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1、1煤矿尾矿砂充填开采技术完善中，待 补充， 请等待， 如需要进行交流，欢迎来电。 联系方式 或 QQ137168404，电话： 13953322472。第一章 概况一、矿井充填背景*煤矿设计生产能力*万吨/年，现开采煤层为 10 煤层，煤层厚度在 2m3m。截止*年矿井累计探明储量*万吨，其中 111 级*万吨，122*万吨， 331*吨，332*吨，333*吨。由于矿井靠近村居，煤层埋藏较浅（埋深 200m），主采煤层存在承压 水威胁，地面建设压覆煤层，条带 开采回采率低等多方面原因，造成“ 三下”压煤量*万吨,剩余可采储量*万吨，并且“三下”压煤呈现增加现象，按照矿井设计开采能力，服务年限
2、只有*年。为延长矿井服务年限，提高矿井回采率，最大限度的开采宝贵的煤炭资源，从 2011 年开始，对矿井开采技术进行多种试验，先后采用多种开采方法，最终选择尾矿砂、新型尾砂胶固粉配比料浆，该材料混合具有流动性好，初凝时间可控，凝固后强度大，工艺易于掌握，充填成本相对较低等优点，确定该项充填开采技术，进行充填开采试验。二、充填工艺选择根据我矿的时间条件，保障充填技术可行、操作简单、成本低廉、保护环境、安全可靠等多方面考虑，在考察多个矿井的充填方法后，2最终选择似膏体充填技术。三、充填原料来源由于我矿是一个年产*万 t 的小型矿井，且大多沿煤层掘进，生产过程中产生的矸石量较少，并且将矸石粉碎充填会
3、增加充填站规模、加大充填开采成本和造成扬尘的二次污染。选择粉煤灰，附近电厂的粉煤灰相对价格较高，其他形成规模的尾矿不存在；通过周围 20 公里内的固体废物考察，矿东部的铁矿区所产生的尾矿砂，成为首选。铁矿分级尾砂剩余的含泥和细粒级尾砂颗粒细，所含成分不会对地下水造成二次污染，关键是原料供应能有保障。四、充填原料可能造成污染分析粉尘：原料在运输过程的跑、冒、滴、漏造成路面污染；原料堆造成的扬尘，包括因原料覆盖不严密，原料表面因风化形成粉尘，被 风吹起，形成扬尘，造成空气 污染， 对工广和矿周围环境的二次污染等。水体：对对地下水污染。放射：充填材料微量元素放射，对工作人员的辐射。土壤： 长期在固定
4、地点存放充填原料，因长期的风化、雨水淋滤、浸泡作用，发生物理、化学变化， 释放出污染物，并可能随淋滤水渗透进入土壤，造成土壤污染。综合以上各种污染源分析，可能对矿区及矿区周围人们的生产生活产生不良影响。3五、充填工作面概况我矿现在主采 10 煤层，煤层厚度 22.5m,局部可达 3m；煤层倾角 814；低瓦斯；顶板类型类，中硬岩体；底板为粘土岩和砂岩。掘进采用光爆或机掘方式。计划充填的 102 采区东西走向长360870m，平均 670m；南北倾斜长 590820m ，平均 720m，采区面积为 48.2 万 m2，采区生产能力 220 吨/日。10211 充填工作面地面标高+58m+60m，
5、井下工作面标高-95m-135m ，倾斜长度 200m，荒宽 3.3m，煤 层高度2.43.0m/2.7m， 单条巷道预计充填面积 1782m3。1、巷道布置：在进行充填开采前，按照采区内煤层条件，将采区运输巷布置在采区下盘，材料巷布置在采区中间位置，回风巷在采区上盘，管子道尽量布置在采区中间或者上盘即布置在材料巷或回风巷内，这样可以不再设计布置专门的管子道，减小掘进工程量。开采方式调整为上山方式，利于充填时充填体由上而下自然流动。由于是全煤掘进，经过试验，采用采宽 3m、高度为全煤高度（机掘设计巷道净高 2.3m），留设煤柱 10m 的巷道布置方式。相邻两个开采工作面间距 10m,待上一个充
