充填开采技术

降低充填成本的主要途径
降低充填材料的成本 采用部分充填
一、充填开采技术概述 2、充填开采方法分类
采空区充填
冒落区充填
按充填位置
按充填量
离层区充填 自溜充填
充填 开采
风力充填 机械充填
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按充填动力
按充填物质
水力充填
全部充填 部分充填
水砂充填 矸石充填 膏体充填 高水充填
一、充填开采技术概述 3、充填开采历史
一、充填开采技术概述——充填开采特点
（2）充填材料供需不均衡
例如我国抚顺矿区由于有大量的油页岩的炼油 废渣作为煤矿采空区充填材料，水砂充填采煤方 法被延续应用了几十年。我国新汶矿区，由于有 汶河优质河砂，曾采用河砂作为煤矿采空区充填 材料。然而，上述矿区随着充填材料的枯竭，充 填采煤方法也随着减少或消失。
1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002
某矿区1990-2001年采煤沉陷土地赔偿费
一、充填开采技术概述——充填开采特点
（3）充填成本与采矿效益不均衡
（×10000）元/户
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0 1990
1992
1994
1996
1998
2000
年份（年）
2002
离层区充填
20世纪 80年代
我国首例——抚顺
冒落区充填
主要用于德国、波兰；我国尚处于起步阶段
采空区充填
干式充填 水力充填 膏体、高水、固体废物充填
20世纪 50年代
20世纪 80年代
二、充填开采技术原理
1.充填开采岩层移动与破坏特点 2.充填开采地表沉陷的影响因素 3.充填开采地表沉陷的预计方法
二、充填开采技术原理
煤矿的充填技术必须适应高产高效的发展。但 是目前的充填能力一般小于40m3/h，而一个年产 100万吨的矿井的生产能力超过100 m3/h，因此煤 矿充填技术无法与高产高效采煤技术相匹配。
一、充填开采技术概述——充填开采特点
（1）采煤生产能力与充填生产能力不均衡
例如抚顺老虎台矿采用采空区全部水砂充填采 煤法40余年，为了维持年生产能力300万吨水平， 需22个采煤工作面。而1999年改用综放开采后， 该矿采煤工作面减少到3个，生产准备工作面大幅 度减少，矿井生产能力超过300万吨。由于水砂充 填生产不适应高产高效的采煤工艺，3套充填系统 全部被废弃。
某矿区1990-2001年采煤村庄搬迁费
一、充填开采技术概述——充填开采特点 （3）充填成本与采矿效益不均衡
某矿区采煤沉陷土地赔偿费与充填成本对比
一、充填开采技术概述——充填开采特点 （3）充填成本与采矿效益不均衡
某矿区村庄搬迁费与充填采煤成本对比
一、充填开采技术概述——充填开采特点 （3）充填成本与采矿效益不均衡
1、充填开采岩层移动与破坏特点
（1）采空区充填可以有效缓解采煤引起的矿山压力 显现
采空区充填可以有效改变煤体、围岩的受力状态， 将其所受的采动压力由四周煤岩体承担改为充填物和 四周煤岩体共同承担，有效分散采动影响压力，减少 应力集中。同时，充填体将承受和转移顶板的大部分 压力，有效抑制顶板下沉和底板隆起。一般情况下， 采用采空区充填的采煤工作面，其初次来压和周期来 压都不明显，有的几乎观测不到，工作面和回采巷道 的矿山压力显著减小。
充填开采的经济核算曲线
一、充填开采技术概述——充填开采特点 （3）充填成本与采矿效益不均衡
充填成本 成 本 费 用
土地费用
年份
充煤填矿开充采填的开经采济的核经算济曲分线析
一、充填开采技术概述——充填开采特点
（3）充填成本与采矿效益不均衡
（×10000）元/亩
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
年份(年)
2 减沉开采技术
2-1 开采引起的地表沉陷规律 2-2 开采沉陷对地面建筑物的影响 2-3 减少开采沉陷影响的技术措施 2-4 条带开采技术 2-5 充填开采技术 2-6 部分充填开采技术
2-5 充填开采技术
一、充填开采技术概述 二、充填开采技术原理 三、水砂充填开采技术 四、膏体充填开采技术 五、矸石直接充填开采 六、高水材料充填开采
一、充填开采技术概述——充填开采特点 （3）充填成本与采矿效益不均衡
充填成本与采矿效益均衡问题就是：充填开 采中因充填而增加的经济效益能否抵消充填成 本？就我国煤矿充填而言，只有当充填成本小 于因开采引起的土地破坏和村庄搬迁赔偿费用 时，充填成本与采矿效益才实现均衡，充填技 术才有生命力，才会在煤矿得到有效应用。
二、充填开采技术原理
1、充填开采岩层移动与破坏特点
（2）采空区充填可以减少采动影响造成的顶板导水 裂隙高度和底板的破坏深度
全部垮落法管理顶板的采煤方式，其上覆岩层遭到 破坏程度随采厚的增加而增加。充填开采的采空区在 充填及时、足量的情况下可以做到不形成垮落带，导 水裂隙带的高度也大大减小。采用全部充填工艺时， 其导水裂隙带高度不足全部垮落法的15%，甚至有时 导水裂隙带不明显。因此，充填开采可以减少因采动 引起的煤层上覆岩层破坏造成的导水裂隙。同样，采 空区全部充填对于煤层底板的破坏程度也大大减轻， 其“下三带”破坏程度比全部垮落法轻很多。
一、充填开采技术概述——充填开采特点
（2）充填材料供需不均衡
寻找丰富低廉的合适充填材料满足回填空间的 要求，是充填开采方法成功应用的一个必要条件 ，这就是充填材料供需均衡问题。
金属矿山采用掘进废石、尾砂（约占矿石开采 量的90%左右）、冶炼炉渣等采矿废弃物作为充 填料，完全解决了充填材料供需均衡的问题。同 金属矿相比，煤矿自身工业废弃物比例小，煤矿 的矸石一般为煤炭开采量的15%左右，采空区全 部充填难以解决充填材料来源困难的问题。因此 ，采空区全部充填采煤技术只局限于在能够在解 决充填材料的矿区使用。
充填作业时空受限 充填范围大
一、充填开采技术概述——充填开采特点
（1）采煤生产能力与充填生产能力不均衡
众所周知，充填开采中，采矿和充填互相制约 ，不继续采矿就无处充填，不充填也就不能采矿 ，使得由采矿和充填这两个作业环节组成的回采 作业大循环共同决定矿井的开采。因此，只有实 现采矿和充填的均衡，充填技术才有生命力，才 会在矿山有效应用。
一、充填开采技术概述
1.煤矿充填开采特点 2.充填开采方法分类 3.国内外煤矿充填开采历史及现状
一、充填开采技术概述
1、充填开采特点
充填开采就是利用外来材料如矸石、 砂、碎石、粉煤灰等物料充填采空区， 达到控制岩层移动及地表沉陷的目的。
采煤生产能力与充填生产能力不均衡
充填开采特点
充填材料供需不均衡 充填成本与采矿效益不均衡