井下煤矸分离与综合机械化固体充填采煤技术

在总结综合机械化固体充填采煤技术研究进展的基础上,提出实施煤矸井下分离的现实需求与意义,并着重综述了煤矸选择性破坏法、重介质选煤法、动筛跳汰法等常用井下煤矸分离方法的技术原理、系统及关键装备,提出了井下煤矸分离与固体充填采煤系统设计的基本原理。结合唐山煤矿存在"三下"压煤开采、矿区环境保护以及煤矸井下分离的工程案例,介绍了该矿"采煤→煤矸分离→矸石充填→采煤"闭合循环的采分充采一体化开采技术的基本原理、分离与充填系统设计及实际工程应用效果。研究表明:井下煤矸分离与矸石充填技术的有机结合可实现矸石减排、井下洗选以及地表沉陷控制,是实现绿色开采的重要途径。     

我国煤矿充填开采技术现状及发展方向

煤矿充填开采作为绿色开采技术体系的重要组成部分,是提高资源回收率、减少环境破坏的最有效方式。通过对我国现有煤矿充填开采技术进行总结和分类,分析了其开采工艺、充填材料、充填成本及工业应用等方面的特点。结合目前我国实际情况及未来发展趋势,提出了我国煤矿充填开采的发展方向:应大力发展深井充填技术,提高煤矿深部开采资源回收率;高效利用采空区空间,布局煤炭地下产业;重点研发以淤泥、流沙、黄土、建筑垃圾及生活垃圾等作为主要充填材料的煤矿新型充填开采技术。     

浅谈煤矿“以矸换煤”综合机械化开采技术的应用

该文介绍了翟镇煤矿"以矸换煤"综合机械化开采技术的研究应用,重点研究应用"采空区高效机械化矸石充填采煤技术",实现煤矿资源与环境的协调发展。     

煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法

煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题,推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段,统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要,而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解决上述问题的技术途径。基于此,在充分考虑采煤、分选和充填基础上,以井下分选为核心,围绕充填开采方法构建了煤矿矸石井下分选协同原位充填开采模式,阐述了煤矿井下采、选、充系统的时空协同关系,揭示了"就近分选+原位充填"的科学内涵,实现了充填能力与分选能力匹配、采充系统与分选系统布置、采充工艺与分选工艺组织和矸石物流运输与调控4个方面的协同;提出了实现不同目标层次的煤矿矸石井下分选协同原位充填开采技术体系,主要包括全粒级分选、煤矸分离和毛煤排矸3个不同等级的井下煤矸分选技术和实现采场矿压与地表沉陷控制、矸石处理和资源回收不同目标的井下原位充填技术2个方面;分析评价了新型跳汰分选、旋流器分选、重介浅槽分选、动筛跳汰分选和γ射线分选5种井下煤矸分选方法的适用性,给出了煤矿矸石井下分选方法选择流程,确定了煤矿矸石井下分选系统及巷硐布置要求,探讨了煤矿井下全粒级分选的发展方向;提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充4种典型充填开采方法,明确了4种典型充填开采方法的定义、系统布置及技术优势,形成了充填开采方法选择流程,进一步对比分析了4种典型充填开采方法的地表沉陷与采场矿压控制效果。研究成果为实现煤矿煤炭开采、井下分选和矸石处理集约化提供技术借鉴,进一步丰富我国煤矿绿色开采的技术体系。     

我国煤矿充填开采技术及其发展趋势

基于煤矿可持续发展与环境保护的要求,阐述了煤矿充填开采的必要性,通过收集分析我国20个典型充填开采应用实例,系统论述了巷道掘进抛矸充填、长壁普采矸石充填、长壁综采矸石充填、膏体充填和高水充填等技术特点,得出了巷道掘进矸石充填适用于配采和重要保护场合,长壁综采矸石和膏体充填适用于主采和普通保护场合,高水充填适用于缺少充填材料和单一煤层场合;提出了采煤量、充填量、采出率、吨煤成本、充满率、移近量、下沉量、减沉率、变形量和保护面积可作为充填开采效果的评价指标。最后,建议对高效充填和充填空间密闭做深入研究。     

