应用分类 对于现代煤矿充填技术的应用分类可以分为减 沉充填开采和其他充填技术应用两大类。减沉充填开采也就是通常所说的充填采煤，一般应用于解放“三下”压煤，合理处理固体废料，控制地表下沉等；其他充填技术指不涉及减沉开采部分，包括混凝土膏体材料充填沿空留巷，高水速凝材料充填密闭等技术。 1.1减沉充填开采技术应用分类 按照充填量和充填范围占采出煤层的比例，对于现代减沉充填开采技术的应用分类可以分为全采全部充填与全采部分充填。1.1.1 全采全部充填开采 全采全部充填开采即在煤层采出后顶板未冒落前，对所有采空区域进行充填，充填量和充填范围与采出煤量大体一致，其完全靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷。 该种开采方法在金属矿山得到了广泛的应用。由于采空区充填采矿法是一种采出率高、贫化率低 1 第16卷第5期（总第102期） 2011年10月煤矿开采Coal mining Technology Vo1.16No.5（Series No.102） October 2011 DOI:10.13532/https://www.wendangku.net/doc/bf12750196.html,11-3677/td.2011.05.027
采空区填充
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全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用
全尾砂胶结充填技术在金属矿山坑下采空区治理中的应用 为了解决采空区及地表陷落的安全隐患，同时为矿山生产的大量尾矿砂寻找堆存场地，经试验充分论证，可利用全尾砂对井下采空区进行充填处理，消除地表陷落及采空区垮塌安全隐患。井下采空区充填密闭是全尾砂充填的必要条件之一。文章较详细介绍了全尾砂胶结充填技术在某金属矿采空区治理中发挥的作用，治理效果显著，基本消除了矿区采空塌陷地质灾害隐患，为小型矿山采空区治理工作提供技术指导。 标签：采空区；全尾砂；胶结充填；金属矿 全尾砂胶结充填技术近十几年来，在我国不断得到发展、完善，已在不少矿山推广应用。某金属矿于2005年建矿，2008年正式投产，设计生产能力15万t/a。矿山采用中央下盘斜井开拓，采矿方法为房柱法和浅孔留矿法。经多年开采已经形成了较大范围的地下采空区，对周围居民、工厂构成威胁，矿山和各级政府对地表安全监控管理和环境保护治理的工作责任重大。 1 矿山基本概述 1.1 地质条件 矿区处于某向斜盆地的东北边缘，分布有奥陶系马家沟组、石炭系本溪组及二叠系地层。由于金岭岩体的侵入作用，形成向东北倾伏的金岭短轴背斜，沿接触带形成一系列大小不等的磁铁矿床。 该金属矿山开采矿床矿体-150m以上部分。矿体形态呈扁豆状，走向N30°E，倾向SE，倾角20°～40°，矿体沿走向南北长180m，沿倾向延伸165m，水平宽度50～150m。主要有益组分TFe含量一般为30%～55%，最高可达64.74%，平均含量51.41%；矿体最小厚度4.34m，最大厚度16.48m。 1.2 水文地质条件 矿区地处鲁中南陆背斜水文地质区、山间盆地亚区的水文地质单元北部。依据含水介质及赋存条件，含水岩组分为第四系松散岩类孔隙含水岩组、碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组和岩浆岩类裂隙含水岩组。 矿山投产以来，坑内一直无水，只是在雨季的后期，坑壁上有少量渗水，并不影响坑内作业，也无需排水疏干。该金属矿水文地质条件简单。矿床的主要充水因素是奥陶系灰岩岩溶裂隙水。区内没有大的河流及地表水体，大气降水顺势流出矿区，不会在本区滞留，对地下开采一般不会构成威胁。 1.3 开采现状
四部委印发煤矿充填开采工作指导意见
