充填采矿法种类

充填采煤法的特点：
充填采煤法是一种采空区岩层控制方法。

其特点是用取自釆场外部的砂、石、矿渣或炉灰等充填材料(简称填料），填满采空区并靠填料的支承作用减少顶板下沉和垮落。

用充填方法控制顶板的釆煤方法统称为充填釆煤法。

各种充填方法的特点：
各种充填采煤方法都有其鲜明的特点，矿井要根据实际情况选择应用，以追求更大的经济效益和社会效益。

固体充填的特点充填材料取自本矿的煤矸石和粉煤灰，不使用水泥等胶结料，价格便宜，配料简单，成木较低，充填体强度较高，充填率较高，可达95%以上，需专门制作充填支架和后输送机；机械化作业,劳动强度低，操作简
单
膏体充填的特点质量浓度高，可达80%以上;料浆基木上不沉淀,不沁水，不离析，降低凝结前的隔离要求，无需复杂的过滤排水设施,节省了排水费用,降低了矿井水的污染;充填休强度较高，易于接顶，有利于作业安全;充填休压缩率低;充填系统复杂，初期投资较高;充填成木较高;设备较多，需要大功率充填泵输送浆休;容易堵管;施工工序复杂。

似膏体自流充填特点浆体流动性好,无需专门泵送，实现了自流充填；料浆充填脱水量小；充填体强度高且消耗水泥量少;施工工艺简单;充填成木较低；质量浓度低于似膏体，脱水量比似膏体大。

高水材料充填的特点充填系统相对简单，无需井上充填站和钻孔，初期投资较低;充填料浆以水为主，输送方便;充填与回釆I互不影响,充填速度快;充填工艺简单，劳动强度低;充填体在干燥环境下易失水粉化；高水衬料配比要求严格;充填材料成本较高，不能消化矿井的煤矸石和粉煤灰。

固体充填，膏体充填和似膏体充填都使用大量的煤矸石，粉
煤灰作为骨料，适于产生大量煤矸石和粉煤灰的矿井；膏体充填
使用了水淬炉渣作为胶结料,适于附近有钢厂的矿井；髙水充填适
于没有矸石粉煤灰,水源充足,地面占地困难的矿井，要求煤层倾角在
15度以上,尤其适于大体积隐蔽空间的充填.。

1.3.3充填采煤方法分类
1.3.3.1根据所用充填材料和输送方式不同，充填采矿法可分三组：
①干式充填法，充填材料为专用露天采石场采出的碎石、露天矿剥离或地下矿采掘的废石等。

经破碎，用机械、人工或风力输送至采场。

②水力充填法，充填材料为砂、碎石、选厂尾砂或炉渣等。

用管道借水力输送至采场。

③胶结充填法，充填材料为水泥等胶凝材料和砂石、炉渣或尾砂等配制的浆状胶结物料，凝固后有一定强度，用管道借水力或机械输送至采场。

干式充填法应用最早，它的生产效率低，劳动强度大，采矿成本高。

1.3.3.2根据采场结构，回采方向和回采工艺：
充填采矿法又可分为上向分层充填法、下向分层充填法、壁式充填法、削壁充填法和方框支架充填法。

从我国煤矿充填法发展过程来看,充填开采可分为传统煤矿充填工艺和现代煤矿充填技术。

传统煤矿采空区充填工艺有以下几种
(1)水力充填—水力充填法是采用水力输送方式,通过充填管路将充填料浆送入采空区进行充填的煤矿采空区充填工艺;
(2)粉煤灰充填;
(3)风力充填—风力充填采煤法是利用压缩空气的风压,将充填材料通过垂直管路输送到井下贮料仓,然后由普通输送机输送到采空区风力充填机,风力充填机利用风压,通过充填管道将充填材料输送到采空区进行充填;
(4)矸石自溜充填工艺是用单轨吊车、齿轨车或卡轨车等新型辅助运输工具把矸石由掘进工作面直接运输、倾卸到采空区。

当煤层倾角较大时,采用矸石自溜充填法对采空区进行充填;
(5)矸石带状充填—矸石带状充填是沿工作面开切眼或推进方向,每隔一定距离垒砌一个矸石带来支撑顶板,以达到减少地表下沉的目的。

