矸石粉煤灰充填开采控制地表沉降探讨.pdfVIP

煤矿现代化 2015年第1期 总第124期 矸石粉煤灰充填开采控制地表沉降探讨 冯武林 (陕西煤矿安全监察局铜川监察分局，陕西 铜川 727031) 摘 要 充填开采是解决建筑物下压煤与地表沉陷的有效措施，虽然充填开采能够取得 良好的良好 的社会、环境与经济效益，但充填材料一直是影响充填技术发展的主要因素，发展新型充填技术、开发 新型的充填材料是今后发展的趋势。文章结合实际煤矿充填开采，分析了一种新型的充填技术：先采 用矸石固体充填，再用粉煤灰、高水材料对充填体进行注浆补强，提高充填体强度，达到开采地面建筑 物下压煤与控制地表沉降的目的。 关键词 充填开采；矸石粉煤灰；注浆补强；充填效果 中图分类号：TD823．7 文献标志码：B 文章编号：1009—0797(2015)01—0106—03 随着煤炭开采强度的增加，地下煤炭资源被大 1．1 工程概况 量的采出，随之带来的地表沉陷不仅破坏矿区生态 某老矿区煤炭资源 日渐枯竭，但该矿区建筑物 环境、损害地表建筑物和构筑物，而且伴生严重的安 下留有大量的保护煤柱，为解放建筑下呆滞煤量，提 全隐患。因此有必要采用新的开采技术来控制煤层 高煤炭回收率，该矿利用矿上现有资源进行了矸石 上覆岩层的变形破坏，超高水材料充填技术是控制 粉煤灰固体直接充填采空区置换呆滞资源实验。实 覆岩沉降的有效手段，但高水材料成本较高，有些矿 验工作面上方有农 田、矿用铁路及公路 、矿机修厂电 区因为经费的原因不能大面积使用，因此发展一种 器车间、企业招待所、办公楼等建筑物，距工作面水 成本适宜 、充填效果好的充填技术成本各矿区的研 平距离最近点在80—140ITI之间，地面标高为+85m， 究重点。矸石粉煤灰充填开采就是在原有矸石充填 充填工作面标高在 一210～250m之间。 技术与高水充填技术基础上发展起来的，实践证明 1．2 充填工艺 矸石粉煤灰充填开采能够提高煤炭回收率，控制地 充填工作面沿煤层走向进行后退式长壁开采 ， 表下沉，具有极大的推广价值。 为综合机械采煤方式，采空区顶板管理采用粉煤灰 与矸石混合料充填 ，充填工艺为边采边充边捣实的 1 矸石粉煤灰充填开采工业性实验 平行作业方式，架前回采与架后充填同步进行，即架 充填开采属于绿色的开采方案，能在很大程度 前割煤一刀同时，移架后即开始进行架后充填 ，待架 上控制围岩变形的发展 ，减小地表的沉陷，保证煤矿 后空间全部充满充实，即完成一个循环的充填开采 生产的安全进行。传统的充填开采有干式充填与湿 工作。矸石充填与捣实从工作面两端依次进行，充矸 式充填，随着科学技术的发展 ，现今应用 比较多的是 与捣实分步骤多次进行 ，直至采空区充填的矸石与 高水材料充填，高水材料由A、B两种单料组合而成 ： 顶板接触被压实。支架捣实机构为底部和中上部全 A料主要含独立烧制的铝土矿、石膏等以及复合超 方位脉冲捣实，保证充填体的密实度与捣实效果。 缓凝分散剂(A—A料)；B料主要含混磨而成的石膏、 1．3 充填体注浆补强 石灰以及少量复合速凝剂(B—B料)。两者在 1：1的比 为确保采空区充填质量，有效控制顶板覆岩下 例下进行混合后发生一系列化学反应而凝固，水体 沉运动，该矿在充填工作面开采过程中决定在采空 积能够达到85％～95％，调节水体积和外加剂的比 区由矸石粉煤灰的充满捣实基