矸石充填开采项目简介(new)

矸石充填开采技术项目简介

中国矿业大学

二O 一O 年二月

目录

1 工程背景........................................................................................................................... .-

2 -

2 矸石充填开采技术总体思路.............................................................................................-

3 -

3 井下分矸与投料系统简述.................................................................................................- 3 - 3 固体充填采煤技术............................................................................................................- 6 -

3.1 掘巷充填采煤技术...................................................................................................- 6 -

3.2 长壁普采（或炮采）充填采煤技术.......................................................................- 8 -

3.3 长壁综采充填采煤技术.........................................................................................- 10 -

1 工程背景

温家宝总理在《政府工作报告》中将资源和环境问题提到了十分重要的位置。针对我国煤炭开采过程中存在的资源与环境问题，解决采煤过程中的土地资源、煤矸石资源等问题刻不容缓。

我国目前每年由于煤炭开采塌陷土地面积约4 万公顷，受煤炭开采影响下沉的土地面积约60 万公顷，直接经济损失约20 亿元。煤矿开采造成的土地破坏不仅使农民失去赖以生存的土地，而且还导致了一系列严重的社会与生态环境问题。

此外，我国目前全国历年累计堆放的煤矸石约45 亿t，规模较大的矸石山有1600 多座，占用土地约1.5 万公顷，而且堆积量每年还以1.5~2.0 亿t 的速度增加。同时，煤矿区自备电厂生产中排放大量粉煤灰，历年排放达到5 亿t 以上，且每年新增5~7 千万t。排放矸石、粉煤灰等固体废弃物对人类的生存环境和条件带来很大的威胁与危害。

由此可知，研发一种解决“三下”压煤规模性开采及消除矸石、粉煤灰的排放带来的环境污染等问题的开采技术，实现矿区绿色开采及可持续发展是矿区亟待解决的重大科学与工程技术难题。

中国矿业大学缪协兴教授为首的固体物充填采煤技术研究课题组实施科技创新，研发出多种充填开采法，将矸石或其它固体废物充填至采空区，减轻开采引起的塌陷，同时进行土地复垦。固体物充填采煤技术研究课题组依托中国矿业大学，旨在研究矸石、粉煤灰、黄土等固体物的处理及“三下”煤柱、条采煤柱等的开采技术。在以缪协兴教授为首的课题组成员中，凝聚了包括教授、博士在内的三十多位高级科研人员，专业涵盖了采矿、地质、力学、机械、测量等，长期以来一直从事煤矿开采技术的研究，课题组先后致力研究和推广的充填开采技术有，掘巷充填技术、长壁面普采（或炮采）充填采煤技术、长壁矸石充填综采技术。实现矸石采空区充填机械化和规模化，促使充填开采效率和效果的显著提高，将井下掘进、分选等矸石通过矸石运输系统，运输到矸石充填综采工作面，进行采空区充填，实现矸石不出井和煤炭开采。

置换 煤炭 充填采煤液压支架

与配套设备

充填采煤工艺

掘进矸石

长壁综采 充填采煤技术

矸石与膏体混合充填

井下

开采传统技术 无法回收的煤炭资源

煤流矸石

矸石与固 体废物

井下分矸系统

岩层移动与地表沉陷控制

井下 运矸系统

置换 “三 下” 压煤和永久煤柱

充 填 抛 矸 机 实现资源的 循环利用

充填采煤工艺

老矸石山

长壁普采或炮采充填采煤技术

地面

投料系统

矸石与膏体混合充填

岩层移动与地表沉陷控制

保护矿区环境

固体废物

巷 充 抛 矸 机

掘巷充填技术

围岩变形与岩层移动

控制技术

回收煤炭

实施

效果

置换煤炭

充填采煤核心技术

矸石分选与运输核心技术

固体充填物

2 矸石充填开采技术总体思路

中国矿业大学缪协兴教授为首的固体物充填采煤技术研究课题组实施科技创新， 研发出多种矸石等固体物料充填开采技术，其总体技术思路如图 2-1 所示。

图 2-1 矸石充填开采技术路线图

3 井下分矸与投料系统简述

矸石的来源主要包括地面矸石和井下矸石，中国矿业大学固体充填开采课题组针对地面矸石等固体废弃物研发了的直接投料系统与旋转托盘式固体物料输送系统，以及针对井下掘进矸石、断层矸石、煤流矸石的井下煤矸分选系统。

（１）固体物料直接投料系统

课题组在调研分析、充分论证的基础上，确定采用垂直投料井输送，由于投料落差在 100~800m 左右，需要对投料井的孔径、料仓、防冲击及料管的耐磨性等方面进行优化设计，研发了固体物料直接投料系统。

1-地面胶带输送机；2-地面料仓A；3-地面料仓B；4-投料厂房；5-投料孔；

6-锥型缓冲器；7-储料仓；8-给料机；9-井下胶带输送机

图3-2 固体物料直接投料系统设备布置图

（2）旋转托盘式固体物料输送系统

固体充填材料通过旋转托盘式固体物料输送系统可以运输至井下，再通过胶带输送机运送至充填开采工作面进行充填，采用轮式投料系统将固体充填材料从地面输送至井下的工艺流程为：地面固体充填物通过地面胶带输送机输送至投料井内，固体充填物料下落至轮式投料机上的弧形导料板，当弧形导料板运行至投料孔下部时，随着投料机的旋转，固体充填物料在投料孔下部实现翻转卸料，物料将落入50m 深的储料仓内，在充填开采工作面需要充填物料时，将投料井下口的给料机打开送料。设计的轮式投料系统布置的示意图如图3-5 所示。

