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。     

煤矿井下矸石充填技术与地面减沉效果

井下矸石充填开采不仅利用了矿井产生的矸石,而且采出了部分被压煤炭,较适用于建筑物下压煤开采,是实现煤矿绿色开采的重要途径之一。结合某矿巷道充填开采,采用计算机数值模拟技术,对煤矿巷道充填开采巷道间煤柱稳定性进行研究,选出较合理的煤柱留设宽度。根据实测结果,巷道充填开采实际充填率在80%左右。对某矿开采区域,采用巷道充填开采和条带开采2种方案进行进行预测,巷道充填开采地表沉陷效果较为显著。     

煤矿高浓度胶结充填开采沿空留巷技术研究

以新阳煤矿10203充填工作面为研究背景,通过理论分析和数值模拟,对垮落法和充填法开采下的采空区沿空留巷巷道矿山压力进行了对比分析,进一步探究了采空区全部充填后沿空留巷巷道的变形规律。结合高浓度胶结充填体的力学特性,设计了沿空留巷巷内基本支护、加强支护的方式,并将其运用于生产实践。井下应用表明：充填开采后的沿空留巷巷道围岩变形量较小,其变形率仅为8%左右;巷道顶板较为完整,没有发生大的冒落,且巷道煤壁无片帮现象发生;巷道内采用的锚杆、锚索、金属网、单体支柱联合支护安全可靠,支护合理。煤矿高浓度胶结充填开采沿空留巷技术工艺简单,可操作性强,采空区充填完毕后自然形成沿空巷道,而且杜绝了沿空留巷巷道常见的火灾、瓦斯等灾害,具有广阔的应用前景。     

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。     

煤矿膏体充填开采工艺的探讨

根据煤矿绿色开采的发展要求和村庄压煤开采的迫切性，提出了膏体充填不迁村采煤技术。通过研制专用膏体充填胶结料和选择廉价的充填材料，大幅度降低了膏体充填成本，提出了适合煤矿应用的膏体充填方法，并结合某矿条件介绍了煤矿膏体充填开采的具体工艺流程。     

公格营子煤矿胶结充填材料试验

以公格营子煤矿为研究对象,通过单轴抗压强度试验对胶结充填体压缩特性进行研究,系统分析了白灰、粉煤灰、水泥、矸石不同配比方案,得出胶结充填体试块压缩特性和抗压强度随养护龄期的影响规律。试验结果表明:相同条件下,胶结充填材料强度与白灰掺量、粉煤灰掺量、料浆质量浓度和养护龄期成正比关系。通过单因素方差分析和显著性检验分析28 d充填料浆的抗压强度试验结果,得知质量浓度对充填体抗压强度的影响相对较大。公格营子煤矿现场充填体材料配比能够满足在开采过程中和开采后充填体对上覆岩层的整体性和长期稳定性的要求,能够指导类似煤矿后续的开采。     

长壁逐巷胶结充填采充工艺协调优化设计方法

针对目前长壁逐巷胶结充填开采技术采充协调作业中存在的技术难点,基于理论分析与实践经验,推导出了两巷间隔巷道数目、一组同时充填巷道数目和一个循环采充巷道组数等采充工艺协调关键参数的计算公式,并由此提出了一种长壁逐巷胶结充填采充工艺协调优化的设计方法,为提高充填工作面的生产效率、指导现场实践提供了理论支撑。以陕西榆林市榆阳区金牛煤矿为工程背景,对该优化设计方法的实施做了进一步的说明,证明了长壁逐巷胶结充填采充工艺协调优化设计方法的适用性,为其他矿井的采充工艺协调优化的设计提供了参考。     

常村煤矿CTN3-01工作面膏体充填开采技术应用与研究

为进一步释放常村煤矿"三下"煤炭资源,延长矿井服务年限,采用膏体充填技术进行开采。文章介绍了常村煤矿膏体充填工艺,并以CTN3-01充填工作面为研究对象,从巷道布置及回采充填工艺两方面详细论述了工作面条带式膏体充填开采工艺的应用实践;分析了充填工作面回采后对地表沉陷的影响。对常村煤矿后续村庄下充填开采具有实践指导意义。     

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。     

新阳煤矿高浓度胶结充填站设计

针对新阳煤矿村庄下压煤情况,简要介绍了煤矿高浓度胶结充填技术,详细对煤矿高浓度胶结充填充填站设计进行了探讨,讨论了煤矿充填站的系统组成、充填站建站原则和主要设计步骤,并结合系统设计充填能力对其充填站所用设备进行了选型,提出充填站分别建在东风井和二号井附近两个方案,经分析认为充填站建设在东风井附近料浆输送距离较短、技术难度相对较低、经济效益更好。     

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.     

