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1、<p><p>&lt;p&gt;L/O/G/O 建下超高水材料充填开采技术的应用建下超高水材料充填开采技术的应用 二一一年十一月二一一年十一月 超高水材料充填开采技术的应用超高水材料充填开采技术的应用 ? ? 一、概况一、概况 ? ? 二、充填开采技术应用情况二、充填开采技术应用情况 ? ? 三、项目投资及开采成本三、项目投资及开采成本 ? ? 四、原料的供应及保障四、原料的供应及保障 ? ? 五、充填效果分析五、充填效果分析 ? ? 六、意见及建议六、意见及建议 一、概况：一、概况： 1 1、矿井简介、矿井简介 田庄煤矿位
2、于山东省济宁市高新区王因镇南 田庄煤矿位于山东省济宁市高新区王因镇南5km5km，西距，西距 济宁市济宁市11km11km，北距兖州市，北距兖州市15km15km，东距邹城市，东距邹城市25km25km。行政区划。行政区划 属济宁市高新技术开发区。属济宁市高新技术开发区。 矿井主采矿井主采1616上煤层和上煤层和1717煤层，均为薄煤层，平均厚度分煤层，均为薄煤层，平均厚度分 别为别为1.2m1.2m和和0.9m0.9m。1616上煤层顶板为十下灰岩，平均厚度上煤层顶板为十下灰岩，平均厚度5.55.5 米，致密坚硬，底板为粘土岩。米，致密坚硬，底板为粘土岩。1717煤层顶板为十一灰岩，局煤层顶
3、板为十一灰岩，局 部相变为泥岩，底板为粘土岩。矿井核定生产能力为部相变为泥岩，底板为粘土岩。矿井核定生产能力为9090万吨万吨 / /年。采煤方法为走向长壁后退式开采，根据地质条件不同年。采煤方法为走向长壁后退式开采，根据地质条件不同 ，采用多种采煤和掘进工艺。，采用多种采煤和掘进工艺。 2 2、充填开采的必要性、充填开采的必要性 田庄煤矿共有 田庄煤矿共有-167-167 和和-256-256两个水平生产。两个水平生产。 现生产的一水平（现生产的一水平（-167-167 ）一、二、三采区内）一、二、三采区内1616 层煤已无正常块段。二层煤已无正常块段。二 水平（水平（-256-256）由于
4、地面）由于地面 建筑物压覆，正常块段建筑物压覆，正常块段 分布也非常零散，分散分布也非常零散，分散 在六个采区。截止到在六个采区。截止到 20102010年年1212月底，矿井具月底，矿井具 体储量情况如图所示。体储量情况如图所示。 一、概况：一、概况： 建筑物压煤建筑物压煤 4571.44571.4万吨万吨 正常块段正常块段 1448.61448.6万吨万吨 正常块段正常块段 可采储量可采储量 767.8767.8万吨万吨 可采年限可采年限 6.16.1年年 总资源储量总资源储量 8167.18167.1万吨万吨 各类煤柱压煤各类煤柱压煤 2189.92189.9万吨万吨 一、概况：一、概况
5、： 若矿井维持现核定的生 若矿井维持现核定的生 产能力（按照产能力（按照9090万万t/t/年），年）， 20132013年以后矿井将无年以后矿井将无1616煤正煤正 常块段，到常块段，到20172017年年1717煤的正煤的正 常块段也全部采完。常块段也全部采完。 随着矿井的开采，正常随着矿井的开采，正常 块段的可采储量将变得越来块段的可采储量将变得越来 越少；同时由于济宁高新区越少；同时由于济宁高新区 发展较快，地面建设物不断发展较快，地面建设物不断 增多。田庄煤矿要实现可持增多。田庄煤矿要实现可持 续发展，必须有效解放建筑续发展，必须有效解放建筑 物下压覆的资源。物下压覆的资源。 正常块