矸石来源分析

全岩巷矸石 地质 构造带掘进面硐室贮矸

半煤 岩巷掘进煤矸分采分运

采区 煤矸初次重力分选

井底 煤矸二次射线分选

矸石充填综采置换煤技术

工艺设计与优化工业性试验

煤流矸石

半煤岩巷矸石 工作面 1-地面胶带输送机；2-地面料仓 A ；3-地面料仓 B ；4-投料厂房；5-轮式投料机；

6-弧形导料板；7-储料仓；8-给料机；9-井下胶带输送机

图 3-5 旋转托盘式固体物料输送系统布置示意图

（3）井下煤矸分选系统

井下矸石主要包括岩巷掘进矸石、断层矸石、煤层夹矸等，为了提高原煤质量及矿井的实际提升能力，通过设计井下煤矸分选技术（包括工作面煤矸分采分运技术、预掘巷断层矸石处理技术、非常规断面避矸技术等）和系统（工作面矸石初选系统、重力二次分选系统等）及相关分选设备，实现约 70%矸石井下分选在工作面采空区充填，并保证地表建筑物的安全正常使用，井下煤矸分选充填技术思路如图 3-2 所示。

煤 断 其 层 层 它 夹 矸 矸 矸

石

石

工作

面煤

预掘

工作

矸分 巷无 面托 采分

矸石 复合 运采

工作 顶板 空区

面过 回采 充填

断层 工艺

技术

技术

图 3-2 井下煤矸分选充填技术思路

3 固体充填采煤技术

3.1 掘巷充填采煤技术

掘巷充填采煤技术是以岩巷、半煤岩巷掘进过程产生的矸石或者煤流中的矸石等固体充填材料作为充填材料，通过在工广煤柱、条带开采留设的煤柱中布置充填巷，在充填巷掘出后利用矸石充填输送机将矸石充填于充填巷，以通过构筑充填体达到置换出煤炭资源、控制地表沉陷、实现矸石不上井的目的。

（1）关键设备

掘巷充填采煤技术实现矸石充填置换煤柱的目标，要有一整套能适应充填巷道的设备，尽可能的实现机械化，提高充填速度及充填效果。充填设备要和矸石输送装置可靠配套，在充填部退移后，应能使整套装备通过自动调整，始终保持正常工作，或在简单的手动调整后，能使整套装备迅速恢复工作。

掘巷充填采煤技术中主要的设备有矸石充填输送机以及机尾驱动式矸石胶带输送机，分别如图3-1、3-2 所示。

图3-1 矸石充填输送机图3-2 机尾驱动式矸石胶带输送机

（2）掘巷充填工艺

充填巷的布置首先要根据充填区域的地质条件，合理地设计充填巷的尺寸、充填巷的掘充填顺序、以及在条带煤柱或工广煤柱中的合理布置位置与布置数量，并确定充填巷合理支护技术方案与充填巷加固技术方案，某矿矸石充填巷布置如图 3 所示。

矸石置换开采的主要流程为：岩巷掘进头产生的矸石→（装车后经各运输巷道）轨道大巷→充填工程上部车场→矸石仓上口→（由推车机、翻车机，经过破碎机把矸石破碎到≤300mm 粒径）矸石仓→给料机→（胶带运输）充填巷迎头→抛矸机→充填巷迎头充填。充填系统的工艺流程如图3-4 所示。

矿山压力与岩层控制模拟试题及答案.

一、名词解释：（每题2分，共20分） 1、矿山压力 2、岩石的孔隙度 3、泊松比 4、流变 5、蠕变 6、原岩应力 7、支承压力 8、回采工作面 9、初次来压 10、砌体梁 二、填空题：（每空1分，共10分） 1、根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为减压区、 和 。 2、根据破断的程度，回采工作面上覆岩层可分为 和 。 3、采空区处理方法有煤柱支撑法， ， 和 。 4、直接顶的完整程度取决于 ， 。 5、初撑力是指 。 三、简答题：（8题任选6题，每题5分，共30分） 1、对原岩应力状态有哪几种假说？ 2、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？ 3、煤层开采后，上覆岩层按破坏方式可以分为哪几个区？ 4、采区平道矿压显现沿走向要经历那几个阶段？ 5、影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？ 6、简述回采工作面支架与围岩关系的特点。 7、简述采区巷道支护的主要形式。 8、什么叫煤矿动压现象？ 四、计算题（每题5分，共10分） 1、某回采工作面煤层采高m ＝2.5m ，直接顶为粘土页岩，其总厚度∑h ＝8m ，直接顶的破碎膨胀系数Kp ＝1.4，试问煤层开采后，破碎的直接顶岩石能否充满采空区？ 2、某矿取页岩岩样3块，作成直径cm 5，长cm 10的标准试件3块，分别做00065,55,45的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应为kN kN kN 65.9126.17、、，求页岩的内聚力C 和内摩擦角 。 五、论述题：（4题任选3题，每题10分，共30分） 1、画出岩体的应力应变全程曲线，并简述该过程。 2、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？它们本质上有什

