充填开采的发展与充填开采防冶水火的实践.pdf

2 0 1 0 年5 月2 0 1 0 全国采矿技术与装备进展年评报告会论文集M a y2 0 1 0充填开采的发展与充填开采防冶水火的实践冯波( 潍坊隆基建材设备制造有限公司，山东临朐县2 6 2 6 0 1 )1充填开采的发展应用随着社会经济的飞速发展，能源工业不断壮大，煤炭的产量与需求日益巨增，但煤炭资源作为一种不可再生的资源确逐年减少以及各种非法小煤窑的长期破坏式开采，造成了可连续开采的煤矿资源日益减少面对国内市场煤炭资源的紧缺和煤炭价格的大幅上涨，对采区的遗留煤炭资源进行回收，及“三下”压煤的解放就显得尤为重要!我国煤矿“三下”( 建筑物下、铁路下、水体下简称“三下”) 积压了大量的煤炭资源在煤田开采中的“三下”压煤储量直接影响矿井接替，缩短矿井服务年限而且我国开采的方法是以壁式体系采煤法与柱式体系采煤法为主无论是哪种开采方式，都需要预留大量的煤柱，起支护巷道的作用而煤柱的损失在当前可开采煤炭资源损失中占有很大的比重根据有关资料表明对国有重点煤矿的统计，全国压煤量约1 3 7 ．9 亿t ，其中建筑物下压煤为8 7 ．6亿t 村庄下压煤又占建筑物下压煤的6 0 ％随着社会经济发展，村镇规模不断扩大．新矿区和新井田的建设，实际压煤量远高于这一数字。

主要产煤省如山东、江苏、安徽、河南、河北等省，多数矿区( 井)地处平原，人口密度大，村庄密集，村庄压煤比重较大，有的矿区或井田村庄压煤量占总储量的7 0 ％以上，有的新建井田投产( 首采面) 即遇到村庄下压煤开采问题一方面，随着国家工业建设的发展，“三下”压煤量在不断增加；另一方面，随着矿井开采，矿井资源在逐年减少老矿区如不进行“三下”开采，尤其是村庄下采煤，将面临矿井关闭的局面；新矿区如不从可持续发展的战略高度进行统筹规划、协调“三下”压煤开采问题，就很难保证矿区的可持续发展因此，有些矿区“三下”压煤及其开采逐渐成为突出问题例如国内某些煤矿企业或地区的压煤资料显示：辽宁抚顺市区压煤两亿多吨；京山线横贯开平煤田压煤近七亿t ，仅唐山矿井田范围内压煤就达一亿五千万吨；山东和江苏交界处的微山湖压煤也在七亿吨左右；以平煤股份十二矿剩余可采储量仅2 8 9 4万t ，而工业广场、风井和村庄压煤就有1 2 0 0 万t 山东肥城矿业集团的曹庄煤矿“三下”压煤与受水威胁约占煤储量的8 5 ％以上严重制约了企业生存与发展我国煤矿传统“三下”开采有离层注浆、条带式开采，其中离层注浆不能有效控制地表下沉，成本高，效率低；条带式开采，资源回收率低，一般不超过5 0 ％，资源浪费严重。