6、填面凝固板结达到 强度后，再沿充填体一侧掘进，继续 掘进至预定位置。 （详见充填巷道布置示意图）2、支护方式：掘进时采用 DW 柱径 100mm 单体液体支柱配合7 型钢长钢梁支护顶 板，一梁二柱方式。巷道掘至预定位置后，由上而下对巷道内支护进行回撤，如发现顶板离层、开裂现象，可在顶板出现冒落预兆段预先打设直径 18mm 端锚 固锚杆、锚索挂梁混合4支护的方式管理充填区顶板，防止因顶板冒落造成充填时，似膏体充填物到达不到充填地点而产生充填不实的现象。第二章 充填开采我矿采用的充填工艺，根据充填物体的特性，取名为似膏体充填技术，其主要材料是水、 铁矿尾矿砂（也可以采用粉煤灰、铝土矿赤泥等）、胶固
7、粉搅拌混合成高浓度膏体，通过物体的重力作用，经过充填管道输送到充填区域，充填工作面。充填骨料的选择，以本地区材料选择广泛容易、环保、可持续性等为基础。由于我们选择的是铁矿尾矿砂为主要充填骨料，所以对该项技术进行简单介绍。一、地面实验室试验：1、实验室主要设备 电子计重秤，数量 1 台规格: ALH(C)-3 3kg e=1g/d=0.2g 1/15000 量杯：玻璃量杯 4 只规格 5mL，杯身直径：90mm，高度：122mm ，杯口直径：95mm 原料瓶：塑料瓶 数只容量 550mL 标签纸二、材料胶固粉：物理特性：该材料由多种无机材料经高温煅烧，再与少量活化材5料粉磨而成，物理形态呈灰白细
8、粉末状。主要化学成份为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3，无毒、无害。易吸潮变质胶结，保质期为 60 天铁矿 尾矿砂:粒径在 0.150.6mm，按照砂的分类属于细砂，无可塑性。三、试验室试验常温下制浆，制浆水采用自来水，冬季实验室温度保持在 18以上，（试验证明，充填材料在室温低于 10，凝结较慢，不能正确反应材料的凝固效果）按照胶固粉、尾矿砂、加水，手动搅拌制成胶结充填料浆，倒入原料瓶内，在标签纸上注明时间、配比、班次、人员等主要技术参数，放置到实验室，按照 2 小时、 4 小时、8 小 时、24 小时观察原料瓶内料浆的变化，并作必要记录。限于矿井自身的技术力量，无法
9、实现对材料作抗压试验，选用科大研究成果。以经验料浆配比 1：6：3 举例说明：计算充填料浆质量浓度为7275% ， 2 小时稠度 变化初凝（参照物豆腐），4 小时板结（参照物明胶），8 小时 凝固， 24 小 时固化良好。充填材料照片实验室温度常温，但冬季保持实验室室温不低于 18。四、强度测试方法强度试验技术评价指标主要测定单轴抗压强度，受检试件的抗压强度采用轴心受压形式，计算公式为： SPc6式中：P 破坏载荷， N；S承压面 积，m 2。五、试验仪器与器材试模：70.770.770.7mm3 标准三联试模 10 套；天平：1kg 双皿天平一台；磅秤：10kg 单盘磅秤一台；小型搅拌器：小
10、型电动搅拌器两台；量筒：1000ML、2000ML 各两个；温湿度表：直接读数温湿度表一只；恒温箱。六、强度测试仪器：采用 Instron 250KN 刚 性液压伺服材料试验机测定各龄期试块的单轴抗压强度。试验结果及分析根据配比试验安排，在室内常温下进行试块制作，到相应养护龄期后测定其单轴抗压强度并绘制应力- 应变曲线，强 度试验结果如表 3-1 所示。表 3-1 配比试验结 果强度 /Mpa序号 时间水泥：粉煤灰：尾砂质量浓度/%减水剂/%早强剂/%骨料 8 h 7d 28d浆体体重t/m3泌水率/%1 5 月 16 号 1:2:16 72 尾砂10.38 0.50 0.72 1.80 22
11、 5 月 16 号 1:2:16 75 尾砂10.57 0.74 1.10 1.883 5 月 16 号 1:2:16 75 1.5 尾砂10.56 0.71 1.22 1.8674 5 月 16 号 1:2:16 72 8.0 尾砂10.55 0.60 0.945 5 月 16 号 1:2:16 75 1.5 8.0 尾砂10.63 0.80 1.356 5 月 16 号 1:2:16 75 1.0 尾砂10.51 0.67 1.05 1.91 3.77 5 月 16 号 1:2:16 75 2.0 尾砂10.56 0.69 1.12 1.77 2.68 5 月 16 号 1:2:20 75