现代煤矿充填技术包括以下几种
2.2.1 注浆胶结充填技术
注浆胶结充填技术可分为两种,一种是采空区高浓度浆液充填技术,另一种是离层带注浆技术。

采空区高浓度浆液充填是将膏状的高固低水浆液在地面制备后,用管道输送到
井下工作面,在工作面推进过程中同时充填采空区。

利用冒落带特性,在采空区冒落矸石之间的空隙未被压实之前,由钻孔向离层空间注浆,具有固化功能的细粒级浆体填充离层和冒落空间,在有限的时间内充填材料与冒落矸石胶结后,形成固化体与冒落的岩块共同支撑上覆岩层,发送了采空区上覆岩层的物理力学性质,起到减缓地表变形的作用。

离层带注浆是最近几年研发的一种岩层控制的方法。

其原理为:在一定的地质条件下,开采空间达到一定尺寸时,采空区上覆岩层中断裂带与弯曲带的结合部一定范围内岩层会出现离层,通过地面钻孔向离层带内注入粉煤灰等充填材料,并在岩体中形成一种支撑结构来控制覆岩下沉,进而达到控制地表下沉的目的。

2.2.2 膏体充填技术
膏体充填是在煤层采出后顶板冒落前,将煤矸石、粉煤灰、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,通过泵压或重力作用,经过管道输送到回采工作面,对采空区的一部分空间进行充填,构筑相间的充填条带,靠充填条带支撑覆岩,适时充填采空区的绿色开采技术。

膏体充填分胶结膏体充填、非胶结膏体填。

该充填技术具有高采出率、环保、高安全性、管道运输、材料选择广泛等优点。

应用实例:2007年底新汶矿业集团孙村煤矿21101工作面采用了仰斜膏体充填开采技术。

新汶矿业集团孙村矿采用2套充填系统联合运用, 其一,主要应用膏体充填,其二辅以矸石充填,达到矸石不上井。

2.2.3 超高水材料充填技术
超高水材料充填技术采用由中国矿业大学研制的ZKD型高水速凝充填材料(该材料由A、B料和A-A、B-B添加剂构成。

该材料掺水量较高,可达95%以上,大大减少了固体粉料用量)作为理想的充填材料。

并采用水力泵送、挂包充填。

其基本工艺流程如下:制作高水速凝充填材料,将材料送至泵,然后由泵送进行充填,随时监控充填情况。

冀中能源集团邯郸矿业陶一矿运用高水材料充填技术进行采空区充填,已成功采出压煤20余万t。

2.2.4 煤矿似膏体充填技术
煤矿似膏体充填技术是利用全砂土固结材料(选用工业废渣,如沸腾炉渣、钢渣、高炉水淬矿渣,再加入适量天然矿物及化学激发剂,经磨细、均化等工艺,制成的
一种粉状物料)做胶结剂,工业垃圾或河砂等作骨料,骨料中配以15%～30%的细粒级砂(-37μm),制成重量浓度为74%～76%,外观近似膏体一样的浆体(称之为“似膏体”)进行充填,称为“似膏体充填”。

似膏体充填料浆既具有水力充填料浆良好的流动性,又具有膏体充填强度高、井下不脱水的优点,是现代煤矿采空区充填的理想方法之一。

通过煤矿似膏体充填技术的试验,煤矿似膏体充填技术改善了井下的采矿作业环境;降低了充填采矿费用;提高了充填采矿生产效率;提升了安全采矿水平:似膏体充填可以有效地控制地压活动,能有效的避免内因火灾的发生。

充填采煤方法的选择原则：
充填采煤方法可分为4种，即自溜充填、机械充填、风力充填和水力充填。

其中，自溜充填只能在急斜煤层中应用。

机械充填所用的设备简单，对充填材料要求不严格，但是充填能力低，充填质量差，在我国没有应用。

风力充填时，充填材料的运输比较简单，适应性强，充填能力大，但对充填材料的要求比较严格，电耗大，管路磨损严重。

这种充填方法在国外有一定的应用，目前我国主要是水力充填方法。

但水力充填法有一些缺点，如：增加了井上充填系统的设备和相应设施，从而增加了建设投资；生产中消耗了大量的材料及充填水，从而大大提高了吨煤成本；充填工艺比较复杂，全部人工操作；工艺落后难以实现机械化，效率低。

因此，目前我国只在某些特殊条件下才使用，如三下开采煤层、特厚煤层以及极易自燃的煤层，才考虑用水力充填法。