综合机械化固体充填采煤技术告项目立项投资分析报告 ㊣ 精品文档 值得下载

物下采煤量的左右。

国外使用的充填料 通常是河砂煤矸石和电厂粉煤灰等。

英国法国比利时等国都不同程度地采 用了风力充填方法。

我国在抚顺用废油母页岩充填采空区，下沉系数为蛟 河煤矿将矸石破碎作为充填物料，其下沉系数为。

矿山充填技术是为了满足采矿工业的需要发展起来的。

矿山充填虽然已达数 第页 百年的历史，但早期的是从矿山排弃地下废料开始的，最早有计划地进行充填的 是年澳大利亚的塔斯马尼亚芒特莱尔矿和北莱尔矿应用废石充填采煤。

在矿山充填方面取得较大的进展，在国外有将近年的历史，而在我国则是 近年的历史。

国内外矿山充填技术的发展均经历了四个发展阶段，但国内的发 展要比国外滞后年，由于借鉴了国外的经验，不断进行科技创新，因而其 差距已逐步缩小。

第阶段国外在二十世纪年代以前，以处理废弃物为目的，在不完全了 解充填物料性质和使用效果的情况下，将矿山废料送入井下采空区。

如澳大利亚 北莱尔矿在上世纪初的废石充填，以及加拿大诺兰达公司霍恩矿在年代将粒状 炉渣加磁黄铁矿充入采空区。

国内在上世纪年代以前，均是以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺。

废石干式充填采矿法曾在年代初期成为我国主要的采矿法之，年在有色 金属矿床地下开采中占，在黑色金属矿床地下开采中竟达到了。

但于 年以后，随着回采技术的发展，废石干式充填因其效率低，生产能力小和劳 动强度大，满足不了回采技术发展的需要。

因而，自年开始，国内干式充填 法所占比重下降，到年在有色矿山担负的产量仅占，处于被淘汰的地位。

第二阶段世纪年代，澳大利亚和加拿大等国的些矿山开发并应 用了水砂充填技术。

从此真正将矿山充填纳入了采矿计划，成为采矿系统的个 组成部分，并且对充填料及充填工艺展开研究。

这阶段主要是将尾矿借助水力 充入井下采空区，其充填料的输送浓度较低，般在左右，需要在采场大 量脱水。

因而通过脱除尾矿的细泥部分以控制渗透速度，并确定了以的渗 透速度作为工业标准。

应用水砂充填的矿山已较多，如澳大利亚的布罗肯希尔矿 和加拿大的些矿山广泛应用了这工艺。

国内矿山从年代才开始采用水砂充填工艺。

年在锡矿山南矿为了控制 大面积地压活动，首次采用了尾矿水力充填采空区工艺，有效地缓减了地表下沉。

湘潭锰矿也从年开始采用碎石水力充填工艺，以防止矿坑内因火灾，并取得 了较好的效果。

年代在铜绿山铜铁矿招远金矿和凡口铅锌矿等矿山应用了尾 第页 矿水力充填工艺，年代则已在国内余座有色黑色等金属矿山的开采中广泛 应用了水砂充填。

第三阶段年代，开始应用和研发尾矿胶结充填技术。

由于非胶结充填 物料无自立能力，难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率的需要，因而在水砂充 填工艺得以发展并推广应用后，就开始发展采用胶结充填技术。

其代表矿山有澳 大利亚的芒特艾萨矿，于年代采用尾矿胶结充填工艺回采底柱，其水泥添加量 为。

随着胶结充填技术的发展，在这阶段已开始深入研究充填料的特性 充填料与围岩的相互作用充填物料的稳定性和充填胶凝材料。

国内初期的胶结充填均为传统的混凝土充填，即完全按建筑混凝土的要求和 工艺制备输送胶结充填料。

其中凡口铅锌矿从年开始采用压气缸风力输送混 凝土胶结充填，充填物料水泥单耗为，金川龙首镍矿也于年开始应 用戈壁集料作为集料的胶结充填工艺，并采用电耙接力输送。

其充填物料水泥单 耗量为。

这种传统的粗骨料胶结充填的输送工艺复杂，且对物料级配的 要求较高，因而直未获得大规模推广使用。

在年代至年代，上述充填几 乎被细砂胶结充填完全取代。

细砂胶结充填于年代开始在凡口铅锌矿招远金 矿和焦家金矿等矿山获得应用。

细砂胶结充填以尾矿天然砂和棒磨砂等材料作 为充填集料，胶结剂主要为水泥。

集料与胶结剂通过搅拌制备成料浆后，以两相 流管输方式输入采场进行充填。

因细砂胶结充填兼有胶结强度和适于管道水力输 送的特点，因而于年代得到广泛推广应用。

目前，以分级尾矿天然砂和棒磨 砂等材料作为集料的细砂胶结充填工艺与技术已日臻成熟，并已在二十多座矿山 应用细砂胶结充填技术。

第四阶段世纪年代，随着采矿工业的发展，原充填工艺已不能满 足回采工艺的要求和进步降低采矿成本或环境保护的需要，因而发展了高浓度 充填技术膏体充填块石砂浆胶结充填和全尾矿胶结充填等新技术。

高浓度充 填是指充填料到达采场后，虽有多余水分渗出，但其多余水分的渗透速度很低 浓度变化较慢的种充填方式。

制作高浓度的物料包括天然集料破碎岩石料和 选矿尾砂。

对于天然砂和尾矿料的高浓度概念，般是指重量浓度达到了的 第页 充填料浆。

所谓膏体充填则指充填料呈膏状，在采场不脱水，其胶结充填物料具 有良好的强度特性。

块石砂浆胶结充填则指以块石作为充填集料，以水泥浆或砂 浆作为胶结介质的种在采场不脱水的高质量充填技术。

全尾矿胶结充填则是指 尾矿不分级，全部用作矿山充填料，这对于尾矿产率低和需要实现零排放目标的 矿山是十分有价值的。

国外有澳大利亚的坎宁顿矿加拿大的基德克里克矿洛 维考特矿金巨人矿和奇莫太矿，德国的格隆德矿和奥地利的布莱堡矿，以及南 非美国和俄罗斯的些地下矿山都在近年来应用了这些新的充填工艺与技术。

