矸石充填.pdf

提纲提纲   综采固体充填采煤技术发展过程综采固体充填采煤技术发展过程   综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺   固体充填材料压缩性能固体充填材料压缩性能   固体充填覆岩顶板结构特征固体充填覆岩顶板结构特征   综采固体充填采煤实例综采固体充填采煤实例 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 1 综采固体充填采煤技术发展过程综采固体充填采煤技术发展过程   2005年年,新汶盛泉煤矿试验高档普采固体充填采煤新汶盛泉煤矿试验高档普采固体充填采煤。。   2007年年11月月,新汶翟镇煤矿开始试验综采固体充填采煤新汶翟镇煤矿开始试验综采固体充填采煤，，所使所使 用的充填支架由矿与北京煤科总院合作设计开发用的充填支架由矿与北京煤科总院合作设计开发，，型号为型号为 ZZ2600/13/20.5BC 。。以后中国矿业大学参与和发展了固体充填以后中国矿业大学参与和发展了固体充填 采煤技术采煤技术。。   2008年年，，新汶翟镇煤矿研究设计出具有新汶翟镇煤矿研究设计出具有““捣实装置捣实装置””新型综新型综 采矸石充填支架采矸石充填支架，，充填率由原来的充填率由原来的50 左右提高左右提高87 以上以上。。   中国矿大近年来把新型固体充填采煤技术推广应用到了冀中中国矿大近年来把新型固体充填采煤技术推广应用到了冀中 邢台邢台，，淮北杨庄淮北杨庄、、海孜海孜，，皖北五沟皖北五沟，，开滦唐山开滦唐山，，济宁花园济宁花园，，新新 疆俄布疆俄布，，平煤十二等煤矿平煤十二等煤矿。。  贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺   固体充填采煤固体充填采煤 系统布置系统布置 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺 2.1 综采固体综采固体充填支架充填支架   第一代支架（无夯实机构）第一代支架（无夯实机构） ZZ2600/13/20.5BCZZ2600/13/20.5BC   第二代支架第二代支架（（有夯实机构有夯实机构））   第三代支架第三代支架（（有夯实机构有夯实机构）） ZC10000/20/40ZC10000/20/40 夯实板压力夯实板压力1.5 1.5 MPaMPa 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺 2.2 固体固体充填物料刮板输送机充填物料刮板输送机   充填充填物料刮板机物料刮板机 布置与卸料孔布置与卸料孔 SGBC630/150SGBC630/150   充填物料刮板机照片充填物料刮板机照片  充填物料刮板机卸料孔充填物料刮板机卸料孔 2.2 固体固体充填物料刮板输送机（充填物料刮板输送机（SGBC630/150）） 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL   第一种直接投料方式第一种直接投料方式 2.3 固体固体充填物料垂直输送系统充填物料垂直输送系统 投料管内径投料管内径 450500 mm 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺   第二种托盘投料方式第二种托盘投料方式 2.3 固体固体充填物料垂直输送系统充填物料垂直输送系统   第三种利用主井第三种利用主井 箕斗运输固体充填物箕斗运输固体充填物 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺 2.4 充填工艺充填工艺   机尾向机头割煤充填方式机尾向机头割煤充填方式  机头向机尾割煤充填方式机头向机尾割煤充填方式 一刀割煤一次充填一刀割煤一次充填 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 2 综采固体充填采煤装备与工艺综采固体充填采煤装备与工艺 3 固体充填采材料压缩性能固体充填采材料压缩性能 0 10 20 30 40 50 05101520253035 压缩率压缩率/ 压缩应力压缩应力/MPa 矸石散体矸石散体1矸石散体矸石散体2膏体膏体   矸石散体与膏体压缩性能对比矸石散体与膏体压缩性能对比 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL   矸石压实度与轴向应力关系矸石压实度与轴向应力关系 （（a）） 洗矸洗矸 （（b）） 掘进矸石掘进矸石 贝克福尔贝克福尔 3 固体充填采材料压缩性能固体充填采材料压缩性能   矸石压实度与轴向应力作用时间关系矸石压实度与轴向应力作用时间关系 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 3 固体充填采材料压缩性能固体充填采材料压缩性能   矸石散体压缩性能与其级配有关系矸石散体压缩性能与其级配有关系。。