发布于：2023-09-08 16:09:08
来自：环保工程/固废处理
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充填开采是从源头防止地表沉陷,实现以最小的生态扰动获取煤炭资源,把对生态环境、水土资源和基础设施等影响限制在生态环境对开采行为容忍度可控范围之内的有效方法,促进煤炭开采和生态环境协调、共融发展。
目前,我国煤矿应用的充填开采方法与技术主要有 固体工作面充填开采、固体巷道充填、膏体工作面充填开采、覆岩离层注浆充填开采和高水材料充填开采 等几种方法。以下介绍固体充填、膏体充填以及高水充填开采技术。
固体充填开采技术分为工作面充填和巷道充填。固体工作面充填开采技术,是将井下采煤、掘进过程中产生的矸石及地面洗选过程中产生的矸石,通过机械破碎后,配以粉煤灰、黄土等辅料,利用连续输送系统将充填材料输送至工作面进行采后直接充填,并用推压密实装置对充填物料推压密实,实现采空区密实充填。
固体巷道充填开采技术,是将岩巷掘进产生的矸石在井下直接运输、破碎后,由给料机、带式输送机运至充填巷掘进工作面,经矸石胶带抛矸机充填。与其他矸石处理方法相比,具有系统简单、投资小、充填效果好的特点。
工作面膏体充填开采技术是将煤矿生产过程中产生的煤矸石、电厂产生的粉煤灰、工业炉渣等固体废弃物,在地面加工制成浆状充填材料,通过专用充填泵加压,利用充填管道将充填物料输送至井下工作面。工作面膏体充填开采技术已经在我国淄博、济宁、峰峰、焦作等矿区开展了应用。
覆岩离层注浆充填开采技术也是膏体充填一种形式,是利用煤层开采后覆岩下沉开裂过程中形成的离层空间,借助高压注浆泵,从地面通过钻孔向离层空间注入充填材料,减少采出空间向上的传递,支撑离层上位岩层、减缓岩层进一步弯曲下沉,从而达到减缓地表下沉的目的。安徽淮北矿业集团临涣煤矿采用离层注浆充填开采效果显著。
高水充填开采是将制备好的高水充填材料通过管路输送至工作面采空区充填袋(包),待凝固后形成固定形状的支撑体,起到支撑顶板的作用。由于其具有流动性好的特点,可以通过地面打孔至采空区进行灌注,也可以通过管路直接输送至采空区,在邯郸、临沂等矿区进行了应用。
调查数据表明,我国 26 个分布有煤矿的省份中已采用及拟采用(充填系统施工准备或施工阶段)充填开采的省份有 13 个,涉及 51家矿业集团公司、75 座煤矿,我国充填矿井数量总体偏低（截至2020年）。
我国各省充填矿井数量如图所示。由图可知,我国各省充填矿井数量分布不均衡,充填矿井主要集中在华东地区,如山东、山西、河北、河南、安徽等省份;陕西、内蒙古、宁夏充填矿井数目呈现上升趋势,拟充填矿井数目增多;华南地区、东北地区充填矿井零星分布,数量较少。
多种充填方式在我国不同矿井取得了应用,如图所示。其中,固体充填方式应用较多,膏体充填、超高水充填也有不少矿井进行了应用。膏体充填工作面受充填泵能力制约,同时膏体凝固需要时间,影响了充填开采的产量,但近几年,随着泵送能力的提高和胶结材料性能的改进,充填能力也在提高。在各种充填方式中也起着很重要的作用。