我国目前煤矿充填开采技术现状概要

综述 我国目前煤矿充填开采技术现状 闫少宏,张华兴 (煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013 [摘要]分析了我国顶板控制方法,提出充填控制方法将是资源与环境友好开采的好途径。 总结了目前我国两类充填方法,一是巷柱式充填法;一是长壁式充填法。认为充填开采要推广须进行部分充填、可控制性下沉理论研究,在减少充填材料消耗的同时,尽可能降低充填工艺对回采的影响,并使地表下沉在合理的范围内,从而为充填设计提供理论指导;同时要研发充填材料与装备,如输送机、充填支架等。 [关键词]充填开采;顶板控制;巷柱式开采;充填支架 [中图分类号]T D823183[文献标识码]A [文章编 号]100626225(20080320001203 St a tus 2quo of F illi n g M i n i n g Technology i n Coa lM i n es of Ch i n a Y AN Shao 2hong,ZHANG Hua 2xing (Coal M ining &Designing B ranch,China Coal Research I nstitute,Beijing 100013,China Abstract:Roof contr ol methods were analyzed and filling contr ol was regarded as a good one for envir on ment in this paper .There are t w o kinds of filling methods in China currently .One is r oad way filling and another is l ong 2wall filling .For popularizati on of filling,Part filling and contr ollable subsidence theory must be researched .I nfluence of filling technique on m ining must be reduced and surface sub

智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案

智慧树知到《矿山压力与岩层控制》章节测试答案绪论 1、采矿工程的力学本质是 A:围岩的破坏及其控制问题 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:围岩的破坏及其控制问题 2、下列不属于矿压引起的事故的是 A:冲击地压 B:冒顶事故 C:透水事故 D:火灾 答案:火灾 3、安全采矿最核心的问题是 A:如何保障采掘空间的安全问题 B:冒顶事故 C:透水事故 D:冲击地压 答案:如何保障采掘空间的安全问题 4、以下属于矿压引起的问题的是 A:巷道冒顶、片帮

B:巷道两帮鼓出 C:巷道顶板移近 D:顶板下沉与支架承载 答案:巷道冒顶、片帮,巷道两帮鼓出,巷道顶板移近,顶板下沉与支架承载5、下列属于有关矿压的理论中属于掩护拱假说的是 A:自然平衡拱假说 B:压力拱假说 C:掩护梁假说 D:铰接岩块假说 答案:自然平衡拱假说,压力拱假说 第一章 1、下列说法错误的是 A:垂直应力都是压应力，且水平应力比垂直应力小得多 B:垂直应力随深度增加呈正比例增加 C:采动前岩层中任何点的垂直平面和水平面上都不存在剪应力分量 D:垂直应力是由水平应力引起的 答案:垂直应力是由水平应力引起的 2、下列不属于矿山压力显现条件的是 A:采动 B:矿山压力作用 C:围岩运动和支架受力 D:基本顶垮落

答案:基本顶垮落 3、下列说法不正确的是 A:矿山压力的存在是可观的、绝对的 B:矿山压力存在于采动空间周围的岩体中 C:矿山压力显现是相对的有条件的 D:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 答案:矿山压力是显现跟矿山压力没有必然联系 4、下列说法正确的是 A:围岩的明显运动是有条件的 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现 C:底板运动压力显现强力的部位一定在应力高峰位置 D:支架明显受力没有条件限制 答案:围岩的明显运动是有条件的 5、下列属于矿山压力的来源的是 A:原始应力场 B:覆盖岩层的重力 C:构造运动的作用力 D:岩体膨胀的作用力 答案:原始应力场,覆盖岩层的重力,构造运动的作用力,岩体膨胀的作用力6、下列说法不正确的是 A:有矿山压力显现一定有矿山压力 B:有矿山压力一定有明显的矿山压力显现

矸石充填开采项目简介(new)

矸石充填开采技术项目简介 中国矿业大学 二O 一O 年二月

目录 1 工程背景........................................................................................................................... .- 2 - 2 矸石充填开采技术总体思路.............................................................................................- 3 - 3 井下分矸与投料系统简述.................................................................................................- 3 - 3 固体充填采煤技术............................................................................................................- 6 - 3.1 掘巷充填采煤技术...................................................................................................- 6 - 3.2 长壁普采（或炮采）充填采煤技术.......................................................................- 8 - 3.3 长壁综采充填采煤技术.........................................................................................- 10 -