实际全矿性永久煤柱损失包括哪几种？ 答：设计规定不回收的工业广场煤柱储量；设计规定不回收的主、付、风井井筒保护煤柱储量；设计规定不回收的全矿井或为一个采区以上服务的大巷保护煤柱储量；井田边界保护煤柱；安全隔离煤柱储量；含水层或积水老窑防水煤柱储量；设计规定的永久性“三下”煤柱储量。 四部委印发煤矿充填开采工作指导意见 中国证券网讯（记者郭晓萍）能源局网站4日消息，为推进煤炭生产方式变革，解决“三下”（建筑物下、铁路下、水体下等）压煤和边角残煤等资源开采问题，提高煤炭资源开发利用水平，改善矿区环境，促进煤炭工业健康发展，建设和谐社会，国家能源局、财政部、国土资源部和环境保护部研究制定了《煤矿充填开采工作指导意见》。 意见提出的主要目标为，安全保障程度不断提高。通过充填开采、以矸换煤，为“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。 全文如下 煤矿充填开采工作指导意见 为推进煤炭生产方式变革，解决“三下”（建筑物下、铁路下、水体下等，下同）压煤和边角残煤等资源开采问题，提高煤炭资源开发利用水平，改善矿区环境，促进煤炭工业健康发展，建设和谐社会，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，研究制定本意见。 一、现实背景和重要意义 （一）煤矿开采技术亟待创新。我国人均煤炭资源拥有量较少，“三下”压煤量较大，矿井正常生产接续受到影响；常规垮落法煤炭开采方式引发地表沉陷和地下水及含水层破坏，造成地表建筑物损毁；大量矸石直接外排堆存，占压土地、污染环境。这些问题亟待通过开采技术创新予以解决。 （二）充填开采技术逐步成熟。充填开采是随着回采工作面的推进，向采空区充填矸石、粉煤灰、建筑垃圾以及专用充填材料的煤炭开采技术。近年来，部分煤矿企业积极探索并实施了煤矸石等固体材料充填、膏体材料充填、高水材料充填等多种充填工艺技术，集成创新了较为成熟的充填开采技术和装备，提高了资源回收率，取得了良好的社会和环境效益，具备了一定的推广应用条件。 （三）实施充填开采具有重要意义。实施充填开采，可以减少井下采空区水、瓦斯积聚空间，降低采空区突水、瓦斯爆炸、有害气体突出、浮煤自燃等事故发生可能性，抑制煤层及顶底板的动力现象，提高矿井安全保障程度；可以充分回收“三下”压煤和边角残煤，延长矿井服务年限；可以大量消化矸石，减轻煤炭开采对地表的影响，减少耕地占用和矿区村庄搬迁，保护和改善矿区生态环境，促进资源开发与生态环境协调发展。 二、指导思想和主要目标 （四）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。
xxx煤矿采空区充填设计
目录 1.设计原则及依据.......................................... 错误!未定义书签。 设计原则.............................................. 错误!未定义书签。 执行相关国家标准...................................... 错误!未定义书签。 2.矿井基本信息............................................ 错误!未定义书签。 3.物料配比................................................ 错误!未定义书签。 膏体充填料性能参数.................................... 错误!未定义书签。 膏体充填材料用量...................................... 错误!未定义书签。 4.工艺流程................................................ 错误!未定义书签。 5.主要设备选型............................................ 错误!未定义书签。 成品骨料制备系统...................................... 错误!未定义书签。 充填料配比搅拌系统.................................... 错误!未定义书签。 泵送系统.............................................. 错误!未定义书签。 充填管路系统.......................................... 错误!未定义书签。 