12、 1.5 尾砂10.42 0.50 0.75 1.91 2.99 5 月 18 号 1:2:25 75 1.5 尾砂10.25 0.29 0.45 6.310 5 月 18 号 1:2:20 72 尾砂10.21 0.25 0.40 2.311 5 月 18 号 1:3:25 75 1.5 尾砂10.23 0.24 0.49 2.212 5 月 18 号 1:4:25 75 1.5 尾砂10.19 0.23 0.38 2.513 5 月 18 号 1:2:20 72 尾砂20.44 0.67 1.00 2.714 5 月 18 号 1:2:20 75 1.5 尾砂20.63 0.70 1.15
13、 2.415 5 月 18 号 1:2:20 72 尾砂30.65 0.70 1.15 2.316 5 月 18 号 1:2:20 75 1.5 尾砂30.87 0.93 1.38 4.317 5 月 20 号 1:3:25 72 尾砂10.13 0.20 0.2418 5 月 20 号 1:4:15 72 尾砂10.28 0.43 0.88 2.419 5 月 20 号 1:4:15 75 1.5 尾砂10.56 0.76 1.35 3.020 5 月 20 号 1:4:15 75 1.5 尾砂31.15 1.41 2.4221 5 月 20 号 1:4:15 72 1.5 尾砂20.70
14、1.00 1.38 2.422 5 月 20 号 1:4:15 75 1.5 尾砂21.11 1.30 2.0223 5 月 20 号 1:10:30 72 1.5 尾砂10.12 0.14 0.25 2.624 5 月 20 号 0:1:3 72 1.5 尾砂10.11 0.24 1525 5 月 20 号 0:1:3 72 1.5 尾砂30.15 0.30 6.25分析表 3-1 中各组强度特性，综合考虑经济 和技术两个方面，可以得出如下结论：尾砂 3 充填体早期强度明显高于尾砂 1(对比分析 8、14 和 16 号试块以及 10、13 和 15 号试块)，优于尾砂 1。同条件下尾砂 3
15、号 7d 充填体强度比尾砂 2 提高 30%，比尾砂 1 提高了 5070%。 ；添加粉煤灰可有效抑制尾砂沉淀，明显改善浆体流动性能，减少泌水率( 仅为 3%左右，而不加粉煤灰的尾砂膏体泌水率在 10%以上)，有利于井下采8场脱滤水；早强剂虽可在一定程度上提高充填体的强度，但添加后使工艺复杂，不予推荐；添加复合减水剂可明天改善浆体的和易行，有利于提高充填体质量浓度和强度，降低管道磨损，添加量为水泥和粉煤灰质量和的 1.5%为宜；不加水泥试块在早期难以自立（24、 25 号）；分析尾砂膏体应力-应变曲线，可以发现充填器具有 较高的残余强度，即充填体达到强度极限后，仍能维持一定的承载性能。综合经济
16、技术两方面要求，推荐尾砂充填材料配比及技术参数如下：水泥：粉煤灰：尾砂为 1：4：15；质量浓度：7275%；复合减水剂添加量：1.01.5%（水泥和粉煤灰质量和的百分比）；8h 充填体强度：0.1Mpa ；7d 充填体强度：1Mpa 。没有 28d 充填体强度（备注：限于我矿试验室及人员技术能力，无法单独完成，试验材料强度试验，该章 4、5、6 项 ，选择科大编制的淄博市张店区沣水镇煤炭公司张赵煤矿 102 采区 10 煤膏体充填试采方案设计）第三章 地面充填站按照矿井生产能力，确定充填站充填规模。以我矿 12 万吨/年设计生产能力，日生产原煤能力 200 吨，理论上需要采出与充填同量，充填站设计充填规模 200 吨/日，日充填工作量 6 小时计算，充填能力：35m3/h，满足 矿井充填要求。一、人员组成
