參觀冀中能源充填式采煤調(diào)研報(bào)告
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20xx年10月30日至11月2日，山西省煤炭工業(yè)廳苗還利總工程師帶領(lǐng)山西省各地市煤炭系統(tǒng)相關(guān)人員，參觀了冀中能源三座礦井采用充填式開采的綜采工作面，詳細(xì)聆聽了各礦井關(guān)于本礦充填開采技術(shù)的詳細(xì)匯報(bào)。結(jié)合本次參觀所見所聞，形成此次參觀冀中能源充填采煤調(diào)研報(bào)告。
一、三座煤礦采用的充填方法
冀中能源三座煤礦成功應(yīng)用了綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)、矸石膏體充填技術(shù)、高水材料充填技術(shù)。
二、充填采煤工藝簡(jiǎn)介
１、固體充填采煤
固體充填采煤是利用洗煤廠的矸石和電廠的粉煤灰通過投料管直接投入到井下，用膠帶機(jī)運(yùn)到工作面機(jī)尾，通過充填輸送機(jī)運(yùn)送到工作面采空區(qū)，充填采用空間。為提高對(duì)頂板的支撐強(qiáng)度，支架后部安裝有夯實(shí)機(jī)構(gòu)，使松散的充填材料形成一個(gè)整體，控制采后頂板的下沉。
2、矸石膏體充填采煤
矸石膏體充填采煤是先把大塊矸石破碎加工，然后把矸石、粉煤灰、專用膠結(jié)料和水等４種物料按比例混合攪拌，制成膏體漿液，再通過充填泵把膏體漿液輸送到井下充填工作面，充填由液壓充填支架和輔助隔離措施形成的封閉采空區(qū)空間。
3、高水材料充填采煤
高水材料充填是將Ａ料、Ｂ料制成漿體，通過各自的泵送系統(tǒng)輸送到工作面副巷，以一定比例進(jìn)行混合后，流入工作面采區(qū)進(jìn)行充填。
三、充填系統(tǒng)組成
各充填采煤方法由于使用材料、充填工藝不同，系統(tǒng)組成也是不同的，一般都是由制備系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)和工作面充填系統(tǒng)組成。
固休充填系統(tǒng)主要由矸石、粉煤灰倉(cāng)、鉆孔，井下儲(chǔ)料倉(cāng)、輸送系統(tǒng)、充填輸送機(jī)，充填支架等組成。充填液壓支架具有搗實(shí)機(jī)構(gòu)；后輸送機(jī)懸吊在支架后尾梁下，采用中槽開天窗式充填輸送機(jī)。
膏體充鎮(zhèn)系統(tǒng)主要由矸石破碎系統(tǒng)、配比攪拌系統(tǒng)、管道泵送系統(tǒng)、檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、鉆孔、充填支架等組成。
高水材料充填系統(tǒng)主要由上料攪拌系統(tǒng)、泵壓管路輸送系統(tǒng)和混合系統(tǒng)組成。
由不同充填系統(tǒng)的組成可以看出，高水材料充填不需要在地面建筑專門的制備站，不需專門打鉆孔，其他3種方式均需在地面建筑充填制備站，用于充填料的加工，但需要有兩套制漿系統(tǒng)；固體充填不需要專門泵送系統(tǒng)，支架和后運(yùn)輸機(jī)是專門制作設(shè)備;膏體充填與似膏體充填從系統(tǒng)上相近，只是似膏體自流充填不需要充填泵。
四、充填材料
充填材料及配比的選擇對(duì)充填開采來說是至關(guān)重要的，充填材料的就近取材可以大大降低成本、減少礦井固體廢棄物的排放，改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色開采;合理的配比可以有效地保證充填體的強(qiáng)度，滿足采礦工藝要求，同時(shí)也便于加工、輸送，簡(jiǎn)化施工工藝。
固體充填主要由矸石、粉煤灰、水3部分組成，充填材料的含水率為1３％，充填體的強(qiáng)度可以達(dá)到24ＭＰａ。