因此．最近2 0 ，3 0 年来，充填采矿法在世界范围’?内得到了越来越广泛的使用这一方面是地下开采深度逐步增加对维护矿山和采场稳定的需要，另一面是提高自然资源回收率和环境保护的需要而促成的．：·经过对国内煤矿行业的近期分析，充填综合采矿法是在国内外高效率综合开采的重要发展途径也是最适宜国内煤矿行业最佳途径其安全性高、回采率高、对地表生态环境破坏较小，等一系列不可替代的优点采用充填综合采煤法，是比较理想的无废采矿模式，是提高煤矿的回采率，减少贫化率，充分利用煤炭资源，有效控制地压、防止内因火灾和可在“三下”开采及防冶水等诸多优点!‘特别提到的是：对于国内大多数煤矿企业“三下”压煤现状，不仅会造成大量煤炭资源的浪费，而且会急剧缩短矿井的服务年限采用充填综合开采技术，突破了原煤开采的禁区，更为对于老煤矿企业注入新的活力! 也为广大的矿业公司指定新的发展道路! 这不仅仅是单纯的一项技术，更重要的是在于这项技术的社会效益、经济效益和环境效益太大了，这是煤炭开采技术的一项革命! 更是老型煤矿起死回生的重要一筹!煤矿充填开采技术是开采“三下”压煤的根本7 6冯波：充填开采的发展与充填开采防冶水火的实践会议论文集途径是提高煤矿开采安全可靠性的一项革命性举措，这必将带来我国采矿技术的一次革命，同时为矿山开采出矸石( 废石) 、解决矸石山( 废石) 污染及安全处理城市固体垃圾提供了一个新途径12 充填开采迫在眉梢充填采矿技术的优势凸现。

充填开采迫在眉梢! 我国煤矿“三下”( 建筑物下、铁路下、水体下)压煤比较普遍，据对国有重点煤矿的统计，全国压煤量约1 3 7 ．9 亿t ，其中建筑物下压煤为8 7 ．6 亿t ，村庄下压煤又占建筑物下压煤的6 0 ％随着社会经济发展，村镇规模不断扩大，新矿区和新井田的建设，实际压煤量远高于这一数字主要产煤省如山东、江苏、安徽、河南、河北等省，多数矿区( 井) 地处平原，入口密度大，村庄密集，村庄压煤比重较大，有的矿区或井田村庄压煤量占总储量的7 0 ％，有的新建井田投产( 首采面) 即遇到村庄下压煤开采问题一方面，随着国家工业建设的发展，“三下”压煤量在不断增加；另一方面，随着矿井开采，矿井资源在逐年减少老矿区如不进行“三下”开采，尤其是村庄下采煤，将面临矿井关闭的局面；新矿区如不从可持续发展的战略高度进行统筹规划、协调“三下”压煤开采问题，就很难保证矿区的可持续发展因此，有些矿区“三下”压煤及其开采逐渐成为突出问题更有部分矿业已经到了破产或破产边缘随着煤的储量的减少与采煤行业的发展，大部分煤矿企业将“三下”压煤列入了可采储量，采矿也向更深部发展，地温、地压不断增加，环境保护的日趋严格。

哪么，充填采矿技术此时的优势就更是得以凸现了与其他采矿方法相比，充填采矿法有提高煤炭回采率、减少贫化率、充分利用现有资源、有效地控制地压和地表塌陷、优化矿区周围环境、并更能有效的防止内因火灾等!由其是在水体下与地下水文复杂的条件下进行充填开采，利用采空区充填能够减小矿压及对底板的破坏深度，从而对水害治理起到关键性作用这也是我们潍坊隆基公司与肥城矿业集团曹庄煤矿在国内首例尝试采用充填技术解决矿井防治水问题我们相信，其防冶水的效果将会得到显著的表现煤矿充填开采技术是开采“三下”压煤的根本途径，利用充填开采来解决矿井防冶水、矿井防火等各项方面将会得到充分发展充填开采不仅仅是解决“三下”压煤，同时也是提高煤矿开采安全可靠性的一项革命性举措! 我们相信在国内国际矿业开采中．充填开采将进一步的得到推广与应用13 充填开采防冶水简析以上我们谈到了充填开采对于“三下”压煤的重要性但水体下开采对于充填所达到的设计标准的要求至关重要我们现以曹庄煤矿承压水体上采煤充填工程为例：此项目工程由我公司进行地面站的总体设计与总承包：肥城老区为大水矿区，历史上曾多次突水事故，曹庄煤矿井田位于肥城煤田的东部，属于水文地质条件复杂型矿井，曹庄煤矿于1 9 5 8 年1 2 月份动工，1 9 6 5 年投产，矿井设计生产能力6 0 万t ，服务年限6 4a ，2 0 0 6 年核定生产能力1 2 0 万t ，主要生产水平有一1 2 0I n ，一2 8 0m 水平，延深一4 8 0m 水平，开拓方式为六井、多水平，主要贯穿石门，采用上下山开拓，可采煤层为1 ，3 ，7 ，8 ，9 ，1 0 煤层。

