（终稿）山东华泰矿业有限公司煤矸石似膏体胶结充填新增项目立项投资申报材料.doc（最终版）

矿 物成分以粘土矿物和石英为主，常见矿物为高岭土蒙脱石伊利石石英长石 云母和绿泥石类。

除了石英和长石外，以上矿物均属于层状结构的硅酸盐，这是煤矸 石矿物成分的个特点。

煤矸石的化学成分不稳定，不同地区的煤矸石成分变化较大， 其主要化学成分是和。

其次为 和等。

此外，也常含有少量和等金属元素。

分析煤矸石物 理力学性质及化学成份组成表表和图图，可以得出如下结论 表充填料物理力学性能表 充填料密度松散干密度渗透系数中值粒径，水上休止角水下休止角 煤矸石 粉煤灰 注分子为干样松散干密度，分母为水中沉积时松散密度 中值粒径粒级组成曲线上累积含量时对应的颗粒粒径 表充填物料不同粒径组成表 充填料 煤矸石 粉煤灰 表充填料压缩参数测定结果览表 充填料 压缩系数压缩模量 煤矸石 粉煤灰 表充填材料化学成份测定结果 充填料名称 煤矸石 粉煤灰 图充填料粒级组成曲线 图充填料单位沉降量与压力的关系曲线 图充填料孔隙比与压力的关系曲线 煤矸石粒级较粗，即使经过破碎，其控制粒度也在以下，因此，充填 管道输送特性较差 煤矸石含量较高，具有定的散体强度，是较好的充填骨料 煤矸石渗透系数较高，达，有利于充填体脱水和快速硬化 虽然煤矸石在压力作用下孔隙比与单位沉降量较大，但由于粉煤灰沉降量小， 可以填评价 煤矸石似膏体充填系统满足环境保护要求 充填骨料煤矸石来自井下掘进工作面，回填井下不会恶化井下工作环境 煤矸石似膏体呈碱性，不会恶化地下水质，也不会对井下设备产生腐蚀破坏 煤矸石似膏体体积浓度高，泌水率小，不会脱出大量充填用水，增加井下排 水压力，而且似膏体各物料混合均匀，不会产生细颗粒随泌水流出采场而污染井下环境 的现象 研究背景及目的和意义 山东华泰矿业有限公司以下简称华泰公司是山东新汶矿业集团所属主力 矿山之，煤炭储量万，三采区是华泰公司主要采煤工区，位于井田东北部，采 区范围东至矿井边界，边界线为秦煤柱线，西部至付断层，浅部为秦与付断层交 汇处，深部至花断层。

南部为秦及付断层，北部为付断层，三采区面积。

地面标高，埋藏深度约。

可采煤层为二四七九 十五十九层煤，现主要开采二层和十五层煤。

地下矿山采矿活动，不可避免的留下大量采空区，如果未及时进行处理，采空区 规模越来越大，会造成采空区顶板岩层突然垮落，不仅危及井下作业安全，而且会引 起上覆岩层甚至地表的定和变形，严重时会导致地表塌陷地裂缝等重大地质灾害， 对地表建构筑物造成严重破坏。

由于华泰公司三采区开采范围内地表为村庄和农 田，且铁路线近似南北莱麻公路近似东西横穿矿区，属典型的三下建筑物下， 铁公路下，水体下资源。

对这部分煤炭资源不能采用常规的陷落法开采，必须寻 求能够限制地表移动和变形的新型采矿方法。

充填采矿法由于能够确保三下开采安全，最大限度地回收矿产资源，保护地 下地表环境，在有色金属矿山和贵重金属矿山得到了广泛应用。

近些年来，由于充 填材料充填工艺管道输送装备和技术的不断进步，充填成本不断降低，充填效率 不断提高，其优势日渐突出。

随着煤炭价格持续在高位运行，该方法在地下煤炭矿山 推广应用已成为发展趋势。

鉴于华泰公司三采区煤层是典型的三下资源，为保证 地表建构筑物安全，充填采矿法应该是该部分资源开采的首选方法。

另方面，由于多年的强化开采，华泰公司在地表堆积了大量掘进产生的煤矸石， 煤矸石山位于城镇范围内，不仅占用大量宝贵的土地资源，而且造成城镇环境和地下 水污染。

如果能够将这部分煤矸石彻底消化，不仅可以恢复宝贵的土地资源，创造显 著的经济效益，而根据山东科技大学三采区采充方案设计结论及建议和目前三采的实际情况，在综 合考虑安全和经济因素的基础上，确定二层和十五层煤采用间隔充填的回采方案即 在左右开采深度，采用充填面宽，非充填面宽的开采方案 左右以下，采用充填面宽，非充填面宽的开采方案。

图华泰公司二层煤充填开采范围 图华泰公司十五层煤充填开采范围 由于三采的煤层倾角比较大，采用条带式充填，即回采工作面沿走向推进段 距离后，停采撤面，进行充填。

然后，另开切眼，重新推采下个条带的回采工作面。

首采充填工作面选定在水平。

充填系统生产能力与充填材料消耗量计算 充填系统生产能力 充填作业采用年工作，每天班，每班的工作制度。

根据合同要求，充填系统生产能力应达到或。

日充填量 根据充填系统生产能力，日充填量为 式中压缩沉降系数，取 流失系数，取。

充填方式确定 根据华泰公司三采区具体开采技术条件，可以采用的充填方式包括膏体泵送充填 和似膏体自流充填，基于以下原因，确定采用似膏体管道自流充填 膏体泵送充填虽然技术含量高井下脱水量少，但系统投资大，技术可靠性 差而似膏体自流充填投资小，操作简单，运行可靠。

