1、1超高水材料充填开采超高水材料充填开采技术简介技术简介12主要内容主要内容项目背景项目背景超高水材料简介超高水材料简介超高水材料采空区充填方法超高水材料采空区充填方法超高水材料充填工艺系统超高水材料充填工艺系统充填开采工程实践充填开采工程实践经济及社会效益经济及社会效益主要结论与展望主要结论与展望12345673（2 2）煤炭开采存在的主要问题）煤炭开采存在的主要问题u 资源浪费资源浪费回采率不高回采率不高原国有重点煤矿原国有重点煤矿60%左右，地方不到左右，地方不到40%，乡镇仅为，乡镇仅为10%15%，有些小煤矿在，有些小煤矿在8%以下。以下。乱采滥挖乱采滥挖1 1 项目背景项目背景u 煤
2、炭开采对环境造成破坏煤炭开采对环境造成破坏 对水资源的破坏对水资源的破坏 造成土地资源的破坏造成土地资源的破坏 产生大量有毒有害气体产生大量有毒有害气体（1 1）我国煤炭资源赋存特点）我国煤炭资源赋存特点据对国有重点煤矿的不完全统计，全国压煤量约为据对国有重点煤矿的不完全统计，全国压煤量约为137.9137.9亿吨，亿吨，其中建筑物下其中建筑物下87.687.6亿吨，村庄下又压煤占建筑物下压煤的亿吨，村庄下又压煤占建筑物下压煤的6060。4 4（3 3）充填开采技术现状）充填开采技术现状干式充填矸石充填技术干式充填矸石充填技术非干式充填非干式充填水砂充填胶结充填尾砂胶结充填块石胶结充填全尾砂胶
3、结充填膏体、似膏体胶结充填高水速凝胶结充填超高水材料胶结充填1 1 项目背景项目背景干式充填矸石充填技术干式充填矸石充填技术非干式充填非干式充填水砂充填胶结充填尾砂胶结充填块石胶结充填全尾砂胶结充填膏体、似膏体胶结充填高水速凝胶结充填超高水材料胶结充填这些技术在不同的开采条件这些技术在不同的开采条件下都起到了较好的效果。下都起到了较好的效果。51 1 项目背景项目背景截止到截止到20112011年底，山东省菏泽、济宁、枣庄等年底，山东省菏泽、济宁、枣庄等8 8个市个市共有压煤村庄共有压煤村庄19491949个，共压覆可采储量个，共压覆可采储量472103472103万吨，占万吨，占到可采储量总
4、数的到可采储量总数的44.5%,44.5%,成为制约省我煤炭生产接续的成为制约省我煤炭生产接续的最大瓶颈。最大瓶颈。（4 4）山东省）山东省“三下三下”压煤现状压煤现状采取有效的解决采取有效的解决“三下三下”煤炭开采的煤炭开采的技术方法与途径，对全省乃至全国十分重技术方法与途径，对全省乃至全国十分重要。要。62超高水材料简介1 1）超高水材料的基本构成超高水材料的基本构成主要有主要有ABAB料组成：料组成：其中其中A A料主要以铝土矿、石膏等料主要以铝土矿、石膏等独立烧制并复合超缓凝分散剂；独立烧制并复合超缓凝分散剂；B B料由石膏、石灰料由石膏、石灰与复合速凝早强剂构成。同时配以悬浮分散剂。
5、二与复合速凝早强剂构成。同时配以悬浮分散剂。二者混合比例：者混合比例：1 1：1 1；材料水体积可达；材料水体积可达97%97%。特点：特点：材料固结体体积应变较小；凝结时间易调；材料固结体体积应变较小；凝结时间易调；输送距离不受限制等。输送距离不受限制等。72超高水材料简介2 2）超高水材料基本性能）超高水材料基本性能（1）超高水材料水体积可高达）超高水材料水体积可高达97%，最终强度可达，最终强度可达0.66MPa，材料凝结时间可据需要在，材料凝结时间可据需要在90min内调整。内调整。（2）材料具有早强、快硬的特点，）材料具有早强、快硬的特点，7天抗压强度能够达到天抗压强度能够达到最终强
6、度的最终强度的6090%，材料体积应变较小，在三向受力状态，材料体积应变较小，在三向受力状态下具有不可压缩性，利于现场充填应用。下具有不可压缩性，利于现场充填应用。（3）超高水材料固结体主要由钙矾石构成，结构为纤细的）超高水材料固结体主要由钙矾石构成，结构为纤细的丝网状结构，具有高持水特性。在封闭状态下，超高水材丝网状结构，具有高持水特性。在封闭状态下，超高水材料固结体可保持长期稳定。料固结体可保持长期稳定。（4）超高水材料）超高水材料A、B单浆可视为牛顿流体，混合浆为振单浆可视为牛顿流体，混合浆为振凝时变性非牛顿流体。凝时变性非牛顿流体。 82超高水材料简介超高水材料固结体显微结构超高水材料