截止2 0 0 9 年底矿井剩余可采储量为2 1 1 8 ．7 万t ，其中受水威胁储量为1 6 3 7 ．6 万t ，是矿井可采储量的7 7 ．3 ％随矿井开采水平的延伸及服务年限的延长，受水威胁煤量比例逐年增加，受水威胁程度也愈加严重，现有的防冶水措施已经不能完全适应深部复杂的水文地质条件，因此探索新的防治水技术迫在眉梢经过调研，曹庄煤矿与潍坊隆基建材设备制造有限公司，借鉴“三下”充填开采技术工艺，利用采空区充填能够减小矿压及对底板的破坏深度，从而对水害洽理起到关键性作用这也是我们潍坊隆基公司与曹庄煤矿在国内首例尝试用充填技术解决矿井防治水问题该区地处肥城煤井田西深部的倾伏向斜区域，煤层倾角平均为1 4 0 ，回采标高一3 7 0m 至一4 4 0m ，严重受水威胁的煤8 层平均厚1 ．8 0n l ，工作面倾斜长5 0 0m ，采高1 ．8 0n l ，面长1 8 0i n ，储量2 l 万t ，工作面对拉布置，仰斜连续回采，充填能力达到9 0 一1 1 01 3 1 3 ／h 该项充填开采主要是减小矿压对底板的破坏深度，解放受水威胁煤层，同时又解决了煤矸石地匦堆放对环境的严重污染与占地的难题，有效的还提高了煤炭资源回收率，符合国家经济产业政策，经济、社会双层效益显著!该项目于2 0 1 0 年4 月份开始动工，以粉碎矸石l 下转第8 4 页}8 4胡责* ：《* 蚪十犀P 镕女±目￡* 降t # 女贫m # # 日女Ⅸ§记女i ￡中段的5 1 2 9 ，5 6 3 6 等几1 个矿块的实践，表明丹区回采、预切顶留矿全两溘在圊采缓倾斜中厚矿体时具有安全、易j 工人掌握，材料消耗少、采切比小、成本低，损失和贫化指标低等很多优点。

已成为公司 的主要采矿方法具体技术指标见表2 表2 技术经济指标5 实际应用结论( 1 ) 近} 年的生产实际表明，采用分区、预切顶留矿全面法圊采缓倾斜中厚矿体是合适的．射下掌握、成本低且安全的 2 ) 同带底部结构的浅孔窖矿法、阶段矿痔法相比具有采切比小，同秉准备时间短，切巷施[ 就呵( 上接第％页)为充填制料，加^ 耪煤灰、水泥、添加剂，按比例制备成为混合允填料，经地面立孔、井下输浆管路送蔓升下采空厩，实现矸石克填，进行置换煤预I | 2 0 1 0 年6 月底投人运行该工程项目总投资约2 0 0 0 万元，整个项日采闩j 全自动D C $ 集敞式控制系统町以远程自动进行克填料的制备与管理此充填开采技术防冶水的实施，对曹庄煤矿8 1 0 0 6 工作面进行试验，成功后将在全囊团公刘内应用，并进行全国范围推广’以供矿．损失贫化低特别是对矿块的地质资料要求低，只要穿脉地质素描作完．就可以施工切巷采准工程 3 ) 该法适宜矿体倾角变化小．顶板稳固的矿 体对于倾角变化大，特月惺下陡t 缓，上部耙矿困难的矿伴及顶板节理裂隙发育、成层冒落的矿体还有待进·步的研究 4 ) r 部回采时通风效果不是太好，有待进一步改善。

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