合理安排矸石与粉合理安排矸石与粉 煤灰配合比例煤灰配合比例，，可以达到较小的压缩率可以达到较小的压缩率。。   矸石散体在加压的初始阶段矸石散体在加压的初始阶段（（10 MPa）），，矸石压实的矸石压实的 减幅较大减幅较大，，随着轴向压力的增加随着轴向压力的增加，，矸石压实度的减幅趋缓矸石压实度的减幅趋缓，， 逐渐趋于一个稳定值逐渐趋于一个稳定值。。   矸石散体的压实变形主要在加载阶段完成矸石散体的压实变形主要在加载阶段完成，，且其周期较短且其周期较短 （（一般在一般在2 3 h）），，在恒定应力作用下的变形一般仅为总变在恒定应力作用下的变形一般仅为总变 形量的形量的2 6 。。   矸石充填体的压缩变形量一般为矸石充填体的压缩变形量一般为40 ，，矸石在较小应力矸石在较小应力 （（15 MPa））的作用下的作用下，，其变形量约为总变形量的其变形量约为总变形量的50 。。 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 3 固体充填采材料压缩性能固体充填采材料压缩性能 4.1 等价采高概念等价采高概念 4 固体充填采面覆岩结构特征固体充填采面覆岩结构特征   固体充填等价采高模型固体充填等价采高模型   等价采高为工作面采高减去采空区固体充填体压实后的高度。等价采高为工作面采高减去采空区固体充填体压实后的高度。 max HH hHkkhH z zzz   4.2 固体充填综采面推进顶板活动情况固体充填综采面推进顶板活动情况   固体充填采煤面顶板结构图固体充填采煤面顶板结构图 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 4 固体充填采面覆岩结构特征固体充填采面覆岩结构特征 5.1 充填面基本情况充填面基本情况 5 邢台矿综采固体充填采煤实例邢台矿综采固体充填采煤实例   首个充填面首个充填面7606工作面工作面，，面长面长50 m，，推进长度推进长度460 m，，煤煤层层 平均平均厚厚度度5.5 m，，平均平均倾角倾角9，，以中间夹矸分二分层开采以中间夹矸分二分层开采，，其中其中，， 上分层采高上分层采高2.8 m，，下分层采高下分层采高2.6 m，，煤层平均采深煤层平均采深310 m。。   76067606面井上下对照面井上下对照   地面建筑地面建筑 机采车间；机采车间； 三铁车间；三铁车间； 宿舍楼；宿舍楼； 机电办公楼机电办公楼。。 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 5.2 充填材料配比优化充填材料配比优化   不同配比充填材料压实度与压实力之间变化关系不同配比充填材料压实度与压实力之间变化关系 取矸石粉煤灰取矸石粉煤灰10.6 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 5 邢台矿综采固体充填采煤实例邢台矿综采固体充填采煤实例 5.3 固体充填开采地表沉陷预测固体充填开采地表沉陷预测   76067606面第一分层充填开采后地表下沉预测图面第一分层充填开采后地表下沉预测图 第一分层开采引起第一分层开采引起 倾斜倾斜0.5 mm/m0.5 mm/m 水平变形水平变形 0.6 mm/m 0.6 mm/m 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 5 邢台矿综采固体充填采煤实例邢台矿综采固体充填采煤实例 5.3 固体充填开采地表沉陷预测固体充填开采地表沉陷预测   76067606面第一、二分层充填开采后地表下沉预测图面第一、二分层充填开采后地表下沉预测图 第一、二分层全采引起第一、二分层全采引起 倾斜倾斜1.1 mm/m1.1 mm/m 水平变形水平变形 1.2 mm/m 1.2 mm/m 贝克福尔贝克福尔BACKFILLBACKFILL 5 邢台矿综采固体充填采煤实例邢台矿综采固体充填采煤实例 5.4 固体充填开采地表沉陷预测与实测比较固体充填开采地表沉陷预测与实测比较   76067606面第一分层充填开采后上方岩巷实测下沉值和拟合曲线面第一分层充填开采后上方岩巷实测下沉值和拟合曲线 岩巷离煤层顶面岩巷离煤层顶面38 m38 m   7606面第一分层充填开采自面第一分层充填开采自2008年年9月正式开始月正式开始，，2009年年6月回月回 采完毕采完毕，，共回采煤炭共回采煤炭11万万t，，处理矸石处理矸石7.5 万万t，，粉煤灰粉煤灰2.5万万t。。 贝克福尔贝克福尔 5 邢台矿综采固体充填采煤实例邢台矿综采固体充填采煤实例