井下泵送矸石似膏体充填开采技术研究.pdf

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1、2012年第5期能源技术与管理75doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2012．05．030井下泵送矸石似膏体充填开采技术研究王国际，赵忠义，王公忠(1．河南工程学院安全工程系，河南郑州451191；2．河南理工大学能源科学与工程学院，河南焦作454000)[摘要]井下泵送矸石似膏体充填开采是实现煤矿绿色开采的重要途径之一。结合王河煤矿采深已达800m左右、煤炭资源日趋减少、矸石山生态环境污染严重等问题，为延长矿井生产年限，提高煤炭资源回收率，消灭矸石山，保护矿区村庄建筑，研发了井下泵送矸石似膏体充填技术，分析

2、似膏体组合料的最优配比技术参数，并对似膏体充填原料进行了优化试验。实践结果表明，在煤矿井下运用泵送矸石似膏体充填技术是可行的，实现了煤矿无污染开采。[关键词]煤矸石；似膏体充填；绿色开采[中图分类号]TD823．7[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2012)05075一O2O引言水平已开采结束，矿山全部转入下山生产。2似膏体充填料浆配比试验及分析“三下”采煤一直是我国煤矿生产面临的重大问题之一，村庄压煤尤为严重。迁村或条带开采是在满足输送管道要求的前提下，为提高似膏我国煤矿村庄压煤开采采用的两种主要方法，它体充填料浆输

3、送质量浓度，降低输送管道磨损，增们已不能满足开采需要，急需发展一种新的不迁强输送性能，把粉煤灰和减水剂加入似膏体充填村采煤方法。井下泵送矸石似膏体充填技术是将料中。粉煤灰不仅可以降低似膏体充填料浓度，而井下原生矸石经转载到卸载站后，经碎石机破碎且在保持其流动性不变的情况下，减水剂还可以后卸至矸石仓内，将破碎矸石添加水和其它辅料，大量减少用水量。加入普通硅酸盐水泥作为胶凝在搅拌机作用下充分搅拌成似膏体状，再经煤矿剂，可提高充填体的初期强度。按满足输送管道和用混凝土泵通过管路充填到采空区。为了减小井似膏体充填工艺的要求、减少似膏体充填成

4、本、充下矸石对原煤质量的影响、运输的压力和提高以填工艺制备简单的原则，根据试验安排，把制作好矸换煤效率，在井下分离矸石，向采空区充填E1。的试块放在保温箱内，到达似膏体各相应养护龄该技术的应用能够帮助国内矿山企业走绿色开期后，测定其试块的单轴抗压强度和三轴抗压强度。采、节能减排、可持续健康发展的道路。通过分析得出如下结论：①通过试验中各种试块的对比，选用质量浓度为83％的似膏体，充填材1采区地质特征料最优配比是水泥：粉煤灰：煤矸石=1：3：王河矿于1969年11月建矿，东起114勘探16。②粉煤灰在一定程度上发挥减水剂作用，可以线，

5、西至荥阳县界，北至一煤层底板一150m标有效抑制似膏体骨料沉淀，显著提高充填材料的高，南至一煤层露头，东西走向长6km，南北倾流动陛能，减少充填材料泌水率。③把减水剂添加向宽1．6km，井田面积约9．6km。1976年3月简在似膏体中，能够显著改善充填体的性能，有利于易投产，后经多次技术改造，1987年设计生产能井下充填，水泥与粉煤灰质量和的1．7％为添加量力达到30万。矿井采用立井开拓，主、副井深最佳值。④充填体的承载陛能在充填体达到强度445．5m，井底标高为±0。王河煤矿现有立井井筒极限破坏后，一部分仍能够被维持。3个、斜井井

6、筒1个。单水平东西翼上下山开采，3似膏体充填系统方案设计单一开采石炭系太原组一煤层。采用走向长壁式采煤方法，后退式开采，人工炮采，全部垮落法似膏体充填系统工艺流程如图1所示。向采管理顶板。现开采东翼一140m大巷上山煤和西空区充填的材料类为似膏体，该充填系统由井下翼±0水平下山煤两个相对独立的块段。目前，±0破碎系统、似膏体制备系统、充填输送系统和井下76王国际，等井下泵送矸石似膏体充填开采技术研究2012年第5期采场充填系统4部分组成。于4．0m，挡矸墙厚度大于0．6m；边排用塑料袋封闭，单体支柱的初撑力不低于50kN，在正规支柱

7、地面矸石l采空t,-t输送管路tt中间支设密集支柱；充填完成后，要及时回柱，管1tg"车添加剂充填系统I~HBMG80／16内残留矸石要及时冲洗。t超前支护20m运输大巷—_1井下矸石l倪件Mh‘翻车机l转载皮带t梭式溜子H破碎机H采面缓冲矸石仓圈1似膏体充填系统工艺流程矸石缓冲仓建在10903水平西翼大巷南侧运输石门与排矸斜巷交叉处，缓冲仓高151TI，半径2m，仓口安设破碎机、溜子、翻车机，长度为273m的专用矸石转载巷在矸石缓冲仓下口施工，转载巷为倾斜布置，倾角为8。，直接与10903工作面上副巷连接。长15m的矸石充填泵站建

8、在10903工作面上副巷，矸石通过皮带运输机运至充填泵站，由矿用搅拌机搅拌，再由改装后的大功率混凝土泵通过输送管道送至工作面采空区。在回采工作面上顺槽建立一套添加剂充填系统，使矸石在采空区能够快速凝固。该充填系统由图2工作面布置图1台