采矿B125班 杨龙龙 充填开采之充填开采之 矸石充填技术矸石充填技术1优选内容一一 解决相关问题的思路二二 总体技术框架三三主要技术研究内容四四主要技术特点2优选内容一一. 解决相关问题的思路解决相关问题的思路解决问题的解决问题的解决问题的解决问题的总体思路总体思路总体思路总体思路技技 术术 措措 施施矸石直接充填置矸石直接充填置矸石直接充填置矸石直接充填置换换换换“ “三下三下三下三下” ”压煤压煤压煤压煤循环利用矿区废弃物循环利用矿区废弃物循环利用矿区废弃物循环利用矿区废弃物保护矿区土地与环境保护矿区土地与环境保护矿区土地与环境保护矿区土地与环境回收回收回收回收“ “三下三下三下三下” ”压煤资源压煤资源压煤资源压煤资源实实 施施 目目 标标存在问题存在问题存在问题存在问题传统办法传统办法传统办法传统办法实实实实 际际际际 效效效效 果果果果煤矸石的排放煤矸石的排放煤矸石的排放煤矸石的排放露天排放露天排放露天排放露天排放占用土地、污染环境、爆炸、自燃占用土地、污染环境、爆炸、自燃占用土地、污染环境、爆炸、自燃占用土地、污染环境、爆炸、自燃制砖等制砖等制砖等制砖等用量少、产品质量、环保等问题用量少、产品质量、环保等问题用量少、产品质量、环保等问题用量少、产品质量、环保等问题“ “三下三下三下三下” ”压煤压煤压煤压煤迁村开采迁村开采迁村开采迁村开采吨煤成本增加，历史与文化问题吨煤成本增加，历史与文化问题吨煤成本增加，历史与文化问题吨煤成本增加，历史与文化问题条带开采条带开采条带开采条带开采采出率只有采出率只有采出率只有采出率只有50%50%50%50%左右，浪费严重左右，浪费严重左右，浪费严重左右，浪费严重传统充填开采传统充填开采传统充填开采传统充填开采没有实现规模化推广应用没有实现规模化推广应用没有实现规模化推广应用没有实现规模化推广应用3优选内容二二. 总体技术框架总体技术框架矸石直接充填置换矸石直接充填置换“三下三下”压煤总体技术框架压煤总体技术框架4优选内容v（一）充填（一）充填开采开采的的难点之一难点之一 建立矸石充填开采建立矸石充填开采岩层控制理论岩层控制理论岩层移动控制目标岩层移动控制目标岩层移动控制目标岩层移动控制目标充填技术控制目标充填技术控制目标充填技术控制目标充填技术控制目标绝对不移动绝对不移动绝对不移动绝对不移动充入与开采充入与开采充入与开采充入与开采等量等量等量等量的矸石的矸石的矸石的矸石控制移动量控制移动量控制移动量控制移动量建筑物极度严重损坏：拆迁建筑物极度严重损坏：拆迁建筑物极度严重损坏：拆迁建筑物极度严重损坏：拆迁建筑物严重损坏（局部损伤）：大修建筑物严重损坏（局部损伤）：大修建筑物严重损坏（局部损伤）：大修建筑物严重损坏（局部损伤）：大修建筑物中度损坏：中修建筑物中度损坏：中修建筑物中度损坏：中修建筑物中度损坏：中修建筑物轻度损坏：小修建筑物轻度损坏：小修建筑物轻度损坏：小修建筑物轻度损坏：小修建筑物轻微损坏：不修或简单维修建筑物轻微损坏：不修或简单维修建筑物轻微损坏：不修或简单维修建筑物轻微损坏：不修或简单维修1. 1. 1. 1. 不同矸石充填量对应的地表变形值不同矸石充填量对应的地表变形值不同矸石充填量对应的地表变形值不同矸石充填量对应的地表变形值2. 2. 2. 2. 同一矸石充填量对应的地表最大变形值同一矸石充填量对应的地表最大变形值同一矸石充填量对应的地表最大变形值同一矸石充填量对应的地表最大变形值理论上理论上理论上理论上需解决需解决需解决需解决的问题的问题的问题的问题三三. 主要技术主要技术5优选内容充填开采充填开采 顶板下沉顶板下沉 等价采高等价采高 顶板下沉顶板下沉 充填开采充填开采 v 1. 矸石矸石充填开采等价采高的充填开采等价采高的概念概念v 矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据Hmax建筑物变形能承受的最大允许采高。