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。     

大型机械化作业下固体废物充填处理超大型采空区

针对超大型采空区传统处理方法具有成本高、技术难度大、安全风险大、效率低等不足，将固废资源利用与采空区处理有机结合，利用固体废弃物对大型采空区进行充填处理，并研究了充填工艺及安全控制方法。以福建龙岩某矿山为例，首先采用Mathews稳定性图解方法对该矿3个超大型采空区的稳定性进行了分析，认为采空区具备了进行大规模机械化充填作业的条件；然后对废弃物充填材料的性质及合理配比进行了试验，得到了建筑垃圾与尾矿砂的最佳配比（体积比）为5∶2；最后应用FLAC3D模拟方法分析了充填后的采空区对下部铁矿开采的影响，开采后顶板位移为5～8 mm、两帮位移为 2～4 mm，变形较小，采空区较稳定，通过对采空区处理费用及消纳建筑垃圾收入的综合分析，所提采空区处理方法的平均成本约9.13 元/m²，远低于其他采空区充填法。研究表明：采用大型机械化作业充填固体废物处理超大型采空区，有助于解决超大型采空区稳定问题，降低采矿成本，提高作业效率，满足非煤矿山超大型采空区处理和固体废物资源利用的实际需要。     

大型机械化作业下固体废物充填处理超大型采空区

针对超大型采空区传统处理方法具有成本高、技术难度大、安全风险大、效率低等不足，将固废资源利用与采空区处理有机结合，利用固体废弃物对大型采空区进行充填处理，并研究了充填工艺及安全控制方法。以福建龙岩某矿山为例，首先采用Mathews稳定性图解方法对该矿3个超大型采空区的稳定性进行了分析，认为采空区具备了进行大规模机械化充填作业的条件；然后对废弃物充填材料的性质及合理配比进行了试验，得到了建筑垃圾与尾矿砂的最佳配比（体积比）为5∶2；最后应用FLAC3D模拟方法分析了充填后的采空区对下部铁矿开采的影响，开采后顶板位移为5～8 mm、两帮位移为 2～4 mm，变形较小，采空区较稳定，通过对采空区处理费用及消纳建筑垃圾收入的综合分析，所提采空区处理方法的平均成本约9.13 元/m²，远低于其他采空区充填法。研究表明：采用大型机械化作业充填固体废物处理超大型采空区，有助于解决超大型采空区稳定问题，降低采矿成本，提高作业效率，满足非煤矿山超大型采空区处理和固体废物资源利用的实际需要。     

城市固体废弃物充填采空区的离散元分析

在分析城市垃圾组分及矿山地下采空区处理的基础上,以某矿业城市垃圾充填附近矿山采空区为例,采用离散单元法对利用垃圾充填和自然崩落两种采空区处理产生的力学效应进行了分析,可对垃圾充填采空区提供参考。     

条带充填控制开采沉陷的理论研究

针对煤矿充填开采成本相对偏高的问题和煤系层状岩层移动与控制特点，提出了控制煤矿开采沉陷的条带充填开采方法，即在煤层采出后顶板冒落前，采用膏体胶结材料对采空区的一部分空间进行充填，构筑相间的充填条带，形成“充填条带-上覆岩层-主关键层”结构体系控制地表沉陷.研究了条带充填开采技术原理和适用性，建立了条带充填开采设计原则，并应用于某煤矿条带充填开采方案的研究.     

煤矸石充填技术在明水一号矿的应用与探索

煤矸石作为煤矿开采废弃物,既占用土地资源,又污染生态环境,对煤矸石的综合治理成为矿山企业急需解决的问题。明水一号煤矿积极探索煤矸石充填技术,将采煤过程中产生的矸石在井下直接充填至采空区,一方面减少了煤矿产矸量,提升企业经济效益;另一方面,采空区内通过充填矸石,减少岩层变形空间,在一定程度上防止了顶板垮落或变形,从而控制了煤炭开采后地表原岩的位移和沉降,消除对地质地貌的影响,保护了矿山地质环境,全面实现"节能减排、绿色开采"。     

建筑垃圾再生骨料膏体充填采空区技术分析

针对目前存在的建筑垃圾处理和煤矿采空区充填等难题,本文从理论上详细分析了以建筑垃圾再生骨料膏体充填采空区的可行性,并提出了一种基于建筑垃圾再生骨料的膏体充填系统,总结了建筑垃圾再生骨料膏体充填采空区技术在实际应用过程中需要解决的两个问题,对相似条件下建筑垃圾处理和采空区充填有一定的参考价值。     

我国煤矿充填开采的研究进展

充填开采是煤矿绿色开采体系的重要组成部分之一,不仅可以处理大量的矸石和城市垃圾,还可以有效地减轻地表沉陷所带来的消极影响。在简要介绍几种传统充填工艺的基础上,又对我国现行充填方法进行了详细的叙述,并给出了一些建议。     

锦丘煤矿建筑物压煤充填开采地表沉陷规律研究

以锦丘煤矿162-102工作面为研究对象,探"三下"压煤环境下充填开采法对地表沉陷的影响.结果表明:充填开采与垮落开采地表沉陷规律相似,充填开采地表沉陷量与距离采空区中心位置成反比,最大下沉量为96 mm;从G观测线可以看出,随采空区范围扩大,超前影响范围有缓慢增加的趋势;与垮落开采相比,充填开采能更好地控制采空区地表...     