7、固结体显微结构钙矾石纤细化网状结构钙矾石纤细化网状结构9p 超高水材料采空区充填方法超高水材料采空区充填方法 （1 1）采空区开放式充填方法采空区开放式充填方法开放式充填开采示意图开放式充填开采示意图 12451-采煤机；2-刮板输送机3-液压支架；4-转载机；5-充填体5A-A33 3超高水材料采空区充填方法超高水材料采空区充填方法103 3超高水材料采空区充填方法超高水材料采空区充填方法（2 2）采空区全袋采空区全袋( (包包) )式充填法式充填法1-采煤机；2-刮板输送机；3-液压支架4-转载机；5-充填体；6-开切眼位置41356L561232采空区袋（包）式充填示意图采空区袋（包）式
8、充填示意图11113 3超高水材料采空区充填方法超高水材料采空区充填方法（3 3）采空区混合式充填法采空区混合式充填法21-采煤机；2-刮板输送机3-液压支架;4-转载机;5-袋式充填体435-ABBL1L2B-B15231231混合式充填示意图一（间隔未充填时）混合式充填示意图一（间隔未充填时） 12123 3超高水材料采空区充填方法超高水材料采空区充填方法（3 3）采空区混合式充填法采空区混合式充填法混合式充填示意图二（间隔充填后）混合式充填示意图二（间隔充填后） 4BBL1L2 1-采煤机;2-刮板输送机;3-液压支架 4-转载机;5-袋式充填体;6-充填体5A-AB-B55231676
9、23123165134 4 超高水材料充填工艺系统超高水材料充填工艺系统p 超高水材料充填工艺系统特点超高水材料充填工艺系统特点（1 1）充填工艺系统充填工艺系统充填工艺系统应具备以下特征：充填工艺系统应具备以下特征： 充填能力大；充填能力大； 不影响工作面开采；不影响工作面开采； 工艺系统简单、工艺系统简单、自动化程度高；自动化程度高； 初期投入低。初期投入低。（2 2）充填泵站建立充填泵站建立超高水材料可长距离输送，充填泵站布置比较灵活。可布超高水材料可长距离输送，充填泵站布置比较灵活。可布置于地面，亦可布置在井下，各具优点。可依据具体矿井条置于地面，亦可布置在井下，各具优点。可依据具体矿
10、井条件，灵活布置。件，灵活布置。充填泵站布置于地面、井下比较表充填泵站布置于地面、井下比较表144 4 超高水材料充填工艺系统超高水材料充填工艺系统p 超高水材料井下充填系统的建立超高水材料井下充填系统的建立（1 1）井下充填系统构成井下充填系统构成 井下充填系统材料存放浆体制备浆体输送浆体混合连续制浆系统半连续制浆系统井下制浆系统井下制浆系统由由A料与料与B料两个制备子系统组成。各子料两个制备子系统组成。各子系统均分别有给料、水与粉料计量、搅拌、浆体缓存等部系统均分别有给料、水与粉料计量、搅拌、浆体缓存等部分组成。使用时，多个搅拌器交替工作。见下图。分组成。使用时，多个搅拌器交替工作。见下图
11、。浆体制备系统浆体制备系统154 4 超高水材料充填工艺系统超高水材料充填工艺系统p 超高水材料井下充填系统的建立超高水材料井下充填系统的建立（2 2）浆体制备系统浆体制备系统制浆系统工艺流程制浆系统工艺流程164 4 超高水材料充填工艺系统超高水材料充填工艺系统p 超高水材料井下充填系统的建立超高水材料井下充填系统的建立（2 2）浆体制备系统浆体制备系统半连续制浆子系统平、立面布置图半连续制浆子系统平、立面布置图174 4 超高水材料充填工艺系统超高水材料充填工艺系统p 超高水材料井下充填系统的建立超高水材料井下充填系统的建立（3 3）充填泵站主要设备充填泵站主要设备185 5开采工程实践开