附属设施与配套事项.................................... 错误!未定义书签。 蓄水池............................................. 错误!未定义书签。 沉淀池............................................. 错误!未定义书签。 厂房需求........................................... 错误!未定义书签。 配套事项........................................... 错误!未定义书签。 6.管理方法及规定 (16) 施工管理 (15) 密闭材料的质量要求 (15) 充填巡查管理系统维护 (15) 突发性跑漏尾砂事故的防范措施 (15) 7.安全技术措施 (17)
10701综采面采空区矸石充填安全技术措施
贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县珠藏镇兴发煤矿10701综采面采空区矸石充填 安全技术措施 编制： 编制单位：兴发煤矿技术科 2019年5月3日
安全技术措施会审记录
10701综采面采空区矸石充填安全措施学习和考试记录贯彻时间：学习地点：传达人：
10701综采面采空区矸石充填安全技术措施 一、概况 10701综采工作面布置在一采区东翼，走向长380m，工作面倾斜长190m，工作面上限（回风巷）标高为+1300m，下限（运输巷）标高为+1420m。该综采工作面对应地面位置为大山，无主要建筑物，回采过程中对地面设施无影响。本工作面采用走向长壁一次采全高后退式综合机械化开采方法，双滚筒采煤机割煤、装煤，可弯曲刮板运输机运煤，支撑掩护式综采液压支架维护工作面顶板。10701工作面按照《10701综采工作面初采初放安全技术措施》执行初采初放，然后进行正常回采。 采用MG250/600-AWD2型双滚筒采煤机割煤，采煤机在工作面端头斜切进刀，双向割煤，采煤机割煤时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，设计采高为2.0m，循环进度0.6m。采煤机双向割煤，自行装煤，沿煤层顶底板回采。顶板必须割平，煤壁平、直，不得出现台阶、无伞檐，严禁留顶煤，支架必须拉成一条直线，要求刮板运输机平、稳、直，工作面采高为2.0m。 为尽量减少煤矿排矸量，推广新型技术，把矸石回填采空区（采空区矸石充填），为保证采空区充填期间的施工安全，特编制本安全技术措施。 二、矸石充填钻孔设计 1.10701综采面M7煤层倾斜长190m，煤层厚度2m的有110m，有80m长的工作面煤层薄化只有0.3m，几乎为矸石，工作面采高设计为2m，最大采高不超过 2.6m。在工作面推进10m左右，待初次放顶完成（即煤层直接顶垮落后进行施工采空区矸石充填钻孔）。
煤矿充填式开采与无煤柱开采调研报告
关于煤矿充填式开采与无煤柱开采方式的调研报告 陕西旬邑青岗坪矿业有限公司 为了缓解煤炭资源日趋紧张的局面，安全开采“三下”压煤，协调煤炭资源的回收与地面沉陷，处理矸石地面堆积造成的环境问题，充填式顶板控制方法及无煤柱开采方法逐渐受到人们的重视。2013年8月7日由华能煤业公司副总经理、总工程师郑铁骑同志带队，各矿业公司总工程师和技术负责人等一行13人赴河北省冀中能源邢东煤矿和亨建矿参观学习调研了井下采空区充填及无煤柱开采应用技术。现将调研情况汇报如下： 一、充填式开采 （一）冀中能源充填式开采发展概况 冀中能源股份有限公司针对大量“三下”压煤问题，煤矸石粉煤灰排放、环境损害及土地资源问题，在邢东矿首先试验成功井下巷道矸石充填技术，率先成功研发建筑物下综合机械化充填采煤技术，即在充填液压支架后顶梁的掩护下，利用矸石粉煤灰及高水材料实现了采空区的充分充填，从而有效抑制覆岩下沉破裂和地表变形量，解放大量呆滞煤炭资源。成功设计了充填综采的新方法、新工艺，实现了采煤与充填并举，开创了建筑物下综合机械化充填采煤技术的新途径，攻克了巷道充填系统、充填工艺、充填装备等相关难题，研制了专用于巷道矸石充填的抛矸机，实现了矿井矸石不升井，将邢东矿打造成全国第一座没有矸石山的绿色矿井。截止目前已经实现充填巷道5816米，充填矸石85828立方米，臵换井下煤炭资源53万吨。经济和社会效益非常显著。 （二）冀中能源充填式开采的理论 冀中能源成功的充填理论和实践证明：支架支护强度和充填体密实度是充填采煤控制岩石拉应力和容许沉降空间的关键因素，控制着直接顶下沉变形。经过研究上部岩层弯曲变形各变量之间的关系，确定了不同岩性条件下的液压支架支护参数和充实密实度，控制了上覆
