如何进行煤炭资源绿色开采

煤炭资源绿色开采关注聚煤网微信jcoalwx，尽享VIP权限提纲：现状、目的意义膏体充填膏体充填不迁村采煤技术发展方向

膏体充填不迁村采煤技术经济环境效益1现状、目的意义1.1现行采空区处理方法的危害

普遍采用顶板全部垮落法

岩层移动、地表沉陷、农田、建筑设施损坏全国因煤炭开采引起塌陷地43万公顷全国平均每采万t煤塌陷土地0.2公顷每年新增塌陷地约2万公顷

兖州：土地赔偿费6000多万元/年，近10年付出20多亿元。

全国建筑物、水体、铁路下（三下）压煤100亿t

其中:(1)兖州:村庄172个,压煤5.2亿t,占可采储量41.2%.(2)新汶:村庄压煤2.5亿t,占总储量64%.(3)徐州:村庄等建下压煤5.0亿t,占可采储量63.7%.(4)峰峰:村庄73个,压煤1.0亿t.(5)许厂:首采区建下等压煤面积达68.7%.

1现状、目的意义1.1现行采空区处理方法的危害生产规模不断扩大,压煤无法开采，矿井面临过早报废

（根据兖州矿业集团“5356”工程规划）1现状、目的意义1.1现行采空区处理方法的危害迁村解放压煤，成本大幅增加

例1:淄博许厂煤矿130南翼集中巷以东部分，长1500m，宽1400m，涉及2个自然村490户人家、8个企业、1座敬老院、一段1440m的327国道，如果搬迁，需要搬迁费用1.59亿元,吨煤成本增加19.96元/t.1现状、目的意义1.1现行采空区处理方法的危害1现状、目的意义1.1现行采空区处理方法的危害

岩层移动破坏、地下水大量流失平均吨煤水代价2t，华北地区10t

严重时土地沙漠化

矸石堆积、占用良田、环境污染现已积存矸石30亿t，每年增加1.5~2.0亿t

全国1500座矸石山中140座在自燃，对大气、土地环境严重污染。1现状、目的意义1.2国际水平

（1）水力和风力充填采空区

国家：波兰、德国、前苏联等材料：河砂、煤矸石、粉煤灰地表沉陷系数q=0.1~0.2

（2）离层注浆

国家：波兰减沉效果：比不注浆减少20~30%。

（3）房柱法开采

国家：美国、澳大利亚等煤炭采出率50~60%地表沉陷系数q=0.35~0.68

（4）条带开采+水砂充填采空区地区：波兰托维兹、贝托姆等城市下煤炭采出率45.8~60%地表沉陷系数q=0.009~0.0361现状、目的意义1.2国际水平

（5）膏体充填采空区

国家：德国、美国、加拿大、南非等用途：金属矿山充填煤矿处理采空区开始试验

1现状、目的意义1.2国际水平

（1）条带开采

我国煤矿冒落条带开采的宽度一般为1/51/10采深,地表沉陷系数q=0.10.2,能够满足不迁村采煤要求.

但是,条带开采的采出率低，只有4060%，煤层越厚，采深越大，采出率越低.1现状、目的意义1.3国内水平

（2）水砂充填

抚顺胜利矿利用废油母页岩、河砂充填，地表沉陷系数q=0.013.新汶等矿区水砂充填，地表沉陷系数q=0.13~0.17.

能实现不迁村采煤，但是系统复杂、采煤工艺落后、效率低、成本高，没能推广。1现状、目的意义1.3国内水平

（3）离层区注浆

减沉明显，但不能满足不迁村要求。国内部分矿井离层区注浆情况

1现状、目的意义1.3国内水平1现状、目的意义1.4技术发展方向

（1）技术途径：绿色开采（2）方法：采空区局部（条带）充填材料：以煤矸石、粉煤灰为主的膏体、似膏体材料（3）目标：关键层不破断、岩层不沉降，地下水不

流失，地表不破坏，建筑物不搬迁，取消矸石山。2膏体充填

2.1膏体充填的基本概念

膏体充填：

将物料配制成

不淅水的、

牙膏状浆体，在重力或泵压作用下充填采空区的方法。

固体废弃物膏体材料充填不迁村采煤

（膏体充填不迁村采煤）利用煤矸石、粉煤灰、洗选煤泥或城镇固体垃圾等制作成

不淅水的、牙膏状浆体，在重力或泵压作用下对工作面支架后方的采空区进行充填而形成必要的人工支撑体系，把采煤引起的地表移动控制在建筑物允许范围内，实现不迁村采煤的方法。2.2膏体充填材料的基本特征（6个）

之：浓度高，一般重量浓度>75%；

加拿大矿产与能源科学技术中心：水砂充填料重量浓度~65%高浓度充填料66~75%膏体充填料76~84%

2.2膏体充填材料的基本特征（6个）2.2膏体充填材料的基本特征（6个）

之:流动状态为柱塞结构流；

膏体充填浆液流速分布水砂充填浆液流速分布2.2膏体充填材料的基本特征（6个）之:

料浆不沉淀、不泌水、不离析；

隔离要求低;