矿山压力与岩层控制试题答案

1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响在巷硐周围形成的力。 2、矿山压力显现：由于矿压的影响，而表现出来的一系列有形的变形。 3、矿山压力控制：为使采矿工作正常、安全进行所采取的各种减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的方法 4、原岩应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力。 5、构造应力：由地壳构造运动在岩体中引起的应力。 6构造应力的特点： 构造应力以水平力为主，具有明显的区域性和方向性，其基本特点如下 ①分布不均，在构造区域附近最大； ②水平应力为主，浅部尤为明显； ③具有明显的方向性； ④坚硬岩层中明显，软岩中不明显； 7、圆孔周围的应力场： ①r、t分布与方向角无关，皆为主应力。园孔任一方向应力分布相同； ②围岩内应力大小与弹性常数E、u无关，与距孔边距离有关R t=5r1； ③双向等压时，园孔周边全处于压缩应力状态； ④在园孔内3倍直径以远，应力接近原始应力(影响半径)。 ⑤双向等压园孔应力集中系数最大为2。 8、砌体梁结构 在上覆岩层中存在由断裂岩块组成的“砌体梁”，因岩块相互挤压，形成承载结构。认为： ①上覆岩层可以坚硬岩层为底划分若干组，其上软弱岩层为载荷； ②随着工作面推进上方坚硬岩层断裂形成岩块，岩块间受水平推力成铰接关系； ③铰接岩块在某些条件下可形成平衡体。 9、直接顶岩层破坏离散原因： ①节理裂隙的切割；②初次放顶前直接顶的状态；③支架的影响；④工作面长度短时，⑤直接顶很容易离层；⑥分层工作面； 10、离层原因：直接顶较软，易发生弯曲变形未及时支护或支撑力不足。 11、矿压显现指标： ①顶板下沉S( mm )一般指煤壁到采空区边缘裸露的顶板相对移近量； ②顶板下沉速度V (mm/h )单位时间顶板下沉量； ③支柱变形与折损，观察喷液、下缩J裂、折断等； ④顶板破碎情况，单位面积中顶板冒落面积所占百分比； ⑤局部冒顶，小范围顶板垮落； ⑥大面积冒顶或顶板沿工作面煤壁切落； ⑦支架载荷； 12、支承压力：巷道两侧改变后的切向应力增高部分。 13、极限平衡区：巷道周围处于极限平衡状态的岩体范围。 14、老顶的初次来压：老顶第一次失稳所产生的工作面压力增大的现象。 15、老顶来压步距：由开切眼到初次来压时工作面推进的距离。 16、初次来压特点： ①顶板下沉量增大，支柱载荷突然增大； ②煤壁内支承压力增大，变形与偏帮严重；

井下矸石充填方案

井下矸石充填方案 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.

矸石井下充填方案太原东山李家楼煤业有限公司 2015年7月

矸石井下充填方案 一、矿井基本情况 地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸石处理方法 工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸石井下充填方案 参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。 四、系统布置 在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较： 方案一： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160°方位角沿煤层顶板掘进90m后，改向以70°方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330°方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷—5#充填巷—7#充填巷—9#充填巷—11#充填巷—2#充填巷—4#充填巷—6#充填巷—8#充填巷—10#充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。

矸石充填技术在邢台矿区的实践

矸石充填技术在邢台矿区的实践 摘要:充填开采是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。邢台矿区积极探索、实践煤矸石井下充填开采工艺,既为煤矸石找到了出路,减少地面沉陷,又释放了大量建筑物下煤炭资源,使矿区实现了可持续发展。 关键词:邢台矿区煤矸石充填开采 Practices on mining technology with backfill of coal rejects in Xingtai Mining Area Abstract:Backfilling mining is one of the key technologies of green mining. Carried out positive exploration and practice in Xingtai mining area coal gangue underground filling mining technology ,not only found a new way for using coal gangue, reducing the ground subsidence, but also released large amounts of coal resources under the buildings. It wasto achieve the sustainable development of mining area. Key Woeds:Xingtai Mining Area; coal rejects; mining with backfill 1 邢台矿区简介 邢台矿区位于河北省南部的邢台市、沙河市、内邱县境内,地处太行山与华北平原交界处,属于低山、丘陵、盆地与平原的过渡地带；

采矿与岩层控制工程学报2020年第1期引用格式

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矿山压力与岩层控制部分答案

1-1 5 p1 6 岩石力学P52 2-1 5支承压力与矿山压力的区别。

3-3 6

4 4-1 2. 试分析周期来压的形成原因及表现形式。 形成原因： 随着采煤工作面的推进，在基本顶初次来压以后，裂隙带形成的岩体结构将始终 经历“稳定—失稳—再稳定”的变化，这种变化将呈现周而复始的过程。由于岩体结构的失稳，导致工作面顶板的来压，这种来压将随着工作面的推进而周期性地出现。因此，由于裂隙带岩层周期性失稳而引起的顶板来压现象称之为工作面顶板的周期来压。 表现形式：顶板下沉速度急剧增加；顶板的下沉量变大，支柱所受的载荷普遍增加；有时伴随煤壁片帮、支柱折损、顶板发生台阶下沉等现象。 7

5 5-1 P128采煤工作面支柱的特性有几种？试比较其优缺点？ 答：目前所使用的支柱的工作特性有三种。分别为：急增阻式、微增阻式、恒阻式。 从支柱工作阻力适应顶板压力的特点进行分析，显然，恒阻性能的支柱较为有利。恒阻式：支柱安装后，很快达到工作阻力，随支柱的下缩，工作阻力保持不变。急增阻式性能比较差，可缩量小，初期支撑力低。微增阻式介于恒阻式和急增阻式之间 10P12510 12、简述采场支架与围岩关系特点？P149 答： 1、支架与围岩时相互作用的一对力； 2、支架受力的大小及其在回采工作面分布的规律 与支架性能有关； 3、支架结构及尺寸对顶板压力的影响。 6-1 1 简述岩层移动引起的采动损害与煤岩绿色开采技术体系。 答：岩层移动引起的采动损害是： （1）形成矿山压力显现； （2）形成采动裂隙；（3）岩层移动发展到地表引起地表沉陷 绿色开采技术研究主要针对煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等问题而开展。绿色开采技术主要包括以下内容： （1）水资源保护—形成“保水开采”技术； （2）土地与建筑物保护—形成离层注浆、充填于条带开采技术；

