趙官煤礦膏體充填方案

1、山東科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院山東科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院2 0 0 9 年年 9 月月新汶礦業(yè)集團(tuán)有限公司趙官煤礦新汶礦業(yè)集團(tuán)有限公司趙官煤礦11 1、開采方法分析、開采方法分析 村下等建筑物下采煤是困擾趙官煤礦生產(chǎn)正常接替和持村下等建筑物下采煤是困擾趙官煤礦生產(chǎn)正常接替和持續(xù)發(fā)展的重大問題。目前村莊等建筑物下采煤主要采用搬遷續(xù)發(fā)展的重大問題。目前村莊等建筑物下采煤主要采用搬遷、條帶開采等方法，但這些方法存在著成本高、回采率低等、條帶開采等方法，但這些方法存在著成本高、回采率低等缺點。固體廢棄物膏體充填技術(shù)就是在這種條件下發(fā)展起來缺點。固體廢棄物膏體充填技術(shù)就是在這種條件下發(fā)展起來的一種新

2、的采煤技術(shù)。該技術(shù)具有高采出率、高效安全、覆的一種新的采煤技術(shù)。該技術(shù)具有高采出率、高效安全、覆巖及地表沉陷控制效果好等特點。巖及地表沉陷控制效果好等特點。 趙官煤礦所用充填材料以附近的黃河沙為主，來源充足趙官煤礦所用充填材料以附近的黃河沙為主，來源充足，成本低廉。本項目研究成功后，不僅能解決趙官煤礦不遷，成本低廉。本項目研究成功后，不僅能解決趙官煤礦不遷村開采的難題，延長礦井服務(wù)年限，同時能為其它類似礦井村開采的難題，延長礦井服務(wù)年限，同時能為其它類似礦井不遷村開采提供借鑒意義。不遷村開采提供借鑒意義。22 2、膏體的特點、膏體的特點 濃度高；濃度高； 流動狀態(tài)為柱塞結(jié)構(gòu)流；流動狀態(tài)為柱塞結(jié)

3、構(gòu)流； 料漿基本不沉淀、不泌水、不離析；料漿基本不沉淀、不泌水、不離析； 無臨界流速；無臨界流速； 相同膠結(jié)料用量情況下強(qiáng)度較高；相同膠結(jié)料用量情況下強(qiáng)度較高； 膏體充填壓縮率低膏體充填壓縮率低。3 膏體充填示意圖膏體充填示意圖43 3、膏體充填的意義、膏體充填的意義（1 1）提高資源采出率）提高資源采出率q利用回填改善采礦工藝；利用回填改善采礦工藝；q不留煤柱，可不留煤柱，可100%開采。開采。（2 2）環(huán)境及建筑物保護(hù)）環(huán)境及建筑物保護(hù)q處置地面的矸石等；處置地面的矸石等；q處置電廠的粉煤灰；處置電廠的粉煤灰；q減少減少90%的地表沉降。的地表沉降。（3 3）增加礦山安全性）增加礦山安全性

4、q防止瓦斯泄出；防止瓦斯泄出；q防止自燃和采空區(qū)火災(zāi)；防止自燃和采空區(qū)火災(zāi)；q改善礦區(qū)空氣環(huán)境。改善礦區(qū)空氣環(huán)境。（4 4）增加額外的收入）增加額外的收入q通過回填有償處理其它工通過回填有償處理其它工業(yè)廢物業(yè)廢物。5（1 1）膏體充填專用膠結(jié)料；）膏體充填專用膠結(jié)料；（2 2）膏體充填工藝及其關(guān)鍵設(shè)備；）膏體充填工藝及其關(guān)鍵設(shè)備；（3 3）液壓膏體充填支架。）液壓膏體充填支架。61 1、膏體充填材料、膏體充填材料流變性能流變性能蹋落度：蹋落度：161621cm21cm泌水率：泌水率：3-43-4 7凝結(jié)時間凝結(jié)時間： 初凝：初凝：3.03.04.0h4.0h終凝：終凝：5.05.06.0h6.

5、0h可根據(jù)煤礦現(xiàn)場實際情況及可根據(jù)煤礦現(xiàn)場實際情況及要求調(diào)整材料配比要求調(diào)整材料配比8抗壓強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度：8h:0.2-0.4MPa,8h:0.2-0.4MPa,1d1d：0.0.4 4- -1 1MpaMpa，3d3d：1 1- -1.1.6Mpa6Mpa，7d7d：1.81.8- -2.42.4MpaMpa，28d28d：2.42.4- -3.23.2 MpaMpa?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況調(diào)整配比可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整配比9l 膏體材料的性能膏體材料的性能優(yōu)良的泵送性能和自密實性能優(yōu)良的泵送性能和自密實性能103 3、膏體充填工藝、膏體充填工藝矸石山（黃河沙）矸石山（黃河沙）破碎破

6、碎分篩分篩粉粉煤煤灰灰水泥水泥水水?dāng)嚢铏C(jī)攪拌機(jī)/泵泵工藝流程示意：工藝流程示意：工藝流程特點：工藝流程特點：q 運行成本低運行成本低q 管路操作方便管路操作方便q 采用耐磨、耐高壓、不易堵塞的新型管材采用耐磨、耐高壓、不易堵塞的新型管材11充填材料的制備充填材料的制備：充填料基本配比表成分規(guī)格比例粗骨料 16-31mm7%中骨料4-16mm29%細(xì)骨料0-4mm34%粉煤灰10%水泥5%水15%12 國內(nèi)新型（三一重工）國內(nèi)新型（三一重工）煤礦用充填泵：煤礦用充填泵：充填泵特點：充填泵特點：q 價格低；價格低；q 運行可靠；運行可靠；q 泵送能力已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。泵送能力已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