12、采工程实践p 充填试验面基本情况充填试验面基本情况11611工作面标高工作面标高A：-143.0-187.0m ， 对应地表标高对应地表标高171.2m179.1m。工作面长度平均工作面长度平均50m，倾斜长倾斜长220m。煤层厚度煤层厚度3.54.3m，倾角倾角1013 。工作面埋深：工作面埋深：315.1365.9m。（1 1）井上、下概况井上、下概况 充填试验面地面、井下位置对照示意图充填试验面地面、井下位置对照示意图195 5开采工程实践开采工程实践p 充填试验面基本情况充填试验面基本情况（2 2）工作面煤层及围岩地质状况工作面煤层及围岩地质状况 煤层与顶底板煤层与顶底板205 5开采
13、工程实践开采工程实践p 充填试验面基本情况充填试验面基本情况（2 2）工作面煤层及围岩地质状况工作面煤层及围岩地质状况 直接顶与老顶直接顶与老顶直接顶初次垮落步距为直接顶初次垮落步距为25m，老顶初次垮落步距，老顶初次垮落步距40m。直接顶与老顶具有较好的稳定性。直接顶与老顶具有较好的稳定性。 水文地质情况水文地质情况主要含水层为主要含水层为2煤底板火成岩及顶板砂岩。工作面推进煤底板火成岩及顶板砂岩。工作面推进过程中，最大涌水量过程中，最大涌水量10m/h左右。水文地质情况比较简单。左右。水文地质情况比较简单。215 5开采工程实践开采工程实践p 充填试验面基本情况充填试验面基本情况（3 3）
14、试验面生产技术状况试验面生产技术状况试验面北以七采试验面北以七采回风下山煤柱线为界，回风下山煤柱线为界，西距西距F10F10断层断层20m20m，东，东距距1270112701工作面副巷工作面副巷10m10m。工作面走向长。工作面走向长50m50m，倾向长，倾向长245m245m，可，可采长度采长度220m220m。工作面。工作面标高介于标高介于-140-140-190m-190m之间。试验面为倾斜之间。试验面为倾斜布置，仰斜开采。布置，仰斜开采。12701上05面12701上05面200912701上03面12701上04面12701上02面12701上试验面充填试验面相对位置示意图充填试验
15、面相对位置示意图225 5开采工程实践开采工程实践p 采空区充填方法的选择与确定采空区充填方法的选择与确定（1 1）超高水材料采空区充填工艺方法超高水材料采空区充填工艺方法 考虑材料本身性能特点及不同工作面围岩条件差异，超高水材考虑材料本身性能特点及不同工作面围岩条件差异，超高水材料采空区充填工艺分为料采空区充填工艺分为开放式、包（袋）式与混合式开放式、包（袋）式与混合式等。等。（2 2）开放式充填技术思想开放式充填技术思想 采用开放式充填时，大部分直接顶会垮下来。采用开放式充填时，大部分直接顶会垮下来。采空区充填采空区充填的关键的关键是在老顶出现弯曲断裂前，下面的采空区能被充填密实，是在老顶
16、出现弯曲断裂前，下面的采空区能被充填密实，对上覆岩层进行支撑。对上覆岩层进行支撑。 利用冒落带、裂隙带以及弯曲下沉带岩层各自所具有的利用冒落带、裂隙带以及弯曲下沉带岩层各自所具有的“延滞延滞”效效应期进行充填。应期进行充填。235 5开采工程实践开采工程实践p 采空区充填方法的选择与确定采空区充填方法的选择与确定（2 2）开放式充填技术思想开放式充填技术思想 开放式充填可使已经冒落下来的矸石间空隙与上覆岩层开放式充填可使已经冒落下来的矸石间空隙与上覆岩层间相互导通的大部分裂隙得到充填密实和加固，使已垮矸石不致间相互导通的大部分裂隙得到充填密实和加固，使已垮矸石不致压实，岩层中形成的裂隙不再扩张
17、，并使它们尽可能在最短的时压实，岩层中形成的裂隙不再扩张，并使它们尽可能在最短的时间内稳定下来，由此控制再上位岩层的下沉；间内稳定下来，由此控制再上位岩层的下沉； 开放式充填技术不考虑直接顶稳定与否，关键点是在延开放式充填技术不考虑直接顶稳定与否，关键点是在延滞期内尽可能地使滞期内尽可能地使“采空采空”（注：垮塌矸石间空隙及上覆岩层（注：垮塌矸石间空隙及上覆岩层裂隙带内贯通的空隙等）部分得到全部充填与胶结，形成整体裂隙带内贯通的空隙等）部分得到全部充填与胶结，形成整体充填结构体，使上覆岩层（老顶或关键层）没有再下沉的空间充填结构体，使上覆岩层（老顶或关键层）没有再下沉的空间与机会，实现上覆岩层