井下矸石充填方案

矸石井下充填方案太原东山李家楼煤业有限公司 2015年7月

矸石井下充填方案 一、矿井基本情况 地面位置：东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸石处理方法 工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸石井下充填方案 参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。 四、系统布置 在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T 矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160。方位角沿煤层顶板掘进90m后，改向以70。方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330。方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷一5#充填巷一7#充填巷一9#充填巷一11#充填巷一2#充填巷一4#充填巷一6#充填巷一8#充填巷一10#充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。 该方案共有充填巷11条，每条充填巷可充填1620m矸石（矸石膨胀系数按 1.8计算，高度按 2.5m计算），这样合计可充填矸石=1620X 11=17820帛矸石。掘进

井下矸石充填方案

矸井下充填案

东山家楼煤业有限公司2015 年7 月

矸井下充填案 一、矿井基本情况 地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸处理法工作面矸通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸井下充填案 参照其他矿井矸井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2# 煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸向充填巷进行充填。 四、系统布置在充填巷安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸充填问题，即将1T 矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更便，现有两个案，做一比较： 案一： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160 °位角沿煤层顶板掘进90m 后，改向以70°位角沿煤层顶板掘进303m 与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330 °位角沿煤层顶板掘进90m 与西轨道大巷贯通，形成1# 充填巷，贯通后立即对1# 充填巷进行密闭，采用跳掘的式进行掘进。顺序为1#充填巷— 3# 充填巷—5# 充填巷—7# 充填巷—9# 充填巷—11# 充填巷—2# 充填巷—4# 充填巷—6# 充填巷—8# 充填巷—10# 充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m 煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m 煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m 煤柱，并充填前一条巷道。 该案共有充填巷11 条，每条充填巷可充填1620m 3矸（矸膨胀系数按1.8

矿山岩层控制

采场顶板支护方法和顶板控制 摘要：在实际生产过程中，工作面常有下述一系列矿山压力现象，并且习惯上用这些现象作为衡量矿山压力显现程度的指标。随着我国各种支护设备的使用，我国煤矿回采开采已进入现代化水平，工作面的推进速度，以及当工作面甩掉这些已发生错动的老顶时，时常发生顶板的周期来压，裂隙带岩层形成的结构将始终经历“稳定—失稳—再稳定”的变化。这种变化将呈现周而复始的过程。回采工作面应用的液压支架主要是由梁与柱组合而成的，不仅能实现支设与回撤的自动化，而且对顶板的管理和维护起到很关键的作用，使工作面推进一系列工序也同时实现了机械化，充分减轻了繁重的体力劳动。 关键词矿山压力回采开采周期来压液压支架顶板管理 一．巷道围岩控制理论与实践的发展 （1）巷道布置改革及无煤柱护巷技术 我国在采准巷道矿压理论指导下，形成了完善的巷道合理布置系统。在分析开采引起的围岩应力重新分部规律的基础上，研究沿空巷道一侧煤柱边缘带的应力重新分部和支架与围岩关系，掌握无煤柱护巷机理，推进无煤柱护巷技术。同时，发展整体浇注式巷旁充填技术，为沿空留巷的扩大应用开辟了广阔前景。 （2）研究巷道支架与围岩关系采用先进支护技术 研究巷道支架的合理性能和结构形式，既能有效地抑制围岩变形，又能与围岩变形相互协调，减少支架损坏和改善巷道维护。为此，

研制了适用于不同条件的U型钢、工字钢结构可缩性支架，完善了辅助配套设施，发展了支架壁后充填。 （3）软岩巷道围岩控制理论与实践的发展 自70年代以来，有计划地开展软岩巷道支护技术科技攻关。对软岩巷道围岩控制的基础理论、软岩的岩性分析及工程地质条件、围岩变形力学机制、巷道支护设计、施工工艺及监测进行全面系统研究。针对软岩的类别和变形力学机制，发展了锚喷网支护技术、U型钢支护壁后充填技术、防治底臌封闭支护技术、围岩爆破卸压和注浆加固技术。 （4）巷道围岩控制设计决策及支护质量与顶板动态监测 依据巷道围岩稳定性分类及巷道支护形式与合理支护参数选择 专家系数，预测巷道围岩稳定性类别、预计围岩移近量、选择支护型式、确定支护参数。实行巷道支护质量与顶板动态全过程监测，通过施工过程中的现场监测、信息反馈、不断修正支护设计和调整支护参数。使巷道围岩控制逐步由经验判断和定性评估向定量分析和科学管理转化。 二．采场上覆岩层活动规律的假说 自从采用长壁工作面开采以来，上覆岩层中是否存在着大结构，以及此结构是什么形式，一直是采矿科学研究的重要课题。 1.压力拱假说