采空区充填支护材料
采空区充填支护材料 采空区充填支护材料是由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的（临时）永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。产品不燃烧也不助燃，具有突出的防爆防静电性能，对封堵瓦斯和防灭火有很好的效果。材料成型后性能稳定、持久，不破裂。 产品概述 采空区充填支护材料是为了提高煤矿井下密闭和空峒充填的施工速度，提高生产效率而研发的。它是由多种高分子化合物经过复配加入适量的交联剂、稳定剂和固化剂，在特定条件下反应预制成的块状泡沫体。该泡沫体重量轻、密闭性能好。由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的（临时）永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。该填充材料是由基料和催化剂，以4：1或者1：1的体积比混合，即时发泡，迅速膨胀形成的。膨胀倍数可达最初体积的15～30倍，膨胀泡沫2分钟内即可凝固硬化。 材料特点 1. 材料重量轻，运输方便，施工密闭时能大量减少工人劳动强度； 2. 使用时可以根据施工要求随意切割成不同尺寸、不同形状的单元体； 3. 施工速度快，可实现5分钟密闭巷道； 4. 产品阻燃防爆，密闭不透气，且当顶板有压力时，愈压密封性能愈好；
5. 产品具有一定的可塑性，施工后能保持巷道帮密实不透气； 6. 不需要购置专用设备，且产品可以重复使用，节约成本； 7. 用户根据使用地点和要求的不同，可定制不同强度、不同规格尺寸的产品； 8. 该产品属环保产品，使用过程中无毒、无味、无污染。 产品作用 采空区充填支护材料是一种泡沫充填产品，由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。该物质不燃烧也不助燃，具有突出的防爆防静电性能，对封堵瓦斯和防灭火有很好的效果。该材料成型后性能稳定、持久，不破裂。 适应范围 1、充填煤岩空峒和裂隙，防止漏风； 2、井下有毒有害气体的封堵； 3、构筑防火密闭墙或快速密闭墙； 4、充填巷道或工作面高冒区； 5、采空区或者高冒区防灭火。 注意事项 1．运输过程中请勿重压，以免损坏产品； 2．施工时应根据密闭断面尺寸，尽可能的使用整块产品，减少切割次数，以免浪费。
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。必须按照《煤矿安全规程》规定履行相关审批手续。 第2-2 条开采建（构）筑物、水体、铁路所压煤炭资源应遵循煤炭资源优化利用原则、
采空区干式充填施工方案
采空区干式充填施工方案 为了减少选矿厂尾矿和生产过程中产生的废石对地表的占用和污染，同时强化对矿山采矿后采空区的治理，减少采空区的暴露面积和空间，防止采空区冒落产生大量的冲击波，危及井下生产人员和设备设施的安全，经公司研究决定将选矿厂尾矿运至井下进行干式充填；井下生产过程中产生的废石不出井的原则，对新形成的采空区进行干式充填。为了确保充填科学规范、安全高效，特制定以下方案。 一、编制方案的依据 丁西磷矿《开发利用方案》和《开采设计》中设计推荐采用矿柱支撑与尾矿回填相结合的技术处理采空区。结合2014年丁西公司年度工作方案和矿区实际情况编制。 二、充填的目的 随着回采工作的推进，采空区暴露面积逐步增大，当采空区范围超过临界极限时，将引起较强烈的地压活动。因此在回采过程中进行超前治理能有效的减少采空区的暴露空间，降低采空区冒落时冲击波的危害，缓解采空区内的局部地压活动。 三、充填的意义 丁西磷矿选矿厂正常生产时，每天可产生400吨以上的尾矿，堆在地面不仅破坏环境，同时可能诱发新的地质灾害。
