充填开采之 矸石充填术

1、2022-3-1812022-3-182一一 解决相关问题的思路二二 总体技术框架三三主要技术研究内容四四主要技术特点一一. 解决相关问题的思路解决相关问题的思路技技 术术 措措 施施实实 施施 目目 标标2022-3-183二二. 总体技术框架总体技术框架矸石直接充填置换矸石直接充填置换“三下三下”压煤总体技术框架压煤总体技术框架2022-3-184v（一）充填（一）充填开采开采的的难点之一难点之一 建立矸石充填开采建立矸石充填开采岩层控制理论岩层控制理论三三. 主要技术主要技术2022-3-185充填开采充填开采 顶板下沉顶板下沉 等价采高等价采高 顶板下沉顶板下沉 充填开采充填开采 v

2、1. 矸石矸石充填开采等价采高的充填开采等价采高的概念概念v 矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据maxzHHHmax建筑物变形能承受的最大允许采高。建筑物变形能承受的最大允许采高。等价采高等价采高 2022-3-186S1S2Hz （1）. 经验公式：经验公式：max()()zzzHhkkHhHH实际采高；实际采高； hz充填体空顶距（充实率控制参数）；充填体空顶距（充实率控制参数）；k 初始压实系数（压实率控制参数）；初始压实系数（压实率控制参数）； 残余压实系数。残余压实系数。k矸石充填开采的矸石充填开采的技术控制指标技术控制指标充实率充实率 hz压实率压

3、实率 k2022-3-187 2. 矸石矸石充填开采等价采高充填开采等价采高Hz的理论计算公式的理论计算公式：1. 拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障2. 用同一支护系统掩护采煤与用同一支护系统掩护采煤与充填充填平行平行作业作业3. 用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力创新创新与与发明发明v（二）充填（二）充填开采开采的的难点之二难点之二 矸石充入采空区的空间、通道与动力矸石充入采空区的空间、通道与动力2022-3-1882022-3-189矸石充矸石充填开采填开采综合机械综合机械化矸石充化矸石充填技术填技术条带开采

4、条带开采矸石充填矸石充填技术技术普采工作普采工作面矸石充面矸石充填技术填技术2022-3-1810v 1. 综合机械化矸石充填技术立体模型综合机械化矸石充填技术立体模型2022-3-1811v 2. 配比搅拌系统配比搅拌系统将粉煤灰、胶结料与成品矸石一起送入将粉煤灰、胶结料与成品矸石一起送入搅拌机，加水搅拌成合格的充填料，通搅拌机，加水搅拌成合格的充填料，通过充填泵，泵送到充填位置。过充填泵，泵送到充填位置。2022-3-1812v 3. 矸石矸石充填开采设备布置充填开采设备布置煤炭运输巷道煤炭运输巷道 前部采煤工作面前部采煤工作面 主要主要采煤设备采煤设备 主要主要充填设备充填设备 矸石运输

5、巷道矸石运输巷道 后部充填工作面后部充填工作面v 4. 综综采矸石采矸石充填支架比较充填支架比较工作面工作面 采空区采空区 传统综采液压支架传统综采液压支架掩护斜梁掩护斜梁2022-3-18132022-3-1814传统放顶煤液压支架传统放顶煤液压支架v 4. 综综采矸石采矸石充填支架比较充填支架比较2022-3-1815 工作面工作面 采采空空区区 综采矸石充填液压支架综采矸石充填液压支架水平短梁水平短梁v 4. 综综采矸石采矸石充填支架比较充填支架比较多孔底多孔底卸卸式式输送机输送机2022-3-1816v 5. 综采充填转载输送机综采充填转载输送机2022-3-1817接料处接料处机头链

6、轮机头链轮中部槽中部槽卸料孔卸料孔伸缩机尾伸缩机尾v 6. 综采多孔综采多孔底卸式输送机底卸式输送机v 7. 综综采矸石充填原理采矸石充填原理矸石充填运输机充填工艺矸石充填运输机充填工艺2022-3-18182022-3-1819综采矸石充填压实系统工作原理综采矸石充填压实系统工作原理v 8. 综综采矸石充填压实原理采矸石充填压实原理v 8. 综综采矸石充填压实原理采矸石充填压实原理综采矸石充填压实系统工作原理综采矸石充填压实系统工作原理2022-3-1820v 9. 综综采矸石充填工作面井下工况采矸石充填工作面井下工况前部采煤前部采煤后部充填后部充填2022-3-18212022-3-182