建筑物变形能承受的最大允许采高。等价采高等价采高 S1S2Hz （1）. 经验公式：经验公式：6优选内容H实际采高；实际采高； hz充填体空顶距（充实率控制参数）；充填体空顶距（充实率控制参数）；k 初始压实系数（压实率控制参数）；初始压实系数（压实率控制参数）； 残余压实系数。残余压实系数。矸石充填开采的矸石充填开采的技术控制指标技术控制指标充实率充实率 hz压实率压实率 k 2. 矸石矸石充填开采等价采高充填开采等价采高Hz的理论计算公式的理论计算公式：7优选内容技技 术术 障障 碍碍传传 统统 办办 法法开采工作面不断移动开采工作面不断移动开采工作面不断移动开采工作面不断移动采空区顶板随采随垮采空区顶板随采随垮采空区顶板随采随垮采空区顶板随采随垮开采面与采空区隔离开采面与采空区隔离开采面与采空区隔离开采面与采空区隔离水砂充填水砂充填水砂充填水砂充填水流为动力水流为动力水流为动力水流为动力风力充填风力充填风力充填风力充填风流为动力风流为动力风流为动力风流为动力膏体充填膏体充填膏体充填膏体充填流体为动力流体为动力流体为动力流体为动力1. 拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障2. 用同一支护系统掩护采煤与用同一支护系统掩护采煤与充填充填平行平行作业作业3. 用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力创新创新与与发明发明v（二）充填（二）充填开采开采的的难点之二难点之二 矸石充入采空区的空间、通道与动力矸石充入采空区的空间、通道与动力8优选内容矸石矸石充填充填开采开采综合机械化矸综合机械化矸石充填技术石充填技术条条带开采开采矸石充填矸石充填技技术普采工作普采工作面矸石充面矸石充填技填技术9优选内容风风井井工业广场工业广场井下固体井下固体充填物料输送系统充填物料输送系统固体固体充填充填物料物料垂直垂直连续连续输送输送系统系统井上固体充填物料输送系统井上固体充填物料输送系统井下煤炭输送井下煤炭输送系统系统建筑物下充填采煤建筑物下充填采煤主主井井副副井井综合机械化固体充综合机械化固体充填采煤工作面填采煤工作面v 1. 综合机械化矸石充填技术立体模型综合机械化矸石充填技术立体模型10优选内容v 2. 配比搅拌系统配比搅拌系统将粉煤灰、胶结料与成品矸石一起送入将粉煤灰、胶结料与成品矸石一起送入搅拌机，加水搅拌成合格的充填料，通搅拌机，加水搅拌成合格的充填料，通过充填泵，泵送到充填位置。过充填泵，泵送到充填位置。11优选内容v 3. 矸石矸石充填开采设备布置充填开采设备布置煤炭运输巷道煤炭运输巷道 前部采煤工作面前部采煤工作面 主要主要采煤设备采煤设备 主要主要充填设备充填设备 矸石运输巷矸石运输巷道道 后部充填工作面后部充填工作面12优选内容v 4. 综综采矸石采矸石充填支架比较充填支架比较工作面工作面 采空区采空区 传统综采液压支架传统综采液压支架掩护斜梁掩护斜梁13优选内容传统放顶煤液压支架传统放顶煤液压支架v 4. 综综采矸石采矸石充填支架比较充填支架比较14优选内容工作面工作面 采采空空区区 综采矸石充填液压支架综采矸石充填液压支架水平短梁水平短梁v 4. 综综采矸石采矸石充填支架比较充填支架比较多孔底多孔底卸卸式式输送机输送机15优选内容v 5. 综采充填转载输送机综采充填转载输送机16优选内容接料处接料处机头链轮机头链轮中部槽中部槽卸料孔卸料孔伸缩机尾伸缩机尾v 6. 综采多孔综采多孔底卸式输送机底卸式输送机17优选内容v 7. 综综采矸石充填原理采矸石充填原理矸石充填运输机充填工艺矸石充填运输机充填工艺18优选内容综采矸石充填压实系统工作原理综采矸石充填压实系统工作原理v 8. 综综采矸石充填压实原理采矸石充填压实原理19优选内容v 8. 