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1、1,新汶矿业集团赵官能源有限公司矸石 （黄河沙）膏体充填,设计方案,山东科技大学资源与环境工程学院,2009年9月,新汶矿业集团有限公司赵官煤矿,2,一、膏体的特点及充填意义,1、开采方法分析,村下等建筑物下采煤是困扰赵官煤矿生产正常接替和持续发展的重大问题。目前村庄等建筑物下采煤主要采用搬迁、条带开采等方法，但这些方法存在着成本高、回采率低等缺点。固体废弃物膏体充填技术就是在这种条件下发展起来的一种新的采煤技术。该技术具有高采出率、高效安全、覆岩及地表沉陷控制效果好等特点。赵官煤矿所用充填材料以附近的黄河沙为主，来源充足，成本低廉。本项目研究成功后，不仅能解决赵官煤矿不迁村开采的难题，延长矿
2、井服务年限，同时能为其它类似矿井不迁村开采提供借鉴意义。,3,2、膏体的特点, 浓度高； 流动状态为柱塞结构流； 料浆基本不沉淀、不泌水、不离析； 无临界流速； 相同胶结料用量情况下强度较高； 膏体充填压缩率低。,4,膏体充填示意图,5,3、膏体充填的意义,（1）提高资源采出率 利用回填改善采矿工艺； 不留煤柱，可100%开采。,（2）环境及建筑物保护 处置地面的矸石等； 处置电厂的粉煤灰； 减少90%的地表沉降。,（3）增加矿山安全性 防止瓦斯泄出； 防止自燃和采空区火灾； 改善矿区空气环境。,（4）增加额外的收入 通过回填有偿处理其它工业废物。,6,（1）膏体充填专用胶结料； （2）膏体充
3、填工艺及其关键设备； （3）液压膏体充填支架。,二、膏体充填关键技术,7,三、膏体充填材料及充填 工艺,1、膏体充填材料,流变性能,蹋落度：1621cm 泌水率：3-4,8,凝结时间：,初凝：3.04.0h 终凝：5.06.0h,可根据煤矿现场实际情况及要求调整材料配比,9,抗压强度：,抗压强度： 8h:0.2-0.4MPa,1d：0.4-1Mpa，3d：1-1.6Mpa，7d：1.8-2.4Mpa，28d：2.4-3.2 Mpa。,可根据现场情况调整配比,10,膏体材料的性能,优良的泵送性能和自密实性能,11,3、膏体充填工艺,矸石山（黄河沙）,破碎,分筛,粉 煤 灰,水泥,水,搅拌机/泵,
4、工艺流程示意：,工艺流程特点： 运行成本低 管路操作方便,采用耐磨、耐高压、不易堵塞的新型管材,12,充填材料的制备：,13,国内新型（三一重工）煤矿用充填泵：,充填泵特点： 价格低； 运行可靠；,泵送能力已达到国际领先水平。,14,科大自主知识产权的超高分子量聚乙烯复合新型充填管材：,与钢管和其它金属管材相比，超高分子量聚乙烯复合管材具有以下优势：,摩擦系数小，与其它管路相比压力损失小；,使用寿命长，是普通钢管的5倍；,重量轻，是普通钢管的四分之一；,不会出现堵管现象。,15,科大自主知识产权的实验室膏体充填模拟试验系统：,充填系统组成： 自动称重系统 自动搅拌系统,可控连续泵送系统 高效清
5、洁管道系统,16,充填支架及管路：,17,2712工作面充填管路布置示意：,18,充填操作工艺流程：,替棚清理,支模,充填输送,充填清洗,拆模,下一循环,19,充填工作面示意：,充填站,竖井,煤层,采空区,封闭的管道输送系统,20,三、膏体充填地表沉陷效果预计,1、沉陷效果影响因素, 充填前顶板下沉量； 欠接顶量； 充填体压缩量； 工作面底板浮煤压缩量； 顶底板自由膨胀量； 表土层固结量。,21,2、沉陷效果预计考虑到顶板欠接顶量50mm左右，充填体压缩率5%左右，顶底板压缩量及浮煤压缩量50mm左右，则预计赵官煤矿2712工作面实际下沉系数0.1左右。,22,四、项目投资概算及充填成本预计,1、充填系统建设费用概算, 矸石（黄河沙）破碎概算,23, 配比搅拌设备概算,24, 充填泵及测控系统概算,25, 充填管线、支架改造等概算,26, 充填配套工程概算,27, 膏体充填投资分类汇总表（总体概算价格）,28,2、膏体充填成本概算（采两班，充一班，充填步距2.4米，充填能力120m3/h）, 充填材料费：23.0元/m3, 充填系统折旧费：10.0元/m3, 充填电费：3.0元/m3, 充填人工费：2.6元/m3, 充填其它费用：5.0元/m3,膏体充填成本：43.6元/t,29,请各位领导专家 批评指正！,