7、2v 9.综采矸石综采矸石充填设备配套充填设备配套：四机：四机配套配套吊挂链支架尾梁漏土孔顶板下刮板上刮板刮板输送机充 填 黄 土基基 本本 顶顶直直接接顶顶矸矸石石充充填填整整体体示示意意图图2022-3-1823充填体充填体 普采与充填支护系统普采与充填支护系统v 10.普采工作面矸石充填技术普采工作面矸石充填技术普采与充填工作面布置普采与充填工作面布置普采与充填支架系统普采与充填支架系统充充填填系系统统普采与充填工作面布置普采与充填工作面布置普采矸石充填高速动力抛矸机普采矸石充填高速动力抛矸机充充填填面面开开采采面面2022-3-1824抛矸机抛矸机抛矸面实况抛矸面实况矸石充填高速动力抛

8、矸机矸石充填高速动力抛矸机v 11. 条条带开采矸石充填置换煤炭开采技术带开采矸石充填置换煤炭开采技术2022-3-1825条带充填巷充填实况条带充填巷充填实况条带充填巷充填实况条带充填巷充填实况2022-3-1826v （三）应用（三）应用效果效果实例实例1. 1. 新新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测l 平均采深平均采深500ml 实际采高实际采高2.1ml 等价采高等价采高0.6ml 采出率采出率85%综采矸石充填地表下沉曲线对比图综采矸石充填地表下沉曲线对比图 2022-3-1827v （三）应用效果三）应用效果实例实例普采矸石充填地表下

9、沉曲线对比图普采矸石充填地表下沉曲线对比图 2. 2. 新新汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测 l平均采深平均采深450ml 采高采高1.8ml 等价采高等价采高0.4ml 工作面采出率工作面采出率85%2022-3-1828（1）矸石直接充填置换煤的方法、工艺、与装备，）矸石直接充填置换煤的方法、工艺、与装备，包括：综采矸石充填、普采矸石充填包括：综采矸石充填、普采矸石充填和条带矸石和条带矸石充填的充填的技术与工艺，以及矸石充填液压支架、充填运输机和高技术与工艺，以及矸石充填液压支架、充填运输机和高速动力抛矸机等关键设备。速动力抛矸机等关键设备。

10、 （2）矸石直接充填置换煤的岩层控制理论，为充填）矸石直接充填置换煤的岩层控制理论，为充填开采设计和地表沉陷控制等提供了科学依据。开采设计和地表沉陷控制等提供了科学依据。 2022-3-1829v 四四. 主要技术特点及应用前景主要技术特点及应用前景1. 主要主要技术技术特点特点 实行实行充填法开采不但可以实现建筑物下压煤的开采、缓解矿井辅助提升，而且可以将井充填法开采不但可以实现建筑物下压煤的开采、缓解矿井辅助提升，而且可以将井下产生的矸石直接进行处理，消除矸石地面堆积对人类生存与生活环境带来的危害下产生的矸石直接进行处理，消除矸石地面堆积对人类生存与生活环境带来的危害。矸石。矸石充充填综采

11、技术，将地面矸石山矸石或洗选矸石、井下所有掘进或分选的矸石用于采空区充填，填综采技术，将地面矸石山矸石或洗选矸石、井下所有掘进或分选的矸石用于采空区充填，实现采充一体化，效率高，月产可达实现采充一体化，效率高，月产可达5万吨以上，实现了低成本、高效率、设备标准化、高效万吨以上，实现了低成本、高效率、设备标准化、高效机械化连续充填开采的奋斗目标，代表了充填开采的方向，具有广泛的应用前景。因此，充机械化连续充填开采的奋斗目标，代表了充填开采的方向，具有广泛的应用前景。因此，充填开采对解决我国填开采对解决我国“三下三下”压煤、城市垃城处理等问题开辟了一条新的技术选径，其科学与压煤、城市垃城处理等问题

12、开辟了一条新的技术选径，其科学与工程研究意义十分重大，同时研究成果能够为相关政府部门宏观规划和决策提供技术支持，工程研究意义十分重大，同时研究成果能够为相关政府部门宏观规划和决策提供技术支持，具有较强的现实意义。具有较强的现实意义。 虽然虽然充填开采技术取得了巨大的发展，但我们也应该看到其不足之处，还需研究人员在充填开采技术取得了巨大的发展，但我们也应该看到其不足之处，还需研究人员在这方面做大量的研究工作，使其充填开采技术完善、成熟。如：深化充填理论研究，量化充这方面做大量的研究工作，使其充填开采技术完善、成熟。如：深化充填理论研究，量化充填介质特性、充填参数对地表沉降的关系；研发新型的充填材料，尽可