充填介绍PPT课件
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平煤十二矿劳动组织循环
16
普采面矸石充填
矸石经矿车、皮带等进入普采工作面，依靠矸石充填 机充填到采空区。
充 填 系 统
17
用竹笆将回采工作面与有 支柱支撑的采空区分隔开 来
用矸石充填机向封闭后空 间由内向外后退式充填
边充填边撤柱
18
充填巷掘进 矸石充填
5m 5m 15m
巷式充填
19
充填巷采留尺寸的确定
工作面设备布置图
A—A
多多孔孔底底卸 卸式 式刮 刮板 板输输送送机机
D—D B—B
D
D
上 上顺 顺槽 槽
采采煤煤机机 刮刮板 板输 输送 送机机
A
矸矸 石石 转转载载机机
B
B A
13
充填工艺
充填工作在完成一刀采煤工作后进行，停止所有采煤工序 ，将支架移直后，调整好充填支架后部充填开采输送机， 依次开动工作面多孔底卸式输送机、充填物料转载输送机 、运矸带式输送机等设备，进行采空区充填。
概念：采煤之后，及时用矸石、砂等材料将采空区充填， 依靠充填体支撑上覆岩层，减少覆岩垮落和变形。
目的： 1）控制岩层移动与地表沉陷，解放“三下”（建筑物 下、铁路下和水体下）压煤； 2）处理固体废弃物
充填开采作为煤矿绿色开采技术体系之一，是21世纪解决 “三下”采煤最具发展前途的核心技术。
6
充填材料制备 充填材料输送 采空区充填
4
1 研究背景
❖ 我国煤炭开发中的资源与环境问题十 分突出，严重制约了煤炭的科学开采
由于“三下”压煤等原因，我国的煤 炭资源采出率较低，不到40%，先进 国家高达60%
每年因开采煤炭新增破坏耕地约7万 公顷，排放矿井水超过80亿吨
现有矸石山堆积量超过55亿吨，占地 超过15000公顷
5
1.1 煤矿充填开采概况
9
1.2 充填开采的分类
按充填材料形式： 固体、膏体、高水 按充填开采工艺： 综采、普采、刀柱（连采、巷采） 按充填材料是否添加胶结材料： 非胶结充填和胶结充填 充填材料输送方式： 皮带输送、管路泵送、管路自流
10
1.2.1 固体充填
固体充填采煤总体技术框架
矸石分选与输送
井下 地面
掘进矸石
7
充填开采与垮落法开采覆岩破坏状态
垮落法开采：按照煤层上方岩层的破坏程度，从下到上分为 垮落带、裂隙带和弯曲下沉带。
充填开采：顶板一般不会出现垮落，仅会形成裂隙带和弯曲 下沉带，工作面也不会出现明显的初次来压和周期来压现象
垮落法开采
充填开采
8
煤矿充填开采的发展历史
世界上有记载有计划的充填采煤已经有100多年的发展历 史，波兰、德国、法国等煤矿都曾应用过充填采煤法。
充填巷尺寸 结合掘进机（或连采机）性能和支护难易程度，
设计充填巷宽度为4.0~6.0m，远小于采深的四分之一，是 可靠的，能确保地面建构筑物安全。 隔离煤柱宽度
隔离煤柱的合理留设，可使这些煤柱（或连同充 填体一起）具有足够的稳定性，能长期地支撑上覆岩层， 维护地表稳定而不塌陷。为了保证煤柱具有足够的强度， 必须满足煤柱承载的稳定性系数。一般为4.0~6.0m。
煤矿充填开采技术
开采设计事业部
1
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2
1.充填开采技术的发展现状
提纲
2.我单位充填开采技术研究进展
3.充填开采技术的发展方向
3
1 煤矿充填开采技术的发展现状
概况 工艺系统 岩层移动控制效果 充填开采的效益
煤矸石 粉煤灰 专用胶结料
Rc8h ≥ 0.1~0.2 MPa
水
Rc28 d≥ 1.0~1.5 MPa。
（5）矸石粒径
（最大粒度） ≤25 mm，
其中≤5 mm部分占35%~45%。
8701180 kg/m3； 300~400 kg/m3； 100120 kg/m3； 495370 kg/m3。
25
膏体充填系统示意图
矸石山
前装机
矸石料仓
称料皮带
称料斗 高速搅拌桶
缓冲斗 破碎机
混凝土强制搅拌机
KOS充填泵
清管器 流量计 浓度计 压力计
粉煤灰仓
管路转换阀 沉淀池
胶结料仓
潜水泵
充填钻孔
备用钻孔
充填工作面
A
A
截止转换阀
A-A 截止阀
管路转换阀
充填孔底硐室
26
充填站
岱庄矿充填站
矸石 膏体
粉煤灰
胶凝材料
水
膏体充填材料可理解为一种利 用矸石、尾砂、劣质土或风积砂 等制作的，适合管道输送的、低 成本特殊 “混凝土”或“砂浆”。
24
膏体材料应满足的性能要求
（1）坍落度
≥180~220 mm（流动性）
