倾向条带矸石胶结充填开采技术研究及应用

介绍了新汶矿区在城镇建筑群下以煤矸石为骨料似膏体管道充填、综采工作面充填、矸石抛矸胶带机充填方法。论述了其充填工艺机理流程、充填设备设施、充填工艺及充填效果。提出了3种矸石充填开采对提高资源采出率、延长矿井服务年限的重大意义及推广应用价值。

介绍了上向分段碎石胶结充填采矿法在大冶有色金属公司丰山铜矿的开采试验情况。试验取得了较好的技术经济指标,其中的一些成功经验,对类似采矿技术条件的矿体开采具有一定的参考价值。

设计的新型矸石胶结充填机构由抛矸带式输送机、举升机构和回转工作台组成。为提高水平抛射和垂直抛射的距离,抛矸输送机采用v形深槽托辊和花纹输送带。抛矸输送机的举升机构采用前推连杆组合式,而回转驱动机构采用液压缸驱动的四连杆机构。利用作图法得到举升机构和四连杆机构的基本尺寸参数,并用解析法求得关键部件的作用力。

针对许厂煤矿面临的村庄建筑物下的压煤、条带煤柱的置换开采、井下矸石处理3个主要问题,在矸石物理力学指标测试、数值模拟研究的基础上,提出了可行的矸石置换开采建筑物下条带煤柱的方案。结果表明,在保证地表变形在ⅰ级保护范围内前提下,通过在条采煤柱中掘充填巷,并利用井下矸石进行充填的技术手段,对条带开采后留设的煤柱进行置换开采,是一条节约资源、保护环境、提高经济效益的科学之路。

针对建下条采煤柱回收和井下矸石处理的重大技术难题,提出矸石置换开采。通过阐述矸石充填巷集中与分散布置对地表移动的影响、分析置换开采留设煤柱的合理宽度,最终确定在条采煤柱中央集中布置2条矸石充填巷,充填巷尺寸为4.0m×5.0m(宽×高)、巷间煤柱宽4.0m;基于数值模拟方法分析置换开采留设煤柱的稳定性、条采与置换开采老顶层面上垂直应力分布,得出置换开采留设煤柱满足煤柱强度设计要求、基本顶岩层结构保持稳定的结论。并运用相关的力学理论,分析置换开采后顶板的运动和变形特征,得出基本顶不会破断,地表变形没有超过建筑物允许变形范围。设计矸石置换开采充填工艺,该研究成果已成功应用于工程实践。

以煤矸石为主要原料(65%以上),掺入适量的硅酸盐水泥熟料、石膏(亦可掺一定量的矿渣),制得的干混砂浆胶结料,其1∶3砂浆标号一般达m10左右,可广泛用于砌筑砂浆及其他普通砂浆。

在云锡老厂14-5#矿体下部进行了分段空场嗣后块石胶结充填采矿法的生产实践。介绍该方法的采场结构、回采工艺,充填工艺及地压管理,并对存在的问题进行了分析,提出了一些建议。

研究开发金川二矿区废石混凝土搅拌和输送技术,充分利用井下产生的废石、废水和地表产生的细颗粒物料等,将井下的废石破碎到一定的程度,与地表的细颗粒物料、水泥和井下的废水等进行混合,制成能够满足下向胶结充填人工假顶强度要求的废石混凝土,泵送到采空区进行充填,不仅是解决目前金川矿山生产与充填材料严重不足矛盾的有效途径,而且是金川二矿区向现代化无废矿山发展的必然选择,具有经济、环保意义。

回顾我公司４０年来建筑物下保安煤柱开采史，介绍近年来我公司建筑物下条带试采情况，并扼要总结了条带试采技术经验和所取得的经济效益和社会效益。

林西矿业公司近年来进行了建筑物下条带二次协调开采技术研究,取得了较好的技术经济效果,为探索建筑物下开采寻求到一条新途径。

通过大型采场模型模拟试验,得出了块石胶结充填新工艺实施中的关键技术与参数,据此,在铜陵新桥硫铁矿建成了一套较为完备的块石胶结充填系统,并投入了生产,大大改善了第二步回采的安全,节约充填材料成本,经济效益显著。为类似矿山采用这一技术提供了成功的借鉴经验。

通过林西矿业公司井田东部建筑物下条带开采技术应用研究,从合理确定采留宽度、支护手段与开采工艺的研究、移动变形的观测三个方面,进行技术经济分析总结,探讨今后建筑物下条带开采技术的应用前景