综综采矸石充填压实原理采矸石充填压实原理综采矸石充填压实系统工作原理综采矸石充填压实系统工作原理20优选内容v 9. 综综采矸石充填工作面井下工况采矸石充填工作面井下工况前部采煤前部采煤后部充填后部充填21优选内容采煤机、刮板输送机、充填开采采煤机、刮板输送机、充填开采采煤机、刮板输送机、充填开采采煤机、刮板输送机、充填开采液压支架、充填液压支架、充填液压支架、充填液压支架、充填刮板输送机刮板输送机刮板输送机刮板输送机v 9.综采矸石综采矸石充填设备配套充填设备配套：四机：四机配套配套22优选内容矸矸石石充充填填整整体体示示意意图图充填体充填体 23优选内容普采与充填支护系统普采与充填支护系统v 10.普采工作面矸石充填技术普采工作面矸石充填技术普采与充填工作面布置普采与充填工作面布置普采与充填支架系统普采与充填支架系统充充填填系系统统普采与充填工作面布置普采与充填工作面布置普采矸石充填高速动力抛矸机普采矸石充填高速动力抛矸机充充填填面面开开采采面面24优选内容抛矸机抛矸机抛矸面实况抛矸面实况矸石充填高速动力抛矸机矸石充填高速动力抛矸机v 11. 条条带开采矸石充填置换煤炭开采技术带开采矸石充填置换煤炭开采技术25优选内容条带充填巷充填实况条带充填巷充填实况条带充填巷充填实况条带充填巷充填实况26优选内容v （三）应用（三）应用效果效果实例实例比较项目比较项目比较项目比较项目全高开采预计全高开采预计全高开采预计全高开采预计采高采高采高采高2.1m2.1m综采充填预计综采充填预计综采充填预计综采充填预计等价采高等价采高等价采高等价采高0.6m0.6m综采充填实测综采充填实测综采充填实测综采充填实测 最大下沉量最大下沉量最大下沉量最大下沉量/mm/mm15801580420420380380 最大水平变形最大水平变形最大水平变形最大水平变形/mm/m/mm/m3.23.20.80.80.50.5 建筑物破坏等级建筑物破坏等级建筑物破坏等级建筑物破坏等级 1. 1. 新新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测l 平均采深平均采深500ml 实际采高实际采高2.1ml 等价采高等价采高0.6ml 采出率采出率85%综采矸石充填地表下沉曲线对比图综采矸石充填地表下沉曲线对比图 27优选内容v（三）应用效果三）应用效果实例实例比较项目比较项目比较项目比较项目全高开采预计全高开采预计全高开采预计全高开采预计采高采高采高采高1.8m1.8m普采充填预计普采充填预计普采充填预计普采充填预计等价采高等价采高等价采高等价采高0.4m0.4m普采充填实测普采充填实测普采充填实测普采充填实测 最大下沉量最大下沉量最大下沉量最大下沉量/mm/mm13651365280280257257 最大水平变形最大水平变形最大水平变形最大水平变形/mm/m/mm/m3.03.00.60.60.30.3 建筑物破坏等级建筑物破坏等级建筑物破坏等级建筑物破坏等级 普采矸石充填地表下沉曲线对比图普采矸石充填地表下沉曲线对比图 2. 2. 新新汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测汶盛泉矿工广下普采充填地表移动预计与实测 l平均采深平均采深450ml 采高采高1.8ml 等价采高等价采高0.4ml 工作面采出率工作面采出率85%28优选内容（1）矸矸石石直直接接充充填填置置换换煤煤的的方方法法、工工艺艺、与与装装备备，包包括括：综综采采矸矸石石充充填填、普普采采矸矸石石充充填填和和条条带带矸矸石石充充填填的的技技术术与与工工艺艺，以以及及矸矸石石充充填填液液压压支支架架、充充填填运运输输机机和和高高速速动力抛矸机等关键设备。动力抛矸机等关键设备。 （2）矸矸石石直直接接充充填填置置换换煤煤的的岩岩层层控控制制理理论论，为为充充填填开采设计和地表沉陷控制等提供了科学依据。