7、13 科大自主知識產(chǎn)權(quán)的超高分子科大自主知識產(chǎn)權(quán)的超高分子量聚乙烯復(fù)合新型充填管材：量聚乙烯復(fù)合新型充填管材： 與鋼管和其它金屬管材相比，與鋼管和其它金屬管材相比，超高分子量聚乙烯復(fù)合管材具有超高分子量聚乙烯復(fù)合管材具有以下優(yōu)勢：以下優(yōu)勢：q 摩擦系數(shù)小，與其它管路相比壓力摩擦系數(shù)小，與其它管路相比壓力損失?。粨p失??；q 使用壽命長，是普通鋼管的使用壽命長，是普通鋼管的5倍；倍；q 重量輕，是普通鋼管的四分之一；重量輕，是普通鋼管的四分之一；q 不會出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。不會出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。14 科大自主知識產(chǎn)權(quán)的實驗室膏科大自主知識產(chǎn)權(quán)的實驗室膏體充填模擬試驗系統(tǒng)：體充填模擬試驗系統(tǒng)：充填系統(tǒng)組成：充

8、填系統(tǒng)組成：q 自動稱重系統(tǒng)自動稱重系統(tǒng)q 自動攪拌系統(tǒng)自動攪拌系統(tǒng)q 可控連續(xù)泵送系統(tǒng)可控連續(xù)泵送系統(tǒng)q 高效清潔管道系統(tǒng)高效清潔管道系統(tǒng)15充填支架及管路：充填支架及管路：162712工作面充填管路布置示意：工作面充填管路布置示意：17下一循環(huán)下一循環(huán)18充填工作面示意：充填工作面示意： 充填站充填站 豎井豎井 煤層煤層 采空區(qū)采空區(qū)封閉的管道輸送系統(tǒng)封閉的管道輸送系統(tǒng)191 1、沉陷效果影響因素、沉陷效果影響因素 充填前頂板下沉量；充填前頂板下沉量； 欠接頂量；欠接頂量； 充填體壓縮量；充填體壓縮量； 工作面底板浮煤壓縮量；工作面底板浮煤壓縮量； 頂?shù)装遄杂膳蛎浟浚豁數(shù)装遄杂膳蛎浟浚?表

9、土層固結(jié)量。表土層固結(jié)量。202 2、沉陷效果預(yù)計、沉陷效果預(yù)計 考慮到頂板欠接頂量考慮到頂板欠接頂量50mm50mm左右，充填體壓縮率左右，充填體壓縮率5%5%左右，頂左右，頂?shù)装鍓嚎s量及浮煤壓縮量底板壓縮量及浮煤壓縮量50mm50mm左右，則預(yù)計趙官煤礦左右，則預(yù)計趙官煤礦27122712工作工作面實際下沉系數(shù)面實際下沉系數(shù)0.10.1左右。左右。211 1、充填系統(tǒng)建設(shè)費用概算、充填系統(tǒng)建設(shè)費用概算 矸石（黃河沙）破碎概算矸石（黃河沙）破碎概算序號名稱參考規(guī)格型號單位數(shù)量功率/KW參考價格/萬元1前裝車ZL-40 G臺250.02鄂式破碎機(jī)PE600900臺17525.03高細(xì)破碎機(jī)13

10、001000臺135.04強(qiáng)力震動篩QLS1560臺17.5420.05震動給料篩GZD9603800臺1117.06皮帶輸送機(jī)B800臺12216.07矸石倉400m32140.08其它20.09合計313.022 配比攪拌設(shè)備概算配比攪拌設(shè)備概算序號名稱參考規(guī)格型號單位數(shù)量功率/KW參考價格/萬元1攪拌機(jī)BHSDKX2.25臺280.02皮帶輸送機(jī)DH-800臺123748.03螺旋輸送機(jī)ES193/TU273臺661144.04膠結(jié)料倉200m3臺120.05矸石稱量臺42228.06膠結(jié)料稱量臺428.07水稱量1.4m3臺22612.08其它20.09合計380.023 充填泵及測控

11、系統(tǒng)概算充填泵及測控系統(tǒng)概算序號名稱參考規(guī)格型號單位數(shù)量功率/KW參考價格/萬元1充填泵HBT100 m3臺2640.02PLC主控柜等套120120.03計量裝置等套56160.04合計820.024 充填管線、支架改造等概算充填管線、支架改造等概算序號名稱參考規(guī)格型號單位數(shù)量功率/KW參考價格/萬元1干線管及法蘭108m50001400.02三通彎頭等宗170.03工作面管及布料管等套1260.04支架改造費630.04合計1360.025 充填配套工程概算充填配套工程概算序號名稱單位數(shù)量參考價格/萬元1充填站地質(zhì)工程勘察10.02充填站土建工程200.03充填鉆孔聯(lián)絡(luò)巷工程30.04變電所100.04合計430.026 膏體充填投資分類匯總表（總體概算價格）膏體充填投資分類匯總表（總體概算價格）序號名稱單位數(shù)量參考價格/萬元1充填系統(tǒng)設(shè)備費1513.02充填系統(tǒng)材料費1360.03配套工程費430.04設(shè)備安裝費120.0不可預(yù)見費100.04合計3523.0272 2、膏體充填成本概算（采兩班，充一班，充填步、膏體充填成本概算（采兩班，充一班，充填步距距2.42.4米，充填能力米，充填能力120m120m3 3/h/h） 充填材料費：充填材料費：23.02