参观冀中能源充填式采煤调研报告

参观冀中能源充填式采煤

调

研

报

告

吕献斌

二0一三年十一月

参观冀中能源充填式采煤调研报告

2013年10月30日至11月2日，山西省煤炭工业厅苗还利总工程师带领山西省各地市煤炭系统相关人员，参观了冀中能源三座矿井采用充填式开采的综采工作面，详细聆听了各矿井关于本矿充填开采技术的详细汇报。结合本次参观所见所闻，形成此次参观冀中能源充填采煤调研报告。

一、三座煤矿采用的充填方法

冀中能源三座煤矿成功应用了综合机械化固体充填采煤技术、矸石膏体充填技术、高水材料充填技术。

二、充填采煤工艺简介

１、固体充填采煤

固体充填采煤是利用洗煤厂的矸石和电厂的粉煤灰通过投料管直接投入到井下，用胶带机运到工作面机尾，通过充填输送机运送到工作面采空区，充填采用空间。为提高对顶板的支撑强度，支架后部安装有夯实机构，使松散的充填材料形成一个整体，控制采后顶板的下沉。

2、矸石膏体充填采煤

矸石膏体充填采煤是先把大块矸石破碎加工，然后把矸石、粉煤灰、专用胶结料和水等４种物料按比例混合搅拌，制成膏体浆液，再通过充填泵把膏体浆液输送到井下充填工作面，充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭采空区空间。

3、高水材料充填采煤

高水材料充填是将Ａ料、Ｂ料制成浆体，通过各自的泵送系统输送到工作面副巷，以一定比例进行混合后，流入工作面采区进行充填。

三、充填系统组成各充填采煤方法由于使用材料、充填工艺不同，系统组成也是不同的，一般都是由制备系统、输送系统和工作面充填系统组成。

固休充填系统主要由矸石、粉煤灰仓、钻孔，井下储料仓、输送系统、充填输送机，充填支架等组成。充填液压支架具有捣实机构；后输送机悬吊在支架后尾梁下，采用中槽开天窗式充填输送机。

膏体充镇系统主要由矸石破碎系统、配比搅拌系统、管道泵送系统、检测监控系统、钻孔、充填支架等组成。

高水材料充填系统主要由上料搅拌系统、泵压管路输送系统和混合系统组成。

由不同充填系统的组成可以看出，高水材料充填不需要在地面建筑专门的制备站，不需专门打钻孔，其他3种方式均需在地面建筑充填制备站，用于充填料的加工，但需要有两套制浆系统；固体充填不需要专门泵送系统，支架和后运输机是专门制作设备;膏体充填与似膏体充填从系统上相近，只是似膏体自流充填不需要充填泵。

四、充填材料

充填材料及配比的选择对充填开采来说是至关重要的，充填材料的就近取材可以大大降低成本、减少矿井固体废弃物的排放，改善矿区生态环境，实现绿色开采;合理的配比可以有效地保证充填体的强度，满足采矿工艺要求，同时也便于加工、输送，简化施工工艺。

固体充填主要由矸石、粉煤灰、水3部分组成，充填材料的含水率为1３％，充填体的强度可以达到24ＭＰａ。

矸石膏体充填材料由胶结料、粉煤灰、煤矸石和水组成，质量浓度控制在80%以上。通过对固化剂的不断改进，目前已经做到可泵时间2.5h。初凝时间4h，很好满足了工作面采充循环作业的需要。

高水充填村料有Ａ，Ｂ两种物料组成．Ａ料主要以铝土矿石膏等独立炼制并复合超缓凝分散剂构成；Ｂ料由石膏、石灰与复合速凝剂构成，水占体积比的９５％～９７％，强度可根据需要进行调整.以满足井下充填要求。

五、投资资金概算

从初期投资情况来看，固体充填、膏体充填和似膏体充填3种方式，由于均需要建造地面充填制备站、打钻孔、初期投资都在两千万元以上；尤其是膏体充填基建工程复杂，设备较多，初期投资较大。高水充填因没有地面充填站，不用打钻孔，初期投资最少。

六、各种充填方法的特点

固体充填的特点：充填材料取自本矿的煤矸石和粉煤灰，不使用水泥等胶结料，价格便宜，配料简单，成本较低:充填体强度较高;充填率较高可达９５％以上;需专门制作充填支架和后输送机:机械化作业，劳动强度低.操作简单。

膏体充填的特点：质量浓度高可达８０％以上；料浆基本上不沉淀、不沁水、不离析，降低凝结前的隔离要求，无需复杂的过滤排水设施.节省了排水费用，降低了矿井水的污染;充填体强度较高;易于接顶，有利于作业安全:充填体压缩率低;充填系统复杂，初期投资较高；充填成本较高;设备较多，需要大功率充填泵输送桨体:容易堵管:施工工序复杂。

高水材料充填的特点：充填系统相对简单，无需井上充填站和钻孔，初期投资较低；充填料浆以水为主，输送方便；充填与回采互不影响，充填速度快，充填工艺简单，劳动强度低；充填体在干燥环境下易失水粉化;高水材料配比要求严格;充填材料成本较高.不能消化矿井的煤矸石和粉煤灰。

固体充填、膏体充填和似膏体充填都使用大量的煤矸石、粉煤灰作为骨料，适于产生大量煤矸石和粉煤灰的矿井;膏体充填使用了水淬炉渣作为胶结料，适于附近有钢厂的矿井；高水充填适于没有矸石粉煤灰、水源充足、地面占地困难的矿井，要求煤层倾角在１５°以上，尤其适于大体积隐蔽空间的充填。

七、充填采煤的社会效益

采用充填开采，通过完全接顶将采空区充实，能有效解决原来的顶板垮落、采空区回风、超前压力、底板突水等问题，作业环境的安全程度得到极大提高;充填以后形成的以充填体为主的覆岩支控体系，能够有效控制地表开采沉陷在建筑物允许值范围内，提高煤炭资源采出率，实现不搬迁采煤，充分解放村庄建筑物下、铁路下、水体上下煤炭资源，延长矿井服务年限:充填开采消耗了大量的煤研石、粉煤灰等工业废弃物，减少了占地和对环境的污染，促进了煤炭工业的循环发展。