不需要过滤排水设施,系统简单；避免或减少了水对工作面的影响；静置后再启动容易;基本无泌水收缩,充填密实程度高.2.2技膏体充填擦材料的基听本特征（6个）之:无临界再流速，残最大颗喷粒料粒逝径达到25~35畜mm,流速饭小于1m绢/s仍她然能够正常输送是；破碎加社工即可满,可粗降低材重料加工碰费;可低速活输送,关减少直管道磨弃损.水砂充填勒要在临界乞速度以上奶才能正常顽泵送,要在有拔25~35脱mm粒径骨方料时,队输壮送速度喊需要达对到3~4m鼓/s.2.2女膏体苦充填材录料的基印本特征（6个声）之:相同胶喂结料用速量下强槐度较高；可降低价办格较贵的前胶结料用焰量,材降低材料朋成本;之:泵送性能黄对浓度变塘换比较敏休感,充英填工艺控策制要求奥高.比较理量想的膏艘体充填哀系统,舟浓度茎变化应<±燥0.5霸%.2.3担膏体充填养技术发展美简况（在金属财矿山）197烛9，德盈国（衔格伦德够金属矿犹）1985雨，南非猪（库克3耐号金矿）188斤7，英验国（堆费尔克筒拉夫）198无8，美肃国（程幸运星情期五铜长矿）198忆9，中国守（金川躁镍矿）、奥地扰利（收布莱堡周矿）1992袖，摩洛哥拔（哈佳旗铜矿）1993评，俄罗斯峡（诺雷御尔斯克镍起矿）1994两，中国（寇铜录乘山铜矿材）、加拿大市（IN石CO公司耍）1995司，澳大利浩亚（坎据宁顿矿）199亮6，葡锦萄牙（蚂尼维促斯-科永夫铜矿茧）2.3剂膏体充填肉技术发展重简况（在煤泻矿）198齿8，德蛛国天摩纳浇泊尔煤能矿：长壁面搬，采深汇100帖0m，充填泵皇流量皂100另m3/h，柔泵压6公MPa想.1990新，德国而沃尔伯萨姆煤矿坑：长壁面，骡采深90妨0m，煤层1危.5m磁，泵流陵量10猪0m3/h，泵粒压12M承Pa，1990撤，德国思帕斯烫科夫煤矿泡：长壁面栽，采深逢100弦0m，泵流量6赤0m3/h，泵串压6MP呆a.现有煤枯矿膏体利充填主针要目的沫是固体纯废弃物令处理；蕉大采深丛，薄煤端层；工晌作面后耳方直接扫顶垮落颗后非胶结充正填；减沉辞效果不零够好，访下沉系变数q=贴0.3~0.密4。2.3秀膏体膊充填技炮术发展昼简况（在煤矿抵）全世界堵膏体充下填控制被煤矿开昆采地表拐沉陷的工作斜还开展宇不多,竿对于我敏国兖州阔等矿区4~8是m厚煤层使省用膏体充装填实现不棍迁村采煤更病无先例,所以,稍在我肆国针对漂华东地槐区兖州内等矿区条件,体开展膏体赠充填不迁己村采煤研下究与开发是开公创性的工贼作.3膏体背充填不迁籍村采煤技肆术发展方歇向发展模巡寿式:短壁间隔临条带膏体精充填最近完成窄了“许厂劝煤矿膏体欠充填不迁好村采煤与餐提高开采誉上限的技滴术与装备棕”可行性垫研究.长壁膏体葱部分充填3膏券体充填局不迁村纹采煤技斑术发展兴方向岩层控校制理论程:关键层理抬论：控制地表究移动，首胁先要控制兴关键层结键构的稳定当性。三维强考度理论堆：利用上述弟理论优化迎条带布置陵，科学确尤定充填材敏料力学性胖能要求,余合理减少勾充填量，锁降低充填流成本，提谣高采出率汽。短壁间讽隔条带品膏体充团填布置B开采宽度队与充填宽瓜度；b煤柱宽度没；H采深许厂煤沾矿膏体搂充填试蝇验点及营其巷道沃布置长璧条带宴膏体充填宇布置平面码示意图长璧条亮带膏体道充填布墨置剖面殊示意图典型煤矿脂膏体充填芒材料制备畜方法典型煤矿偿膏体充填让泵送系统典型煤矿沾短壁间隔显条带膏体爆充填工作面技恐术指标年产煤芹6堡0万t兄/a;系统充填卧能力锈15虽0m3/h;年充填喂量缘瑞3阳3.5重万m3/a;年处理:竟煤矸膜石衡30万钟t/a;粉煤灰字20缘瑞万t/申a.4.1将膏体呀充填控负制地表鉴沉陷效鄙果——计算方案4.1抗膏体序充填控易制地表陶沉陷效旷果——地表下法沉变形骄最大值唱模拟计默算结果方案一痛与方案佣二地表漠下沉比逼较方案一与申方案二地桑表水平变危形比较方案一坡与方案跃二地表定曲率比签较方案五煤与方案疏六地表斥下沉比粗较方案五与言方案六地货表水平移神动比较方案五假与方案壶六地表兄水平变广形比较4.2冬膏体钥充填不白迁村采颈煤经济援效益典型150m3/h膏体充填系统建设费用雨200岂0万元±.4.2保膏体充填