现将尾矿充填到井下，既回避了以上问题，同时对采空区的治理起到了很好的效果，自充填以后，资源的综合利用水平明显提高，有效的隔离和阻断了采空区地压的传递，降低了地表塌陷机率，减轻了对地表的破坏程度，对保护矿区地质环境十分有利。采矿过程中，为了提高矿石质量，在作业过程中手选出部分顶底板废石及上贫矿和对薄矿体的资源回收，采用分层开采产生了大量的废石，在废石不出井的原则下，采用废石对采空区干式充填，降低生产成本的同时又对采空区进行了治理。 四、充填施工组织 （一）尾矿充填 充填原材料主要来自选矿厂选矿产生的尾矿渣和采矿过程中的产生的废石。 充填方式为三轮内燃机车运输，电耙反向充填方式。选矿厂尾矿渣由公司工程车运至910尾矿堆场，在910堆场由扒矿设备装车，三轮车经910坑口运至指定充填区域，再通过电耙充填的方式将尾矿充填在采空区内至接顶。 尾矿充填组织由栗林河工区丁西五队负责组织人员、车辆、及充填设备并接受人员培训和设备检验后进行充填活动。栗林河工区负责对充填人员、设备、充填区域安全及充填质量进行监管。 （二）井下废石充填
煤矿充填开采的现状与发展趋势
煤矿充填开采的现状与发展趋势 摘要:本文结合前人的研究,对充填开采进行系统的阐述。利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法;既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以作为地下结构支撑体,减轻开采沉陷灾害,提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。 地下开采造成覆盖在开采层上面的岩层破坏、岩层移动及地表沉陷,造成地面建筑物、道路、管路、水体、水工工程及农田等的破坏,以致使生态环境也受到了很大影响。它长久以来是矿业学科领域研究助重点。虽然近年来发展了不少先进的采矿方法,但是由于人类加强了资源的合理开发利用和日益强烈的环境保护的意识,对采矿方法提出了更加严格的要求。因此,充填采矿法应该成为以后发展的采矿方法之一。随着采矿技术的发展,充填采矿法在国内外得到了迅速的发展与应用。1957年煤矿充填开采产量比重达到了15.58％。近几十年来,充填开采法在金属矿山获得了发展,国有重点有色金属矿山充填开采比重已达到68％。金属矿的成功经验证明,充填采矿法是一种回收率高、贫化率低的采矿方法,能适应困难的开采条件,特别在地表不允许破坏的矿床开采中,具有不可替代的作用。充填开采法是将煤矸石等固体废弃物作为主要充填材料充填到井下,一方面可以减少矸石的排放,另一方面可以控制岩层移动来减缓开采沉陷,实现建筑物下压煤开采和保护土地资源。因而,研究煤矿充填开采技术对发展绿色开采具有十分重要的意义。 1 煤矿充填开采的技术现状 目前充填开采法在金属矿应用较多,技术相对成熟,可以为煤矿的充填开采提供相应的借鉴。煤矿采空区充填开采技术在波兰、德国应用较多,充填材料通常是河砂、煤矸石和电厂粉煤灰。其中以水砂充填技术应用最多。正常情况下长壁工作面使用水砂充填后地表下沉系数为0.10～0.20。波兰采用水砂充填条带法,已经成功地开采了多座城市下的煤炭资源。20世纪60年代,我国抚顺胜利矿采用伪倾斜上行水砂充填长壁采煤法成功地开采了工广保护煤柱。但由于水砂充填采煤工艺复杂且成本较高,在我国煤矿没有得到推广应用。为了克服水砂充填存在泌水、需要建立复杂的隔排水系统等问题,20世纪80年代初国外发展了膏体充填技术。膏体充填技术的优点是:充填料制作成不泌水的牙膏状浆体,在较低流速情况下也能够正常地泵送,提高了充填效率。膏体充填技术在金属矿山得到了较快的发展。甘肃金川镍矿和湖北大冶铜录山铜矿推广应用了膏体充填技术。膏体充填技术在煤矿仅在德国沃尔萨姆等煤矿进行过初步试验。我国学者对膏体充填技术在我国煤矿应用的可行性进行了探讨,目前正在有关煤矿开展工业性试验。20世纪80年代后期抚顺矿务局借鉴国外的经验,在我国首次采用离层注浆减缓地表下沉的试验取得了成功,此项技术引起了我国从事开采沉陷及“三下”采煤的专家和工程技术人员的重视,先后在新汶华丰煤矿、兖州东滩煤矿、开滦唐山煤矿等进行了离层注浆减缓地表沉降现场试验,取得了一定的成效。