充填材料及其强度研究

充填开采是煤矿保水开采的重要技术,充填材料的强度决定着充填尺寸和充填效果,也决定着充填工艺和充填成本,是充填开采的关键因素。为此,分析了煤矿充填开采充填材料的研究和应用进展,总结了膏体材料的力学特点和强度性能,分析了充填开采对充填材料早期强度和后期强度的要求,提出了确定充填材料强度的方法。     

充填开采技术的应用研究

随着煤矿开采难度的增加和环境保护要求的提高,创新充填开采技术工艺,提高煤矿开采效率成为我国资源开发中不可回避的课题。已有越来越多的企业实施充填开采,用充填材料置换矿产资源。本文从充填开采技术的含义、充填开采的优缺点、充填开采技术的现状、充填开采技术的展望对煤炭充填开采技术进行了细致分析与探究。     

矸石充填开采技术在煤矿应用与技术研究

本文通过对现阶段的矸石充填开采技术进行研究,对常用的井下煤矸分离方法的关键装备、系统及技术原理进行分析,提出井下煤矸分离和综合机械化固体充填采煤技术的基本原理。通过采用井下煤矸分离和矸石充填开采技术,实现了矿井矸石不升井、"三下"压煤绿色开采及有效控制地表沉陷的目的。     

膏体充填采煤技术及其应用前景

膏体充填采煤技术是煤矿绿色开采的重要组成部分,其在充填材料、充填工艺、充填体对覆岩和地表沉陷控制等各方面都充分体现出煤矿绿色开采的内涵和特点。通过对不同充填开采技术优劣点比较,结合岱庄煤矿生产实际,重点对膏体充填采煤技术系统进行了介绍,包括以下几个重要组成部分:充填材料的选择、配比及不同龄期强度、工作面充填工艺及其充填成本,并对膏体充填采煤的应用前景进行了分析。     

矸石充填开采 沿充留巷挡矸系统设计与施工工艺探讨

本文分析了矸石充填开采沿充留巷挡矸存在的问题,提出了沿充留巷挡矸系统结构。针对葫芦素煤矿充填开采沿充留巷,对该挡矸结构进行了参数设计,验算了挡矸装置、巷旁墩柱强度,探讨了矸石充填开采沿充留巷挡矸系统施工工艺,对类似工程具有参考价值。     

超高水材料开放式充填FLAC3D数值模拟应用研究

超高水材料是一种新型的采空区充填材料,以该材料为基础的采空区开放式充填技术具有充填工艺简单,初期投资低,机械化程度高,充填与开采互不影响等显著优点.结合超高水材料充填工艺的特点,采用FLAC3D数值模拟软件,模拟不同开采方式下采空区上覆岩层的移动情况,分析了超高水材料控制顶板下沉,抑制地表沉陷的机理.陶一煤矿充填试验面...     

煤矿充填采煤方法的应用与分析

为充分解放"三下"压煤,冀中能源集团成功应用了多种充填采煤方法,取得了良好的经济效益和社会效益。介绍了固体充填、膏体充填、似膏体充填和高水材料充填采煤方法的应用,从施工工艺、系统组成、充填材料、充填效果等方面进行了对比分析,总结了4种充填采煤方法的特点和适用条件,为进一步推广充填采煤技术提供了宝贵经验。     

高水膨胀材料条带充填开采研究

详细介绍了高水膨胀材料的特性及应用效果。根据王庄煤矿五采区的地质采矿条件,结合关键层理论,提出了条带充填开采方案,并进行了相关参数的设计,确定充填步距和充留宽度。分别设计了面积充满率为52%,62%和73%三种方案,地表移动计算结果表明:三种方案地表下沉均控制在200mm以内,水平变形控制在1mm/m以内,通过采用高水膨胀材料条带充填能有效控制地表移动和变形,保护地表建(构)筑物。     