煤矸石充填

煤矸石充填技术方案 一、煤矸石充填意义： ⒈可以实现煤矸石不升井，减少运输费用，减少地面占地和环境污染。 ⒉煤矸石充填采空区实现以矸换煤，可以减少地表下沉，使对土地和建筑物的破坏降到最低，减少赔偿费用。 ⒊煤矸石充填采空区，减少对顶底板破坏，从而减少顶底板水的涌出，降低回采工作面水患威胁、提高回采效率、提高煤质和降低排水费用。 ⒋煤矸石充填采空区，将采空区底板覆盖上密实的充填体，减少瓦斯涌出，保证回采快速、安全。 ⒌煤矸石充填采空区，将靠近留巷段的采空区充实，可以保证充填留巷效果，降低留巷费用。从而实现无煤柱开采，提高煤炭资源回收率，减少巷道掘进量，缓解采掘接续紧张。 ⒍更有利于分储分运效能的发挥，有利于单轨吊系统的运行和彻底消灭井下地轨。 ⒎成熟、高效的充填技术可为受水害威胁的后组煤开采打下坚实的基础。 二、煤矸石充填方式的选择： ㈠泵送膏体充填方式： ⒈国外膏体充填： 膏体充填技术在国外金属矿山已经有20多年的发展历史。世界上首次膏体充填试验是1979年在德国格伦德铅锌矿进行的。试验成功以后，膏体充填技术在澳大利亚、奥地利、加拿大、英国、摩洛哥、葡萄牙、俄罗斯、南非、美国等国家的金属矿山得到了推广应用。 ⒉国内膏体充填： ⑴“八五”、“九五”期间，甘肃金川有色金属公司与北京有色冶金设计研究总院合作，利用国家重点科技攻关项目“全尾砂膏体泵送充填工艺及其设备研究”，在金川二矿区建成了我国第一条主要利用洗选尾砂、棒磨砂和粉煤灰的膏体充填工艺系统，其中，水泥浆独立泵送，在井下离充填点20-30m处与集料膏体浆液混合，与水泥浆混合后的膏体充填料浆重量浓度为82%，水泥用量平均280kg/m3，充填体最终抗压强度大于4MPa。该套膏体充填工艺系统采用德国施维英公司生产的KSP-140HDR矿用充填泵，泵送压力13MPa，充填能力100m3/h，利用自制的双轴连续搅拌机制浆，由美国霍尼韦

《矿山压力及岩层控制》题库及答案

《矿山压力及岩层控制》试卷一 （时间：100分钟） 部门：姓名：工号：成绩： 一、填空题（每空3分，共10题10空，合计30分） 1．锚杆等支护系统提供给顶板短时间内不发生渐次垮冒或离层的约束力称为（顶板临界支护强度）。 1．（设计预紧力矩）是指拧紧螺母使锚杆达到设计预紧力时，施加到螺母上的力矩。1．锚杆的锚固部分或杆体在拉拔试验时，所能承受的极限载荷称为（锚杆锚固力）。2．在掘进断面中，岩石或煤所占面积介于岩巷和煤巷之间（1/5~4/5）的巷道称为（半煤岩巷）。 2．在掘进断面中，煤层所占面积少于巷道断面（1/5）的巷道称为（岩石巷道）。2．在掘进断面中，岩层所占面积少于巷道断面（1/5）的巷道称为（煤层巷道）。3．以树脂锚固剂配以各种材料杆体及托盘(托板)、螺母等构件组成的锚杆称为（树脂锚杆）。 3．就锚杆与围岩的有效接触而言，管缝式锚杆属于（全长）锚固。 3．钢丝绳锚杆是指用水泥砂浆为锚固材料，（钢丝绳）为锚杆杆体的锚杆。 4．高强度锚杆是指锚杆杆体的屈服强度大于（335MPa）以上的锚杆。 4．等强锚杆是指锚杆杆体的屈服强度为（335MPa）的锚杆。 4．超高强氏是指锚杆杆体的屈服强度大于（600MPa）以上的锚杆。 5．锚杆支护的经典理论有（悬吊）理论、叠合梁理论和压缩拱理论等。 5．当前煤矿常用的锚杆为（左旋）无纵筋钢筋锚杆。 5．岩石的RQD值是指岩芯累计长度达到（10）cm及以上占取芯全长的比值。

6．兰德碎石带实验主要解释的是锚杆连续（成梁）原理。 6．通常而言，锚杆的临界预紧力矩应达到（250）N·m以上。 6．为提高锚杆的有效预紧力，应在螺母与托盘之间增加（减磨垫圈）。 7．无论是采用综掘还是炮掘，都应（减少）无效支护的迎头空顶距。 7．巷道底鼓的机理有（遇水膨胀型）、挠曲褶皱型、剪切错胀型等。 7．上一区段工作面运输平巷与下一区段工作面回风平巷同时掘进的巷道布置方案称为（双巷掘进）。 8．顶板非连续面控制的模型有三种，分别是（斜交结构面）、平行层理面和垂直结构面。8．顶板非连续面控制的模型有三种，分别是斜交结构面、（平行层理面）和垂直结构面。8．顶板非连续面控制的模型有三种，分别是斜交结构面、平行层理面和（垂直结构面）。9．锚索支护的原理重点在于形成巷道顶板（楔形承载结构）。 9．如果巷道顶板锚索形成的楔形承载结构较合理，则锚索的长度（不一定）大于顶板冒落高度。 9．如果巷道顶板的直接顶高度不大，由锚索长度（可以）锚固到顶板坚硬岩层中。10．巷道顶板压剪和张拉破坏模型中，锚索的布置角度可以（垂直）顶板，也可以与顶斜交。 10．巷道顶板覆沟破坏控制模型中，覆沟处的模型可以锚固在覆沟处，也可以锚固在巷道（中间）部位。 10．顶板压剪和张拉破坏模型及为了检验巷道来压程度，可以使用（木支柱）支护。二、单项选择题（每小题3分，共10小题30分） 11．按锚索材料捻制方向和现有锚矿的施工机具，锚索结构应优先选择（ A ）。 A．左捻B．右捻C．交互捻D．都不可 11．当前煤矿使用的锚索，按锚索捻制材料分类，主要是（ A ） A．钢绞线B．钢筋C．钢丝D．钢丝和钢筋 11．普通锚索和笼式锚索是按锚索的（ A ）进行的分类。 A．索体结构B．索体强度C．索体材质D．索体钢度 12．直径18.9mm的矿用高强度锚索的极限破断力约为（ C ）kN。 A．950B．530 C．370 D．240~260 12．直径22mm的矿用高强度锚索的极限破断力约为（ C ）kN。 A．950B．800 C．530 D．370 12．直径15.24mm的矿用高强度锚索的极限破断力约为（ C ）kN。