在金川二矿废石胶结充填系统中,料浆搅拌的均匀性直接影响充填料浆的管输稳定性、井下料浆的流动性、井下充填体的强度等方面。研究通过试验,在前期试验得出的料浆浓度、废石尾砂比的条件下,分析搅拌线速度及搅拌时间对料浆均匀性的影响,并得出适用于矿山的搅拌制度。

近些年来,随着社会和经济的快速发展,我国煤矿开采事业也获得了更大的发展空间。煤炭资源是社会生产中一项重要的资源,煤矿开采的效率直接影响煤炭资源的使用效率和矿井的可持续发展。在市场经济快速发展的背景下,煤矿开采技术也向着多样化的方向发展,尤其是建筑物下压煤充填开采技术呈现出快速发展的趋势,而且受到了广泛的应用。文章主要针对建筑物下压煤充填开采的相关问题进行简要探讨。

分析了充填开采支架与围岩关系和上覆岩层移动特征,确立顶板载荷估算方法,并通过充填开采实例进行验证。研究表明:充填工作面周期来压步距大,来压强度不明显;直接顶随着工作面推进逐渐冒落,垮落步距相比于普通综采工作面显著增大;基本顶以缓慢下沉形式发生弯曲变形,上覆岩层移动范围明显减小。支架高工作阻力可以控制顶板的下沉量,保证良好的充填效果,进而减小覆岩破坏高度,控制地表变形。

充填支架是充填开采中的关键设备。充填支架不仅支护顶板,维护安全作业空间,推移工作面输送机和采煤机,而且担负采空区充填、物料夯实及物料在采空区的输送任务。针对目前充填支架在充填开采中的关键作用,根据邢台矿的具体地质条件进行充填支架设计,重点对支架后部尾梁的支护机构及其强度,充填结构、夯实机构的设计及物料运输系统等结构进行探讨。通过在邢台矿的工业性试验表明物料充填开采液压支架设计合理,充填效果良好,经地面及井下观测数据分析,地表沉陷量达到了预期效果。

为了解放建筑物下煤炭资源，以邯郸矿区某矿断层发育区地质采矿条件为研究背景，基于超高水材料充填开采技术，提出了充填条带、冒落条带2种开采方案的工作面布置。在分析了地表变形预计参数的基础上，采用概率积分法基本原理，进行了地表变形预计，并对开采方案进行了优化设计，并给出了安全开采技术措施。结果表明：采用充填条带开采和冒落条带开采，分别可采出煤炭资源330．17万t、216．88万t，采出率分别为70％、45％，地表最大下沉分别为1390mm、1420mm，最大倾斜均为10．9mm／m，建议采用超高水材料充填条带开采方案。此方案设计为类似地质采矿条件下的煤炭资源开采提供了理论依据和技术参考。

锡矿山锑矿采选厂采用两步回采的人工壁柱胶结充填采矿法开采缓倾斜中厚以上矿体,为提高采场充填生产能力,将普通混凝土充填工艺改为块石胶结充填工艺,即在先行填入空区的块石中灌充水泥砂浆,采场充填生产能力与充填质量显著提高,该充填工艺简单可行,安全可靠,成本低,已全面推广应用。

矸石胶结充填体在矿井充填处理中具有重要意义,它的基本原则在于获得成本低、强度高的效果。而矸石胶结充填体的充填材料主要分为矸石废料、水泥、粉煤灰与水,将这几种材料按不同的比例混合会得到不同的强度效果。所以他们的特性与配比原则及其成本变得相当重要。

为了减小采矿业对环境的危害并延长矿井服务年限,中国平煤神马集团在矿区实施了充填开采;通过选型计算,确定了采面设备配套及运矸系统,介绍了平煤十二矿充填工作面的主要设备特点;对该采煤工艺效果进行了分析,总结了生产中存在的问题及装备改进方向。

老厂锡矿14-5#矿体原设计为上向式水平分层胶结充填采矿法,实践中暴露出一系列问题。运用分层空场嗣后块石胶结充填采矿法对采场结构参数进行了优化,解决了存在的问题,获得了较好的效果。

为提高安全环保水平和矿石回采率,某矿山拟采用嗣后充填进行采空区治理和部分矿柱回收。根据矿山的环境特点,分别进行了尾砂胶结充填试验及掘进废石胶结充填试验。通过对理化特性检测和水泥胶结充填料的力学性能试验研究,确定了适合矿山的胶结充填参数。结果表明,在尾砂胶结充填料浆浓度为62%～68%,灰砂比为(1∶4)～(1∶8)时,能满足自流输送要求,28d单轴抗压强度满足矿山充填体强度要求；矿山废石混合样制成的充填体强度高于单类废石样制成的充填体。矿山采用尾砂及掘进废石胶结充填采空区,回采部分损失的矿柱,进而提高回采率是可行性的。