国内则分别在凡口填物料达到控制岩层移动和地表变形所需的强度第二，胶结 剂和对应的充填物料成本低廉。

新型的材料主要有全砂材料与高水速凝材料。

前 者所固结的砂土中含泥量可达甚至更高，而水泥般在左右后者能将 倍于自身体积的水凝结成固体，具有速凝早强的特性。

覆岩离层注浆充填法 覆岩离层注浆充填法是利用矿层开采后覆岩开裂过程中形成的离层空间，借 助高压注浆泵，从地面通过钻孔向离层空间注入充填物料，占据空间减少采出 空间向上的传递，支撑离层上位岩层减缓岩层的进步弯曲下沉，从而达到减 缓地表下沉的目的。

该充填法是近年来才开发研究的。

研究认为采场离层带的产生是有定条件 的，即在煤层上覆岩层中存在硬度明显不同且具有定厚度的岩层。

且通过试验 表明，在工作面前后方处离层发展最为充分。

我国自世纪年代后期 先后在大屯徐庄煤矿新汶华丰煤矿兖州东滩煤矿等进行了离层注浆试验，不 同程度地减缓了地表沉陷，取得了定的实践经验，取得了定的效果。

但对离 第页 层注浆的减沉效果尚存在争论。

冒落矸石空隙注浆胶结充填减沉法 该技术利用冒落带岩石的碎胀性注入胶结材料对采空区矸石进行固结，现在 尚处于实验阶段。

此充填法有以下特点第，浆液充填至采空区冒落矸石的空 隙第二，浆液凝固后有胶结性能及定的强度第三，充填浆液凝固后无水析 出，克服了水砂充填排滤水的难题第四，充填与采煤平行作业。

粉煤灰部分代替水泥充填法 在应用水砂胶结充填的矿井中，为了节约生产成本和保护生态环境，有人提 出用热电厂的粉煤灰部分地代替水泥形成充填料浆，取得了良好的经济与社会效 益。

粉煤灰是热电厂排弃的废料，占用土地污染环境，年排放量在亿左右， 但利用率仅为。

研究表明，粉煤灰是种人工火山灰材料，具有定的胶结 性能，可以部分地代替水泥，在矿山充填领域具有广阔的应用前景。

煤矸石充填采煤法 在煤矿的煤炭生产中伴随产生的固体废物矸石在，我国历年累计堆放 的煤矸石约亿，而且堆积量每年还以亿的速度增加。

美国年产矸石 量也在亿以上，经洗选产生的入选煤量的做为矸石直接排放于矸石山。

相关专家学者普遍认为，煤矿排矸带来的问题，可以通过煤矸石作为充填物料充 填在井下得以解决。

合理的矸石充填技术能够置换出更多的煤炭资源，从而提高煤炭资源的采出 率。

矸石充填技术在世纪年代的欧洲煤炭行业中应用较为普遍。

美国在长 壁工作面以及近距离煤层开采中，也采用了矸石充填技术。

同时认为矸石充填技 术方面能控制地表的下沉而达到加强矿井通风的管理防止井下煤炭自燃的目 的。

风流经过井下通风系统中的风墙风桥等时会出现漏风的状况，这些都是由 于地表运动产生裂隙引起的，充填可以解决上述问题。

矸石充填的方法般根据充填料充填采空区的方式来确定，包括人工充填 机械充填风力充填水力充填。

常用的两种充填方法是风力充填和水力充填。

不同的充填系统的充填料般由新掘进矸石矸石山矸石砂子采石场碎石及 第页 粉煤灰等，并且般加入胶结料或其它添加剂组成。

考虑到煤矿矸石成分中含有大量的摩擦系数小的矿物成分粘土，矸石充填 物料没有足够的支撑力适用所有需保护地表的井下充填。

因此，在矸石中添加适 当的胶结材料，可提高充填矸石的强度和刚度。

但胶结材料与矸石混合后含有大 量的影响充填物料强度的物质粘土煤黄铁矿。

相关研究表明粉煤与易膨 胀的粘土暴露在充填物料表面，有可能吸水膨胀导致充填物料内层暴露并被氧化 黄铁矿暴露在充填物料的表面，很容易在水和空气的作用下被氧化，形成硫酸亚 铁及酸性水，硫酸亚铁被进步氧化成硫酸铁。

随着与碱土金属物粘土矿物 的混合，黄铁矿被氧化后，大多数硫酸盐离子逐渐成为自由状态，形成硫酸钙 硫酸镁硫酸钠以及硫酸钾等。

硫酸盐与硅酸盐水泥中的成分发生反应，形成新 的不溶解混合物。

这种混合物的形成过程中分子体积增大，引起胶结体体积膨胀 甚至崩解。

硫酸镁硫酸钠以及硫酸钾比硫酸钙更易溶于水，所以对胶结充填物 料的影响更大。

针对以上胶结矸石充填带来的问题，研究认为煤矿矸石并不是好的充填骨料， 胶结充填物料也不定是煤矿好的充填物料。

未胶结的煤矸石充填物料将有足够 支撑强度控制上覆岩层，尤其是在残留的煤柱被动支护中。

且认为研究未胶结煤 矸石作为充填物料，是煤矿充填技术发展的方向。

近几年来，根据煤矿充填采煤技术