（2）可泵送时间
≥ 2~4 h（时间流动性） （3）静置泌水率 ≤3 %~5%（稳定性） （4）单轴抗压强度（强度）
20
巷式充填开采工艺流程
矸石矿车
上部车场 翻车机
破碎机 矸石仓
给料机
皮带输送机
矸石充填巷
充填机
21
矸石充填机
充填能力: 300t/h 巷道高度范围 3.5~7m 巷道宽度范围 3~5.5m 巷道倾角 -6°~ +16° 物料粒度 ≤250mm
22
邢东矿巷式充填开采工程平面图
23
1.3 膏体充填
我国煤矿在20世纪70~80年代曾进行了多个充填开采的实 践，如抚顺胜利矿利用密实水砂充填进行城市下巨厚煤层 开采、广州二矿矸石自溜充填等，取得了较好的效果。
进入新世纪，煤矿充填技术在不断改进和完善过程中得到 进一步发展。特别是近年来，先后在济宁、淄博、新汶、 峰峰、邢台、焦作、鹤壁等煤矿区近20个矿得到成功试验 与应用，取得了显著的经济和社会效益。
井
下
煤流矸石
分 矸
系
统
老矸石山
投
料
系
固体废物
统
井 下 矸 石 仓
井 下 矸 石 运 输
固体充填技术
综采矸石充填 普采矸石充填 巷采矸石充填
11
工艺流程：
矸石山矸石 投料井
掘进矸石
采区矸石仓 工作面顺槽 充填采煤工作面
综采面矸石充填
12
C
C
C—C
下下顺 顺槽 槽 转 转载 载机 机
破 破碎 碎机 机 充 充填 填支 支架架
14
一、固体充填开采液压支架研制历程
(a) 第一代固体充填采煤液压支架
(b) 第二代固体充填采煤液压支架
(c) 第三代固体充填采煤液压支架
(d) 第四代固体充填采煤液压支架
综合机械化固体充填采煤的四代液压支架
15
综采矸石充填面斜长一般100m左右。根据工作面条件和 技术熟练程度，每天割3~6刀煤，充填矸石1000~2000t， 采煤能力最大60~70万t/a。
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普采面矸石充填
矸石经矿车、皮带等进入普采工作面，依靠矸石充填 机充填到采空区。
充 填 系 统
17
用竹笆将回采工作面与有 支柱支撑的采空区分隔开 来
用矸石充填机向封闭后空 间由内向外后退式充填
边充填边撤柱
18
充填巷掘进 矸石充填
5m 5m 15m
巷式充填
19
充填巷采留尺寸的确定
工作面设备布置图
A—A
多多孔孔底底卸 卸式 式刮 刮板 板输输送送机机
D—D B—B
D
D
上 上顺 顺槽 槽
采采煤煤机机 刮刮板 板输 输送 送机机
A
矸矸 石石 转转载载机机
B
B A
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充填工艺
充填工作在完成一刀采煤工作后进行，停止所有采煤工序 ，将支架移直后，调整好充填支架后部充填开采输送机， 依次开动工作面多孔底卸式输送机、充填物料转载输送机 、运矸带式输送机等设备，进行采空区充填。
概念：采煤之后，及时用矸石、砂等材料将采空区充填， 依靠充填体支撑上覆岩层，减少覆岩垮落和变形。
目的： 1）控制岩层移动与地表沉陷，解放“三下”（建筑物 下、铁路下和水体下）压煤； 2）处理固体废弃物
充填开采作为煤矿绿色开采技术体系之一，是21世纪解决 “三下”采煤最具发展前途的核心技术。
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充填材料制备 充填材料输送 采空区充填
4
1 研究背景
❖ 我国煤炭开发中的资源与环境问题十 分突出，严重制约了煤炭的科学开采
由于“三下”压煤等原因，我国的煤 炭资源采出率较低，不到40%，先进 国家高达60%
每年因开采煤炭新增破坏耕地约7万 公顷，排放矿井水超过80亿吨
现有矸石山堆积量超过55亿吨，占地 超过15000公顷
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1.1 煤矿充填开采概况
9
1.2 充填开采的分类
按充填材料形式： 固体、膏体、高水 按充填开采工艺： 综采、普采、刀柱（连采、巷采） 按充填材料是否添加胶结材料： 非胶结充填和胶结充填 充填材料输送方式： 皮带输送、管路泵送、管路自流
10
1.2.1 固体充填
固体充填采煤总体技术框架
矸石分选与输送
井下 地面
掘进矸石
7
充填开采与垮落法开采覆岩破坏状态
垮落法开采：按照煤层上方岩层的破坏程度，从下到上分为 垮落带、裂隙带和弯曲下沉带。