矸石充填水体下机械化开采项目实施方案

辰溪矿业有限公司蒋家坪煤矿矸石充填开采技术在水体下薄煤层机械化开采中的应用实施方案 一、项目实施矿井基本情况 蒋家坪煤矿为湖南省煤业集团辰溪矿业公司下属矿井，始建于1977 年7 月，1981 年投产，设计生产能力 6 万t/a ，核定生产能力13 万t/a 。该矿井采用斜井多水平开拓方式，分-50m 、- 250m 、-370m 三个水平开采，现生产水平为-370m 水平。下一步即将开采39 采区、49 采区，39 采区、49 采区上方地表为沅江（也称沅水）。 二、项目实施目标及意义 （一）通过水体下矸石充填机械化开采薄煤层后，可以盘活整个39 、49 采区（沅江下）储量合计为76.3 万吨。因工作面长度从 50m 调整到100m ，保护煤柱从9m 调整到2m 。故采区回采率由原先的85% 提高到98% ，可解放13% 的储量，即通过提高回采率，可减少煤炭资源损失量76.3 X13%=9.9万t。采区生产能力可提高至9万t/a。通过 此次工业试验，掌握薄煤层机械化开采的关键技术及工艺，为推广该技术奠定基础。 （二）矸石的循环利用，消除矸石露天排放引起的环境 污染和占地问题。井下处理矸石可达到30万t，采用矸石充填

可每年减少侵占 1 亩山地，折合征地费用 3 万/亩；改变矸石出井引起的表塌陷、地下水流失、大气和水污染等严重破坏环境的局面。 （三）矸石不出井可大大降低矿井的提升运输压力，提高矿井的生产能力。 （四）该项目的成功实施将真正做到环境友好型、资源节约型的两型示范样板，有较为广阔的推广空间。 三、组织机构我公司与立达公司联合组织成立了研发小组组 长：赵正稳 副组长：张江柳曾石生 成员：梁霖张嗣兵李作水李青锋彭刚彭文庆 四、项目实施 项目实施时间为一年（2013年2月?2014年2月）。 重点工作为第 4 阶段，即矸水体下矸石充填机械化开采薄煤层的工业试验。 第一阶段：2013 年 2 月承担单位继续完成项目研究的前期准备工作，协作单位完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层技术方案的编制工作。 第二阶段：2013 年 3 月?2013 年 4 月 完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层技术的关键设备、技术的设计工作。 第三阶段：2013年5月?2013年6月 完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层工作面作业规程及安全技

矸石充填的应用

原生矸石充填设备在煤矿绿色开采中的应用摘要：随着老区煤矿开采年限延长，储量逐年减少，三下压煤的开采势在必行，相应的环境问题凸显：建筑物破坏、矸石堆积占地，地下水水位下降等。因此减少煤炭开采对生态环境的破坏，实现绿色开采显得日益重要。本文阐述煤矿绿色开采内涵及充填技术中的设备应用，对老区资源枯竭矿井实现绿色开采具有借鉴意义。 关键词：煤矿绿色开采设备应用 1．引言 在我国一次能源结构中，煤炭占70%左右，它将长期是我国的主要能源。随着老区资源枯竭矿井三下开采规模越来越大，相应地也带来了许多生态问题。如何使老矿井的开采通过低投入、高回报得到可持续的发展，这就需要采取合理的开采技术及有效的防治措施，走矿产资源开发利用与生态环境协调发展的绿色矿业之路，率先实现“低开采、高利用、低废弃”集约化经营的行业可持续发展目标，建设绿色煤炭工业体系。本文就老区煤矿如何实现绿色开采以及矸石充填设备在绿色开采技术中的应用进行分析，并提出建议。 2．绿色开采技术体系 从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭、地下水、瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。 煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、矸石、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，目标是取得最佳的经济效益和社会效益。针对煤矿中地表塌陷、地下水位下降、矸石排放，绿色开采技术主要包括以下内容： 1）水资源保护－形成“保水开采”技术； 2）地表与建筑物保护－形成充填与条带开采技术； 3）减少矸石排放—综合利用技术 总之，绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏，形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。首先要改革开采技术，减轻对水土的破坏和地表的扰动，减少废弃物排放，实现循环经济。其中，通过矿山废弃物的资源化利用矸石回填，实现岩