矸石膏體充填材料由膠結(jié)料、粉煤灰、煤矸石和水組成，質(zhì)量濃度控制在80%以上。通過對(duì)固化劑的不斷改進(jìn)，目前已經(jīng)做到可泵時(shí)間2.5h。初凝時(shí)間4h，很好滿足了工作面采充循環(huán)作業(yè)的需要。
高水充填村料有Ａ，Ｂ兩種物料組成．Ａ料主要以鋁土礦石膏等獨(dú)立煉制并復(fù)合超緩凝分散劑構(gòu)成；Ｂ料由石膏、石灰與復(fù)合速凝劑構(gòu)成，水占體積比的９５％～９７％，強(qiáng)度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整.以滿足井下充填要求。
五、投資資金概算
從初期投資情況來看，固體充填、膏體充填和似膏體充填3種方式，由于均需要建造地面充填制備站、打鉆孔、初期投資都在兩千萬(wàn)元以上；尤其是膏體充填基建工程復(fù)雜，設(shè)備較多，初期投資較大。高水充填因沒有地面充填站，不用打鉆孔，初期投資最少。
六、各種充填方法的特點(diǎn)
固體充填的特點(diǎn)：充填材料取自本礦的煤矸石和粉煤灰，不使用水泥等膠結(jié)料，價(jià)格便宜，配料簡(jiǎn)單，成本較低:充填體強(qiáng)度較高;充填率較高可達(dá)９５％以上;需專門制作充填支架和后輸送機(jī):機(jī)械化作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度低.操作簡(jiǎn)單。
膏體充填的特點(diǎn)：質(zhì)量濃度高可達(dá)８０％以上；料漿基本上不沉淀、不沁水、不離析，降低凝結(jié)前的'隔離要求，無(wú)需復(fù)雜的過濾排水設(shè)施.節(jié)省了排水費(fèi)用，降低了礦井水的污染;充填體強(qiáng)度較高;易于接頂，有利于作業(yè)安全:充填體壓縮率低;充填系統(tǒng)復(fù)雜，初期投資較高；充填成本較高;設(shè)備較多，需要大功率充填泵輸送槳體:容易堵管:施工工序復(fù)雜。
高水材料充填的特點(diǎn)：充填系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需井上充填站和鉆孔，初期投資較低；充填料漿以水為主，輸送方便；充填與回采互不影響，充填速度快，充填工藝簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低；充填體在干燥環(huán)境下易失水粉化;高水材料配比要求嚴(yán)格;充填材料成本較高.不能消化礦井的煤矸石和粉煤灰。
固體充填、膏體充填和似膏體充填都使用大量的煤矸石、粉煤灰作為骨料，適于產(chǎn)生大量煤矸石和粉煤灰的礦井;膏體充填使用了水淬爐渣作為膠結(jié)料，適于附近有鋼廠的礦井；高水充填適于沒有矸石粉煤灰、水源充足、地面占地困難的礦井，要求煤層傾角在１５°以上，尤其適于大體積隱蔽空間的充填。
七、充填采煤的社會(huì)效益
采用充填開采，通過完全接頂將采空區(qū)充實(shí)，能有效解決原來的頂板垮落、采空區(qū)回風(fēng)、超前壓力、底板突水等問題，作業(yè)環(huán)境的安全程度得到極大提高;充填以后形成的以充填體為主的覆巖支控體系，能夠有效控制地表開采沉陷在建筑物允許值范圍內(nèi)，提高煤炭資源采出率，實(shí)現(xiàn)不搬遷采煤，充分解放村莊建筑物下、鐵路下、水體上下煤炭資源，延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限:充填開采消耗了大量的煤研石、粉煤灰等工業(yè)廢棄物，減少了占地和對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)了煤炭工業(yè)的循環(huán)發(fā)展。
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