进入到21世纪,充填技术在不断改造与创新的过程中得到发展与进步。从20世纪70～80年代开始,胶结充填、膏体充填、高水速凝材料固结充填相继试验成功并开始在煤矿使用。但是都存在着某些缺点,如:胶结充填采用水泥作为胶凝材料,其固结细粒的能力差,充填体初凝时需要少量脱水,造成料浆中水泥颗粒析出流失,污染井下作业环境,降低充填体的强度;膏体泵送充填输送技术难度高,一次性投资巨大;高水速凝材料固结充填存在着高水速凝材料来源少、成本高等问题。总之,受充填材料来源及技术经济条件的制约,在我国经济效益较差的煤炭行业的“三下”开采中还无法应用。因此,拓宽充填材料来源的范围、降低充填的成本成为推广充填开采技术的关键因素。 2 煤矿几种典型的充填开采工艺
采空区充填技术的优点和存在问题探索
采空区充填技术的优点和存在问题探索 【摘要】随着煤炭事业的发展，深井开采是煤炭矿井发展的必经之路。充填法是深井矿山首选的、极其重要的采矿方法，因此对此进行系统的研究和探索，对保证深井煤矿的安全开采、降低其生产费用等都具有积极的意义。 【关键词】采空区；理论基础；充填体 0.概述 煤矿深井由于深部岩层压力大，支架损坏严重，巷道维护异常困难，安全事故增加，带来的地质灾害严重，因此需要寻求深井煤矿开采方法，充填开采技术是解决深井开采问题的发展方向，也是煤矿绿色开采技术体系的主要内容之一，本文主要介绍充填开采技术中的干式充填方法。 1.干式充填采空区 1.1干式充填采空区技术简述 干式充填技术是指一种利用空气流作为输送动力，在管道中搬运粉粒状固体物料进行采空区充填的一种回采方法。也就是常说的气力输送技术在煤矿中的应用。气力输送系统主要包括：源动力部分、加料、混合、加速部分、输送部分。见图1。到目前为止，干式充填技术仍旧处于基础理论阶段，因此有待于进一步研究开发并应用于我国煤矿的实践当中。 １－空压机；２－稳压箱；３－干燥器；４－油水分离器；５－储气罐； ６－气体流量计；７－发送罐；８－压力传感器；９－称重机； １０－料位计；１１－除尘器；１２－料仓 1.2干式充填技术的理论基础 干式充填技术的理论基础为气力输送技术，气力通过管道输送物料在一些领域已经得到成功应用，而对于我国煤矿通过气力输送物料充填采空区技术仍处于研究阶段。 1.2.1气力输送过程中物料的运动状态 从气力输送的理论研究（气固两相流动）研究看，气力输送是一个复杂的二相流动过程。物料在管道输送过程中常常同时以悬浮和流体床两种方式向前运送，即通常说的稀相气力输送与密相气力输送，稀相与密相气力输送物料在管道中的流动状态分别为悬浮和集团流，见图2。由于稀相气力输送运输物料效率低
浅谈采空区处理方法
浅谈采空区处理方法 采矿技术组杜德春 摘要:我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窑积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿体承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 采空区处理方法 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露面积时，应能自然崩落·但是由于岩体并非理想弹性体，往往还未达到极限暴露面积以前，因为地质构造原因，围岩某部位就可能发生破坏，形成自然崩落.当围岩无构造破坏，整体性好，非常稳固时，需要在其中布置工程，进行强制崩落处理采空区。爆破的部位根据矿体的厚度和倾角确定。崩落岩石厚度一般以满足缓冲保护垫层的需要，达5mm以上为宜。崩落的方法一般采用深孔爆破或药室爆破(崩落露天边坡或极坚硬岩石)。 在崩落围岩时，为减少冲击气浪的危害，对离地表较近的采空区或已与地表相通的相邻采空区，应提前与地表或与上述采空区崩透，形成“天窗”。强制放顶工作一般与矿柱回采同时进行，且要求矿柱超前爆破。如不进行回采矿柱，则必须崩落所有支撑矿(岩)柱，以保证强制崩落围岩的效果。 1.1 地表强制崩落法处理采空区 该方法是利用采空区上方预先钻凿的中深孔或大孔，采用垂直倒漏斗爆破技术，将采空区上方中的岩石崩落，充填并消除采空区。