6、段可采量正常块段可采量 压煤块段可采量压煤块段可采量 煤柱不可采块段煤柱不可采块段 田庄矿煤层资源储量分布图田庄矿煤层资源储量分布图 一、概况：一、概况： 3 3、压煤开采方案比较、压煤开采方案比较 自 自20082008年以来田庄煤矿一直为解决压煤问题寻年以来田庄煤矿一直为解决压煤问题寻 求最佳方案，本着求最佳方案，本着“最大限度地解放煤炭资源、减最大限度地解放煤炭资源、减 小地面建筑物破坏程度，实现效益最大化小地面建筑物破坏程度，实现效益最大化”的原则的原则 ，我们先后到省内外多家矿井考察压煤开采技术，我们先后到省内外多家矿井考察压煤开采技术， 并与科研院、所合作，对可能适用田庄煤矿煤层赋
7、并与科研院、所合作，对可能适用田庄煤矿煤层赋 存条件的各种建下开采方案进行了对比分析，并最存条件的各种建下开采方案进行了对比分析，并最 终与中国矿大合作研发了超高水材料充填技术终与中国矿大合作研发了超高水材料充填技术。 一、概况：一、概况： 具体情况如下：具体情况如下： 采煤工艺简单。煤炭回采煤工艺简单。煤炭回 收率低（仅为收率低（仅为30%30%），矿），矿 井服务年限少，万吨掘井服务年限少，万吨掘 进率高。进率高。 工艺简介工艺简介 及特点及特点 开拓开采工艺简单，煤炭回收率高。开拓开采工艺简单，煤炭回收率高。 但近年来建筑价格和土地征用费用高但近年来建筑价格和土地征用费用高 涨，搬迁费不
8、断攀升，同时用地手续涨，搬迁费不断攀升，同时用地手续 较难办理、地企关系协调困难。吨煤较难办理、地企关系协调困难。吨煤 搬迁费用与户均解放的煤炭资源量不搬迁费用与户均解放的煤炭资源量不 同差别较大。田庄井田范围内村庄密同差别较大。田庄井田范围内村庄密 集。集。 低低 生产能力生产能力 无影响无影响 成本较低成本较低 吨煤吨煤 增加成本增加成本 约约120120260260元元 建下压煤建下压煤4571.44571.4万吨，万吨， 预计只能采出预计只能采出685.2685.2万吨万吨 。 田庄矿采田庄矿采 用后效果用后效果 分析分析 不能实现全部搬迁，解放煤炭资不能实现全部搬迁，解放煤炭资 源有
9、限。部分搬迁区域受承压水源有限。部分搬迁区域受承压水 威胁，治理将增加开采成本。威胁，治理将增加开采成本。 条带开采条带开采村庄搬迁村庄搬迁 解决方案解决方案 一、概况：一、概况： 采煤与充填不能平行作业采煤与充填不能平行作业 ，矿井生产能力低，工作，矿井生产能力低，工作 面受煤层倾角限制，工作面受煤层倾角限制，工作 面工艺过程复杂，存在泌面工艺过程复杂，存在泌 水，需进行排放。水，需进行排放。 工艺简介工艺简介 及特点及特点 采煤与充填不能平行作业。且随采煤与充填不能平行作业。且随 着支护与巷道布置技术的发展，着支护与巷道布置技术的发展， 岩巷工程量越来越小，受矸石量岩巷工程量越来越小，受矸
10、石量 的影响，该方法只适用于部分小的影响，该方法只适用于部分小 区域的置换充填，不能保证大块区域的置换充填，不能保证大块 段工作面开采。段工作面开采。 低低 生产能力生产能力 低低 约约8080元以上元以上 吨煤吨煤 增加成本增加成本 约约7070元以上元以上 沙源紧张，成本高沙源紧张，成本高 （约每方（约每方6565元左右）。元左右）。 田庄矿采田庄矿采 用后效果用后效果 分析分析 田庄矿年产矸石约田庄矿年产矸石约1717万万 m m3 3 ，不能满足充填开采，不能满足充填开采 需求。需求。 水沙充填水沙充填矸石充填 矸石充填解决方案 解决方案 一、概况：一、概况： 采煤与充填不能平行作采煤
11、与充填不能平行作 业，主要原料是河沙、业，主要原料是河沙、 矸石、粉煤灰、水泥及矸石、粉煤灰、水泥及 胶结料。系统初期投资胶结料。系统初期投资 较高，原材料缺乏。较高，原材料缺乏。 工艺简介工艺简介 及特点及特点 采煤与充填可平行作业。主采煤与充填可平行作业。主 要适用于仰采工作面，系统要适用于仰采工作面，系统 初期投资低，系统操作简单初期投资低，系统操作简单 。对小倾角俯采或倾斜工作。对小倾角俯采或倾斜工作 面可利用包式充填工艺。面可利用包式充填工艺。 低低 生产能力生产能力 基本无影响基本无影响 约约9090元以上元以上 吨煤吨煤 增加成本增加成本 约约9090元左右元左右 充填原料紧缺。