由于华泰公司三采区充填范围 内储量不大，从经济角度而言，适合采用简单可靠的似膏体自流充填技术 膏体泵送充填，料浆排出后，流动性能差，接顶困难，而似膏体自流充填兼 顾充填料浆浓度和浆体流动性，能够尽可能提高空区充满率 根据国内外充填矿山经验，只有当浆体压头不足，不能采用管道自流输送时， 才考虑采取加压输送方式。

管道自流输送的标准是管路系统几何充填倍线小于。

几 何充填管路倍线按下式计算  式中管道起点和终点的高差，华泰公司三采区充填钻孔预定位置标高， 至首采充填水平垂直高差约为 包括弯头接头等管件的换算长度在内的管路总长度。

首期充填范围水 平管道长度，三二轨道下山斜长，转折段长度，加上 垂直段长度，。

计算得出华泰公司三采区首期充填范围内且会对保护环境创建绿色矿山作出重大贡献。

为解决矿山堆存的 煤矸石出路，华泰公司建成了利用煤矸石制作建筑用砖的建材厂，但其处理煤矸石能 核准通过，归档资料。

未经允许，请勿外传，力有限。

如果能将煤矸石作为充填骨料，添加胶凝材料形成胶结充填料浆充入井下采煤工 作面，不仅可以彻底解决华泰公司三下资源的安全开采技术难题，而且为煤矸石 提供条新的处理途径，经济效益环境效益和社会效益显著，项目符合国家节能减 排的政策要求。

虽然中南大学和新汶矿业集团孙村煤矿合作开展了城镇下煤柱开采煤矸石似膏 体管道自流充填综合技术研究，建成了孙村煤矿煤矸石似膏体充填制备与输送系统 并投入生产应用，且经过年多的工业运行实践证明，煤矸石似膏体充填技术安全可 靠，但由于华泰公司煤矸石物理力学性质粒级组成化学成分堆放时间等与孙村 煤矿煤矸石不同，充填制备站距充填工作面的高差和距离也与孙村煤矿完全不同华 泰公司高差更大，输送距离更短，因此华泰公司煤矸石胶结性能煤矸石似膏体管道 自流输送特性与孙村煤矿差别较大，不能简单地将孙村煤矿煤矸石似膏体充填技术移 植到华泰公司，必须根据华泰公司煤矸石特性和充填开采技术条件，进行华泰公司煤 矸石似膏体充填技术参数和管道自流输送特性试验研究，确定最佳的充填配比参数和 管道自流输送参数，进行煤矸石似膏体充填制备与输送系统能力计算和方案设计，在 此基础上完成华泰公司煤矸石似膏体制备系统和管道自流输送系统的施工设计和建 设，并经过现场工业试验加以完善，以达到华泰公司煤矸石似膏体充填安全高效的 目的。

充填法开采煤层技术条件 二层煤 二层煤厚，平均厚度，开采上限为，下限到花断层煤柱， 平均走向长度，倾斜长度，面积，煤层倾角。

顶板岩层 为深灰色泥岩粉砂岩和浅灰色砂岩，泥岩地段稳定性较差，砂岩地段稳定性尚好。

十五层煤 十五层煤以上已开采完成，根据实际揭露平均煤厚左右，以下煤厚 ，平均，开采上限为，下限为，平均走向长度，倾 斜长度，面积，煤层倾角。

顶板岩性及稳定性与二层煤基本 致。

充填范围充填采煤方式与充填系统能力确定 充填范围和充填采煤方式 充填范围 华泰公司三采区主采煤层为二层和十五层煤，其各自充填范围如图图所 示。

充填采煤方式 充填用水量要求。

水池底板应超过搅拌桶桶口以上。

考 虑处理堵管事故时需加大供水量，系统小时最大供水能力不能低于。

厂房 充填制备系统除水泥仓粉煤灰仓水池外，均应安置在专用厂房内。

煤矸石堆 场可设置简易顶棚。

充填制备站还应设置中央控制室和相应的办公室煤矸石计量地磅房等。

供排水供暖供电 供排水供暖供电由矿山按要求解决。

主要设备 煤矸石破碎系统主要设备 电溜子 电溜子起集料作用，将煤矸石山的煤矸石均匀转运到输送皮带上，由后者输送至 破碎设备。

电溜子宽，长，其中埋设在堆场底部，另外以 倾角架空布置到皮带运输机上方。

电溜子由本矿机械厂负责加工。

破碎系统 破碎系统包括破碎机和筛分机，破碎粒度以上供给建材厂中碎车间， 以下供给充填制备站。

破碎系统能力应满足以上粒度，以下粒度 。

推土机 堆场中配备台推土机，负责将电溜子两侧的煤矸石集中到电溜子上，推土机型 号