矿山压力与岩层控制知识点

1、矿山压力：由于矿山开采活动的影响，在巷道周围岩体中形成的和作用在巷道支护物上的力定义为矿山压力，（1） 2、矿山压力显现：由于矿山压力作用使巷道周围岩体和支护物产生的种种力学现象，统称为矿山压力显现。（1） 3、矿山压力控制：所有减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法叫矿山压力控制。 4、矿山压力与岩层控制课程的重要意义：P1~P2 5、老顶：通常把位于直接顶之上(有时直接位于煤层之上)对采场矿山压力直接造成影响的厚而坚硬的岩层称为老顶。（65） 6.伪顶：P65 7、直接顶：一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。（65） 8.采空区处理方法：充填，垮落，顶板缓慢下沉，刀柱法。P65 9.砌体梁假说： 砌体梁：将采场视为一个有机的整体，在围岩运动中起骨架作用的称为砌体梁。P69 砌体梁结构的失稳：P85~P86 横三区竖三带：根据回采工作面上覆岩层内部的破坏情况，将回采工作面上覆岩层分为三带，沿工作面推进方向划分为三个区。 三带：垮落带，裂缝带，弯曲下沉带。三区：煤柱支撑区，离层区，重新压实区 9.1简述开采后引起的上覆盖层的破坏方式及其分区 分为三带，垮落带、裂隙带、弯曲带。垮落带；破断后的岩块呈不规则垮落，排列极不整齐，松散系数比较大一般可达1.3-1.5，重新压实后可降到1.03左右，此区域与所开采煤层相邻，很多情况下是由于直接顶岩层冒落后形成的裂隙带：岩层破碎后岩块排列整齐，碎胀系数较小，垮落带与裂隙带合称“两带”又称为“倒水裂缝带”弯曲带：裂隙带顶至地表的所所岩层称为弯曲带，其特点是岩层在移动过程中具有连续和整体性，在垂直剖面上下各部分下沉差值很小，若有厚硬的关键层，则可能出能在弯曲带内出现离层区。 9.2分析采场上部岩层结构失稳条件 当老顶达到极限跨距后，随着回采工作面继续推进，老顶即发生断裂，整个顶板的破断方式可分为三个明显的区域，上、下区为圆弧形破坏，岩块间呈立体咬合关系。中部呈似梁的咬合关系，但由于破断的岩块相互挤压，产生了水平力，这使中部又呈现出能传递水平力的拱的关系。这种表面似梁，实质是拱的裂隙梁的平衡关系结构，称为“砌体梁”。1）结构的滑落失稳咬合处摩擦力的大小，即水平挤压力与该处摩擦系数的乘积，即f=T*tan φ，此力的作用方向与岩块滑落的方向相反，因而起防止岩块间相互滑落的作用。由此说明节理面倾斜方向与工作面推进方向一致时，结构不易取得平衡，即工作面矿压显现比较严重，相反则对控制顶板有利。 2）结构的变形失稳在岩块的回转过程中，由于挤压处局部应力集中，致使该处进入塑性状态，甚至局部受拉而使咬合处破坏造成岩块回转进一步加剧，从而导致整个结构失稳。 10.直接顶初次垮落：煤层开采后，将首先引起直接顶的垮落,回采工作面从开切眼开始向前推进，直接顶悬露面积增大,当达到其极限垮距时开始垮落。直接顶的第一次大面积垮落称

充填开采

充填开采是解决“三下”压煤、避免煤矸石和粉煤灰等工业废弃物占用耕地及污染环境的技术手段。20世纪80年代初，国外发展了膏体回填技术。德国瓦尔苏蒙煤矿采用长壁法采煤，以工业废弃细物料（煤泥、粉煤灰）制备膏体料浆回填采空区。我国学者对膏体回填技术在煤矿的应用也进行了研究，提出了固体废物膏体回填不迁村开采技术，把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、城市固体垃圾等在地面加工成胶结性或非胶结性膏体浆液，用回填泵或通过管道自流输送到井下，部分或全部回填工作面采空区，形成以膏体回填体为主体的覆岩支撑体系，控制地表沉陷值，在保证地面建筑物损害轻微的条件下，提高村庄下煤炭资源的采出率，延长矿井的服务年限。 近年来，我国政府高度重视并积极引导和大力提倡矿井回填技术。国家能源局、财政部、国土资源部、环境保护部2013.01 发布的国能煤炭〔2013〕19 号文“关于印发《煤矿回填开采工作指导意见》的通知”中明确指出：通过回填开采“三下”煤炭资源，实现中厚煤层采区回采率达到85%以上，薄煤层采区回采率达到90%以上，对留设煤柱和边角残煤实施以矸换煤开采，回采率达到70%以上的目标，实现矿区生态环境明显改善，地面基本实现无矸石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有效控制，降低地下水系和地面生态环境破坏程度。 目前已在煤矿现场成功进行应用实施的矿井回填采煤技术主要有下列几种方式： （1) 膏体（似膏体）充填采煤技术 （2) 矸石充填采煤技术 （3) 高水材料充填采煤技术。 膏体充填采煤技术就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、河沙、风积沙、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成牙膏状浆体，采用回填泵或重力加压，通过管道送到井下，适时回填采空区的开采方法。 根据矿井主采煤层的地质条件、回采工艺及采掘接续情况，采煤工序与充填工序之间的衔接与协调方式有 2 种： （1）边采边充。这种方式采煤和充填（回填）工作在同一个工作面内进行，适合于综采和高档普采长壁工作面，顶板中等稳定以上。一般情况下，工作面向前推进2-6m后，就开始在后方采空区内进行充填作业。 （2）先采后充。这种方式采煤和充填（回填）工作在不同的工作面内进行。