12、充填原料紧缺。 田庄矿采田庄矿采 用后效果用后效果 分析分析 充填体主要为矿井水，充填体主要为矿井水， 原料充足，可减少大量原料充足，可减少大量 排水费用。排水费用。 膏体充填膏体充填超高水充填 超高水充填解决方案 解决方案 二、充填开采技术应用情况二、充填开采技术应用情况 1 1、充填开采总体情况、充填开采总体情况 田庄煤矿第一个超高水材料充填工田庄煤矿第一个超高水材料充填工 作面作面16111611面于面于20092009年年7 7月开始生产，月开始生产， 20102010年年8 8月结束，共生产原煤月结束，共生产原煤7.967.96万吨万吨 ，充填体积，充填体积5.025.02万万m m
13、 3 3 ，使用充填材料，使用充填材料 68086808吨，充填率吨，充填率8282。20112011年年5 5月月4 4日山日山 东省煤炭工业局以鲁煤搬迁字东省煤炭工业局以鲁煤搬迁字201152201152 号批复了田庄煤矿三采区村庄下压煤超号批复了田庄煤矿三采区村庄下压煤超 高水材料充填开采方案设计，三采区充高水材料充填开采方案设计，三采区充 填面现已置换煤炭填面现已置换煤炭6.026.02万吨，充填回采万吨，充填回采 煤量占全矿总产量的煤量占全矿总产量的1616，工作面单产，工作面单产 可达可达1.331.33万吨，与非充填面最高月产万吨，与非充填面最高月产 1.61.6万吨相比充填对生
14、产的影响相对较万吨相比充填对生产的影响相对较 小，通过完善超高水充填技术工艺，工小，通过完善超高水充填技术工艺，工 作面单产效率将进一步得以提高。作面单产效率将进一步得以提高。 近水平超高水充填面近水平超高水充填面 矿压在线监测系统矿压在线监测系统 二、充填开采技术应用情况二、充填开采技术应用情况 2 2、超高水材料简介、超高水材料简介 （1 1）超高水材料构成）超高水材料构成 超高水材料主要由超高水材料主要由A A、B B两种物料两种物料 组成。组成。A A料主要以铝土矿等矿物质烧料主要以铝土矿等矿物质烧 制并与超缓凝分散剂混合，制并与超缓凝分散剂混合，B B料由石料由石 膏等矿物质与复合速
15、凝剂构成。膏等矿物质与复合速凝剂构成。A A、B B 料分别加水制成料分别加水制成A A浆液和浆液和B B浆液浆液，将两 种浆液混合，形成的浆体即可在一定 时间内胶结、凝聚，达到设计强度， 实现采空区充填。混合后的浆体中水 体积可达95%97%，根据不同需要可 以通过改变材料和水的配比调整凝固 时间，应用灵活。根据煤层地质条件 及实验室试验分析，确定田庄煤矿超 高水充填材料水体积为95%。 95%95%97%97%水水 A A浆液和浆液和B B浆液浆液 铝土矿矿石铝土矿矿石石膏体石膏体 石石 灰灰 石石 山山 体体 二、充填开采技术应用情况二、充填开采技术应用情况 （2 2）超高水材料实验室特
16、性）超高水材料实验室特性 超高水材料固结体早强特征明显，且固结体最终强超高水材料固结体早强特征明显，且固结体最终强 度可根据水体积比的不同而有所变化；度可根据水体积比的不同而有所变化； 超高水材料固结体受压后，体积应变较小，具有超高水材料固结体受压后，体积应变较小，具有 不可压缩性；不可压缩性； 超高水材料初凝时间具有可控性；虽然该材料属超高水材料初凝时间具有可控性；虽然该材料属 于早强、快硬型胶结材料，初凝与终凝时间很近，但材于早强、快硬型胶结材料，初凝与终凝时间很近，但材 料的初凝时间可根据工艺要求进行具体控制。料的初凝时间可根据工艺要求进行具体控制。 混合超高水材料终凝后试块混合超高水材料终凝后试块凝固后成块状不可压缩 凝固后成块状不可压缩 3 3、超高水材料充填系统、超高水材料充填系统 根据超高水材料使 根据超高水材料使 用特点，我们与郑州华用特点，我们与郑州华 威水工机电工程有限公威水工机电工程有限公 司合作研制了井下充&lt;/p&gt;</p></p>