开采设计和地表沉陷控制等提供了科学依据。 v 四四. 主要技术特点及应用前景主要技术特点及应用前景1. 主要主要技术技术特点特点29优选内容 实行实行充填法开采不但可以实现建筑物下压煤的开采、缓解矿井辅助提升，而且可以将井下充填法开采不但可以实现建筑物下压煤的开采、缓解矿井辅助提升，而且可以将井下产生的矸石直接进行处理，消除矸石地面堆积对人类生存与生活环境带来的危害产生的矸石直接进行处理，消除矸石地面堆积对人类生存与生活环境带来的危害。矸石。矸石充填充填综采技术，将地面矸石山矸石或洗选矸石、井下所有掘进或分选的矸石用于采空区充填，实综采技术，将地面矸石山矸石或洗选矸石、井下所有掘进或分选的矸石用于采空区充填，实现采充一体化，效率高，月产可达现采充一体化，效率高，月产可达5万吨以上，实现了低成本、高效率、设备标准化、高效机万吨以上，实现了低成本、高效率、设备标准化、高效机械化连续充填开采的奋斗目标，代表了充填开采的方向，具有广泛的应用前景。因此，充填械化连续充填开采的奋斗目标，代表了充填开采的方向，具有广泛的应用前景。因此，充填开采对解决我国开采对解决我国“三下三下”压煤、城市垃城处理等问题开辟了一条新的技术选径，其科学与工压煤、城市垃城处理等问题开辟了一条新的技术选径，其科学与工程研究意义十分重大，同时研究成果能够为相关政府部门宏观规划和决策提供技术支持，具程研究意义十分重大，同时研究成果能够为相关政府部门宏观规划和决策提供技术支持，具有较强的现实意义。有较强的现实意义。 虽然虽然充填开采技术取得了巨大的发展，但我们也应该看到其不足之处，还需研究人员在充填开采技术取得了巨大的发展，但我们也应该看到其不足之处，还需研究人员在这方面做大量的研究工作，使其充填开采技术完善、成熟。如：深化充填理论研究，量化充这方面做大量的研究工作，使其充填开采技术完善、成熟。如：深化充填理论研究，量化充填介质特性、充填参数对地表沉降的关系；研发新型的充填材料，尽可能利用矿井固体废料，填介质特性、充填参数对地表沉降的关系；研发新型的充填材料，尽可能利用矿井固体废料，减少固体污染，变废为宝，降低填充成本；研发新型的充填设备，包括顺送机、充填支架等，减少固体污染，变废为宝，降低填充成本；研发新型的充填设备，包括顺送机、充填支架等，为充填为充填开采技术的发展助力。开采技术的发展助力。2. 2. 应用前景应用前景应用前景应用前景30优选内容 中中中中国国国国是是是是以以以以煤煤煤煤炭炭炭炭为为为为主主主主要要要要能能能能源源源源的的的的国国国国家家家家之之之之一一一一，现现现现如如如如今今今今承承承承受受受受着着着着巨巨巨巨大大大大的的的的资资资资源源源源、环环环环境境境境和和和和矿矿矿矿难难难难压压压压力力力力，故故故故研研研研究究究究煤煤煤煤炭炭炭炭绿绿绿绿色色色色开开开开采采采采理理理理论论论论，开开开开发发发发煤煤煤煤炭炭炭炭绿绿绿绿色色色色开开开开采采采采技技技技术术术术的的的的目目目目标标标标就就就就是是是是保保保保护护护护与与与与煤煤煤煤炭炭炭炭开开开开采采采采相相相相关关关关的的的的资资资资源源源源与与与与环环环环境境境境，防治矿难，实现防治矿难，实现防治矿难，实现防治矿难，实现科学绿色采煤。科学绿色采煤。科学绿色采煤。科学绿色采煤。随随随随着着着着可可可可持持持持续续续续发发发发展展展展理理理理念念念念、无无无无废废废废采采采采矿矿矿矿理理理理念念念念和和和和工工工工业业业业生生生生态态态态学学学学的的的的矿矿矿矿山山山山充充充充填填填填理理理理念念念念在在在在中中中中国国国国的的的的不不不不断断断断深深深深入入入入，将将将将会会会会进进进进一一一一步步步步促促促促进进进进中中中中国国国国充充充充填填填填技技技技术术术术的的的的发展和推广应用。发展和推广应用。发展和推广应用。发展和推广应用。 结结 束束 语语31优选内容谢谢大家！谢谢大家！32优选内容