长壁综采矸石与粉煤灰充填技术及地表沉陷分析

固体充填开采能够有效兼顾煤炭开采经济效益与环境效益,是一种较好的绿色开采技术,在国内获得初步应用,但实测资料较少。介绍邢台煤矿7606工作面长壁综采矸石与粉煤灰充填采煤工艺,并结合观测站实测资料和FLAC3D数值模拟手段,研究固体充填开采在减少地面下沉中的作用,并研究不同充填率和充填体不同弹性模量条件下地表下沉规律。通过观测站实测结果分析,固体充填开采在减少地面下沉方面效果明显。通过数值模拟分析,随着充填率由100%逐渐减少,地表下沉最大值则逐渐增加,充填率对地表下沉的影响很大。随着充填体弹性模量从0.24GPa增大到24GPa,地表最大下沉值迅速减小,但当充填体弹性模量增大到4GPa以后,地表移动变形值的变化不很明显。     

复合固结体巷式充填全采技术应用研究

针对建下不规则煤层块段开采问题,根据充填控制地表沉陷的原理,提出了高水速凝材料与矸石复合固结体巷式充填全采技术,即首先掘进煤巷,然后充填复合固结体,以多轮置换方式实现充填区域煤炭的全部开采。通过充填体强度测试,研究了复合固结体强度与高水速凝材料水灰比、矸石掺入量、龄期之间的关系。经充填体稳定性需求分析,给出了确定充填体强度的方法。工程应用结果表明,该技术既可有效控制地表沉陷,又可避免矸石升井带来的环境危害,取得了良好的技术经济效果。     

新型高水材料巷旁充填沿空留巷技术

对新型高水速凝材料特性进行了试验分析,将新型高水材料作为沿空留巷巷旁充填材料,利用水力泵送充填工艺,工艺实施过程中充填袋、锚栓、大型自移式充填支架和充填体位置的确定发挥了关键技术作用。在邯矿集团进行了工业性试验,取得了良好的充填留巷效果,沿空留巷巷旁充填技术的可靠性得到大幅度提高,具有很高的推广应用价值。     

充填液压支架的研制

充填液压支架将充填工艺融合于综合机械化高效采煤过程中,与保护环境完美结合。介绍ZZC3800/16/29型充填液压支架的结构特点。     

王台铺煤矿高水膨胀材料充填管路布置研究

为了提高王台铺煤矿高水膨胀材料的充满率,采用理论计算和技术分析探讨了充填干路管选型、布置和工作面管路布置方式,并进行了试充填工业性试验。研究表明:在垂深235m的情况下,内径139mm的充填管路满足120m3/h的充填能力要求;在采高2.6m的条件下,充填干路管和工作面充填管沿顶板布置稳定可靠;工作面管路出浆口布置是影响支巷充满率的一个重要可控因素,布置在支巷最高点处比布置在巷口更有利于充满率的提高,试充填中两者的充满率分别达到了100%和93%。     

风积沙似膏体煤矿充填材料的研究及应用

为在我国西北矿区实现充填材料的本地化,考察了当地广泛存在的风积沙作为充填骨料对充填体性能的影响。实验室试验结果表明：随着风积沙掺量的增加,充填体强度和结实率变化不明显,充填材料成本逐渐降低;随着辅料掺量的增加,充填体的7 d强度变化不明显,28 d强度和结实率均逐渐提高,充填体密度逐渐降低,充填辅料可以为充填材料提供碱性环境、减少泌水和充填体干缩,从而保证充填体的接顶率;随着料浆浓度的提高,料浆表观黏度和剪切应力均逐渐提高。工业试验显示,在w（水泥）∶w（辅料）∶w（粉煤灰）∶w（风积沙）=1∶1.6∶10∶12,料浆浓度为70%时,充填体工作面14 d内平均强度迅速增长至4.35 MPa,充填体的长期强度稳定在5 MPa以上,近水平煤层条件下充填率达到98.5%,强度发展和后期强度的稳定性都能满足支撑上覆岩层的压力的需要。钙矾石在充填体中呈针状、柱状结晶结构相互交错,形成致密的网络结构,可以促进充填体早期强度迅速提高;大量水化产物在粉煤灰颗粒表面堆积包裹,连同其他絮凝状胶凝将风积沙颗粒等胶结包裹成整体、致密的网络结构,可以使充填体强度保持长期稳定。试验结果对解决充填材料需求与供应不均衡、采煤效益与充填成本不均衡等问题具有重要意义。