充填开采：顶板一般不会出现垮落，仅会形成裂隙带和弯曲 下沉带，工作面也不会出现明显的初次来压和周期来压现象
垮落法开采
充填开采
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煤矿充填开采的发展历史
世界上有记载有计划的充填采煤已经有100多年的发展历 史，波兰、德国、法国等煤矿都曾应用过充填采煤法。
充填巷尺寸 结合掘进机（或连采机）性能和支护难易程度，
设计充填巷宽度为4.0~6.0m，远小于采深的四分之一，是 可靠的，能确保地面建构筑物安全。 隔离煤柱宽度
隔离煤柱的合理留设，可使这些煤柱（或连同充 填体一起）具有足够的稳定性，能长期地支撑上覆岩层， 维护地表稳定而不塌陷。为了保证煤柱具有足够的强度， 必须满足煤柱承载的稳定性系数。一般为4.0~6.0m。
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1.充填开采技术的发展现状
提纲
2.我单位充填开采技术研究进展
3.充填开采技术的发展方向
3
1 煤矿充填开采技术的发展现状
概况 工艺系统 岩层移动控制效果 充填开采的效益
煤矸石 粉煤灰 专用胶结料
Rc8h ≥ 0.1~0.2 MPa
水
Rc28 d≥ 1.0~1.5 MPa。
（5）矸石粒径
（最大粒度） ≤25 mm，
其中≤5 mm部分占35%~45%。
8701180 kg/m3； 300~400 kg/m3； 100120 kg/m3； 495370 kg/m3。
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膏体充填系统示意图
矸石山
前装机
矸石料仓
称料皮带
称料斗 高速搅拌桶
缓冲斗 破碎机
混凝土强制搅拌机
KOS充填泵
清管器 流量计 浓度计 压力计
粉煤灰仓
管路转换阀 沉淀池
胶结料仓
潜水泵
充填钻孔
备用钻孔
充填工作面
A
A
截止转换阀
A-A 截止阀
管路转换阀
充填孔底硐室
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充填站
岱庄矿充填站
矸石 膏体
粉煤灰
胶凝材料
水
膏体充填材料可理解为一种利 用矸石、尾砂、劣质土或风积砂 等制作的，适合管道输送的、低 成本特殊 “混凝土”或“砂浆”。
24
膏体材料应满足的性能要求
（1）坍落度
≥180~220 mm（流动性）
（2）可泵送时间
≥ 2~4 h（时间流动性） （3）静置泌水率 ≤3 %~5%（稳定性） （4）单轴抗压强度（强度）
20
巷式充填开采工艺流程
矸石矿车
上部车场 翻车机
破碎机 矸石仓
给料机
皮带输送机
矸石充填巷
充填机
21
矸石充填机
充填能力: 300t/h 巷道高度范围 3.5~7m 巷道宽度范围 3~5.5m 巷道倾角 -6°~ +16° 物料粒度 ≤250mm
22
邢东矿巷式充填开采工程平面图
23
1.3 膏体充填
我国煤矿在20世纪70~80年代曾进行了多个充填开采的实 践，如抚顺胜利矿利用密实水砂充填进行城市下巨厚煤层 开采、广州二矿矸石自溜充填等，取得了较好的效果。
进入新世纪，煤矿充填技术在不断改进和完善过程中得到 进一步发展。特别是近年来，先后在济宁、淄博、新汶、 峰峰、邢台、焦作、鹤壁等煤矿区近20个矿得到成功试验 与应用，取得了显著的经济和社会效益。
井
下
煤流矸石
分 矸
系
统
老矸石山
投
料
系
固体废物
统
井 下 矸 石 仓
井 下 矸 石 运 输
固体充填技术
综采矸石充填 普采矸石充填 巷采矸石充填
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工艺流程：
矸石山矸石 投料井
掘进矸石
采区矸石仓 工作面顺槽 充填采煤工作面
综采面矸石充填
12
C
C
C—C
下下顺 顺槽 槽 转 转载 载机 机
破 破碎 碎机 机 充 充填 填支 支架架
14
一、固体充填开采液压支架研制历程
(a) 第一代固体充填采煤液压支架
(b) 第二代固体充填采煤液压支架
(c) 第三代固体充填采煤液压支架
(d) 第四代固体充填采煤液压支架
综合机械化固体充填采煤的四代液压支架
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综采矸石充填面斜长一般100m左右。根据工作面条件和 技术熟练程度，每天割3~6刀煤，充填矸石1000~2000t， 采煤能力最大60~70万t/a。