建筑物下特厚煤层镁渣基全固废连采连充开采技术与实践

我国建筑物下压煤量巨大，同时煤矸石、粉煤灰等煤基工业固体废弃物排放量日益增加，严重制约地方经济社会发展。以榆林麻黄梁煤矿为试验矿井，针对其特厚煤层、建筑物下压煤、充填成本高等问题，提出了特厚煤层全固废连采连充开采技术。采用四阶段工序并将特厚煤层分为上、下2部分二次回采压覆煤炭，最大程度控制地面沉降。为降低充填原材料成本，采用化学优化剂对镁渣进行源头改性，抑制镁渣冷却粉化，稳定水化活性，协同粉煤灰、脱硫石膏等煤基固废，研发了改性镁-煤渣基胶凝材料。采用改性镁-煤渣基胶凝材料胶结煤矸石、粉煤灰制备了全固废充填材料。针对麻黄梁煤矿四阶段强、弱充填强度要求，设计不同配比的改性镁渣基充填材料试验，优选配比并应用于井下充填。论述了膏体充填系统与充填接顶方法。麻黄梁煤矿全固废胶结充填工艺试验显示，井下28 d龄期充填体钻芯平均单轴抗压强度超设计强度27%，钻芯浸出毒性满足相关国家标准要求，成功回收了建筑物下压覆煤炭资源，社会经济效益显著。麻黄梁煤矿特厚煤层全固废胶结充填开采实践为国内类似矿井提供了有益借鉴，同时为我国大型煤炭基地的“煤-电-化-冶”固废大规模资源化利用提供了新的思路。