超高水材料分段阻隔式充填开采研究

超高水材料是一种新发明的采空区充填材料,水体积可达97%,水灰比可达11∶ 1.针对我国建筑物下压煤充填开采技术在实际应用中存在的不足,通过对超高水材料基本性能的研究,提出了分段阻隔式充填开采,通过构筑简易挡板或专用充填液压支架隔离采空区,有利于抬高充填液面,使浆体迅速接顶,增强了该方法对煤矿地质条件的适应性;凝固后的固结体可控制顶板及上覆岩层活动,从而达到有效减缓地面沉降的目的.超高水材料阻隔式充填开采技术在田庄煤矿进行首次应用并取得成功,其实践说明:超高水材料是性能良好的采空区充填材料;超高水材料阻隔式填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进方法,符合绿色开采方向.     

建筑物下开采采空区膏体充填技术及应用

阐述了煤矿充填开采及采空区充填技术,就采区建筑物下开采的采空区膏体充填,分析了煤矿的地质状况和相关参数,设计了充填施工工艺。     

采空区地表沉陷规律的研究

以"太平煤矿采空区地表沉陷规律研究"项目为依托,以开采沉陷等理论为基础,对采空区地表沉陷规律作了一些研究,对太平煤矿似膏体充填开采引起的地表沉陷进行了分析预计,获得了太平煤矿井下开采引起的地表移动的基本特征和地表变形的相关参数,揭示了地表移动及变形的规律,研究成果对太平矿今后的充填开采实践具有一定的参考价值。     

超高水材料袋式充填开采研究

为了解放建筑物下压煤问题,采用新型的超高水材料作为采空区充填物,水体积和水灰比分别可达97%和11∶1.结合超高水材料的基本性能,提出进行采空区袋式充填开采.该技术将超高水材料混合浆液充入预先在采空区架设好的充填袋内,凝固后的充填体控制上覆岩层活动,以达到有效减缓地面沉降的目的.该技术在陶一煤矿充填试验面的成功运用说明:在井下潮湿、低温、封闭的环境中,超高水材料是一种性能良好的采空区充填材料;超高水材料袋式充填开采技术是解放建筑物下压煤的一种先进的煤矿绿色开采方法,具有充填工艺简单,初期投资低,机械化程度高,实际应用与操作方便,对煤矿地质条件及采煤工艺适应性强等显著优点.     

我国现代煤矿充填技术发展及其分类

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。     

充填开采工艺在复杂块段开采的应用

针对福城煤矿大倾角厚煤层不规则块段开采,传统工艺施工困难,经济不合理,在进行了系统分析与测算基础上,引用了充填开采工艺,集掘进落煤、矸石充填管理顶板为一体。结果表明:充填开采在回收煤炭资源、处置废弃矸石方面具有显著成效,减少了采空区垮落变形对其周围井巷及工作面的影响。     

风积沙充填开采应用现状及材料性能研究

风积沙充填开采可实现就地取材、变废为宝,实现煤矿开采与风积沙治理的协同处理。目前,风积沙充填主要应用于公路下伏采空区充填、煤矿充填开采及金属矿充填开采;在充填工艺方面,开发了采空区注浆投沙、固体充填开采、高水充填开采以及胶结充填开采等;在充填技术方面,采用了长壁式充填开采、条带式充填开采和巷式充填开采等。关于风积沙胶结材料性能研究集中于料浆流动性与充填体强度方面。通过分析不同配比与养护时间下风积沙胶结料浆的流变特性,以及采用聚丙烯纤维对风积沙充填体进行韧性改良,发现风积沙胶结料浆流变参数随养护时间而增加,纤维的加入显著改善了风积沙充填体的脆性特征。     

基于绿色开采理念的煤炭充填开采技术研究

针对煤炭开采后采空区会造成地质、环境、社会及资源等一系列原生和次生灾害的问题,提出利用充填材料对采空区进行充填处理的采煤方法,就充填材料特性的影响因素,充填开采技术的发展,充填材料决定充填开采工艺与效益,及膏体材料是充填材料未来的发展方向作了简要介绍。     

煤矿采空区膏体充填相关技术研究

为了强化对煤矿采空区膏体充填相关技术的理解,系统介绍了采空区膏体充填技术与充填机理,从胶凝材料、充填骨料、外加剂三方面介绍了充填材料的情况及其配比,并从泌水率、坍落度、可泵时间三方面介绍了充填料浆的输送性。最后指出煤矿采空区的膏体充填法是安全绿色的开采方法,可以提高资源的开采率,消除地表塌陷隐患,提高开采效率,从而显著提高煤矿企业的经济效益和社会效益,有很强的推广使用价值。     

超高水材料在煤矿的系列应用技术

基于超高水材料速凝早强、强度可调、再胶结等基本特性,针对煤炭开采过程中遇到的实际问题,制定了超高水材料制浆输送工艺流程,发明了超高水材料充填液压支架,并将超高水材料应用于充填采煤、沿空留巷、采空区地面注浆加固、采空区防灭火技术、"两步法"注浆改造奥灰含水层等领域。结果表明:在对采空区实施充填开采后,采空区上覆岩层活动较为平稳,没有出现明显的周期来压现象,其充填效果较好;将超高水材料用于采空区灭火,不仅起到隔绝空气的作用,同时也阻止了有害气体的挥发,降低了空气中有毒有害物质浓度,减少了材料用量,降低了充填成本。超高水材料作为一种新型矿山充填材料在煤矿多个领域中的应用技术已基本成熟。     

复采区超高水材料开放式充填开采留巷一体化技术

针对井陉煤矿1612复采工作面的开采要求及该工作面运输巷必须在开采后长期保留下来的情况,提出了炮采工作面超高水材料开放式充填开采留巷一体化技术。通过挡浆板和阻燃隔水膜结构提高了采空区充填率,并采用了"强—中强—弱"支护结构,使巷道围岩应力向采空区深部转移,减小了运输巷围岩应力。实践表明:超高水材料开放式充填开采留巷一体化技术工艺简单、充填成本低,且留巷效果理想,具有很好的推广应用价值。