煤矿充填开采技术的发展方向探讨

通过对现有煤矿充填开采工业试验和实例的研究和分析,得出研究高浓度胶结充填材料以及相应的输送系统及装备、工作面充填开采工艺、充填综采液压支架及采动影响的监测与评价方法。     

赤泥浆体泵送胶结充填采矿法研究

我院与山东铝业公司共同进行的赤泥浆体泵送胶结充填采矿新技术、新工艺研究，开创了无水泥胶结充填的先例，成功地解决了湖田铝土矿的采矿方法难题，避免了地表陷落，保护了自然环境。同时大幅度降低了充填成本，从根本上解决了充填对井下巷道的污染，为山东铝业公司工业废料的利用开辟了新的途径。本文简要介绍了赤泥浆体胶结充填材料的特性、充填料制备及泵压输送工艺、倾斜分条充填采矿法工业试验及效果。     

全粒级碎石水泥浆胶结充填质量控制

在分段碎石胶结充填法试验研究过程中，在国内首次试验采用自然级配碎石胶结充填料自然混合、铲运机充填新工艺技术，充填体质量控制好坏直接影响着充填体强度、充填体抵抗爆破震动破坏的能力、充填体的自立稳定性和充填成本。本文详细论述了分段碎石胶结充填体质量影响因素与充填体质量保障措施。     

五沟煤矿充填开采沿空留巷支护技术

为实现矸石充填开采技术,解决矸石及粉煤灰堆积带来的环境污染问题,同时解决含水层压煤问题以提高煤炭回收率,五沟煤矿开展含水层下矸石充填开采试验项目,首个充填开采CT101工作面已于2011年12月顺利回采。由于充填开采具有采空区充填矿压显现小这一特点,同时为加快接替工作面准备,减少准备工程量,对CT101充填工作面机巷进行沿空留巷。CT101机巷原巷道采用锚网梁支护,巷道断面净宽×净高=4.6 m×2.8 m,沿空留巷采用矸石袋垒砌墙体留巷新工艺,留巷断面同为净宽×净高=4.6 m×2.8 m。从现场实施来看,该沿空留巷新工艺达到了设计要求,缩短了接替工作面准备工期。     

煤矿采空区胶结充填控制采动损害的可行性探讨

资源与环境是人类赖以生存和发展的基本条件,然而煤矿开采对地表环境和土地资源造成的破坏是极其严重的,是从根本上解决这一问题,实现,煤炭资源开采的可持续发展,提出了对煤矿采空区交结充填的新思想,分别从胶结充填材料的选择、充填工艺与方案、经济评价３个方面对煤矿胶结充填的可行性进行了探讨,通过采空区的有效充填来控制岩层移动和地表变形,能够达到保护地表环境和土地资源的目的。     

分段碎石水泥浆充填采矿方法的研究与应用

丰山铜矿南缘矿带开采技术条件复杂，原采用的无底柱分段崩落法在生产中存在较大问题。研究应用了分段碎石胶结充填采矿方法较好地解决了这一问题，介绍该采矿方案和碎石水泥浆胶结充填新工艺，以及从崩落法过渡到充填法的生产衔接技术。     

下分层巷道高冒区充填堵漏防火技术应用

易自燃煤层分层开采在下分层巷道掘进期间顶煤会开裂冒落,易造成上分层采空区自燃。选用轻质、耐压、承重效果好的LFM充填材料,根据巷道断面形状和充填厚度,确定压注钻孔布置方式,并依据巷道压力和位移速率,确定充填材料的配比,充填后扩散胶结性好,承压堵漏明显,可有效防治巷道高冒区或老空区自然发火。     

似膏体充填建筑物下采煤可行性探讨

对结合某矿目前的开采条件，突破煤矿充填的禁区——胶结充填，从似膏体充填材料的组成和力学特性、充填开采引起的地表移动与变形以及充填成本等几个方面，分析探讨了似膏体充填建筑物下采煤的可行性。     

煤矿高浓度胶结充填材料配比研究

为得到煤矿高浓度胶结充填材料的合理配比,在分析煤矿充填开采特点、煤矿对充填材料要求及高浓度胶结充填现状的基础上,分别研究了以粉煤灰、煤矸石、普通硅酸水泥及水为主要充填材料在未添加与添加外加剂时的合理质量配比。结果表明:未添加外加剂时,普通硅酸水泥、粉煤灰、煤矸石、水在质量配比10%∶20%∶50%∶20%时充填材料所形成的充填体效果较好,在该配比的基础上添加普通硅酸水泥质量8%的外加剂,制成的料浆浓度为79%,该充填料浆流动性好,不沁水,无离析,坍落度为280 mm,28 d后抗压强度达5.2 MPa,达到了较好的充填效果。