18、下沉量满足生产要求的目标。与机会，实现上覆岩层下沉量满足生产要求的目标。（3 3）充填方法的确定充填方法的确定充填试验面顶板稳定性较好，采用开放式充填方法可满足要充填试验面顶板稳定性较好，采用开放式充填方法可满足要求。实际应用中，也进行了包式充填工程实践。求。实际应用中，也进行了包式充填工程实践。245 5开采工程实践开采工程实践p 矿井下充填工艺系统设计矿井下充填工艺系统设计（1 1）充填制浆设备与泵站布置充填制浆设备与泵站布置充填泵站井下布置位置示意图充填泵站井下布置位置示意图255 5开采工程实践开采工程实践p 井下充填工艺系统设计井下充填工艺系统设计（1 1）充填制浆设备与泵站布置充填
19、制浆设备与泵站布置井下充填泵站实照图井下充填泵站实照图265 5开采工程实践开采工程实践p 井下充填工艺系统设计井下充填工艺系统设计（2 2）料浆输送系统设计料浆输送系统设计 料浆输送能力确定料浆输送能力确定据矿实际生产能力要求，需要充填的采空区约据矿实际生产能力要求，需要充填的采空区约588m588m3 3( (日产日产1000t1000t煤计算煤计算) )，采空区有效充填空间按，采空区有效充填空间按90%90%计算，则实际需要充填空间为计算，则实际需要充填空间为530m530m3 3左右。按照左右。按照“三八三八”制作业，每天一个充填班，有效充填时间制作业，每天一个充填班，有效充填时间按按
20、5 5小时计算，则充填系统输送能力应不小于小时计算，则充填系统输送能力应不小于106m106m3 3/h/h。考虑充填系统。考虑充填系统的实际作业效率，将充填系统输送能力设计为的实际作业效率，将充填系统输送能力设计为120m120m3 3/h/h即能满足充填即能满足充填要求。要求。 料浆主要输送设备（泵）选型料浆主要输送设备（泵）选型型号公称流量(L/min)公称压力（MPa）吸浆管内径排浆管内径活塞直径(mm)动力重量(Kg)外形尺寸(LWH)TBW-1200/7B1200720375160JS127-6型185KW电机7200304514402420不含动力275 5开采工程实践开采工程实
21、践p 井下充填工艺系统设计井下充填工艺系统设计（3 3）料浆输送管路系统料浆输送管路系统充填材料通过管路输送至采空区。试验工作面输送管充填材料通过管路输送至采空区。试验工作面输送管路由两路管组成，每路长约路由两路管组成，每路长约1500m1500m。输送管路系统主要考虑输送管路的规格、联接、长度输送管路系统主要考虑输送管路的规格、联接、长度增减、直段、弯段的安装倾斜度要求等。增减、直段、弯段的安装倾斜度要求等。285 5开采工程实践开采工程实践p 井下充填工艺系统设计井下充填工艺系统设计（4 4）试验工作面回采与采空区充填方案确定试验工作面回采与采空区充填方案确定各试验段采空区充填方案各试验段
22、采空区充填方案内容各试验段名称试验段一试验段二试验段三试验段四距离/m40606060采空区充填方案不充填3天1充2天1充随采随充运输斜巷回风斜巷ABCD4FG3HI2J(X)1E第一个探巷01探孔02探孔03探孔第二个探巷01探孔 02探孔03探孔40000600006000060000试验段一试验段二试验段三试验段四观测巷试验工作面各试验段划分情况示意图试验工作面各试验段划分情况示意图295 5开采工程实践开采工程实践p 充填效果分析充填效果分析（1 1）充填试验面开放式充填充填试验面开放式充填 地面观测结果与分析地面观测结果与分析充填开采结束后，地表没有发生明显变化。充填开采结束后，地表
23、没有发生明显变化。工作面支架工作阻力变化规律工作面支架工作阻力变化规律工作面液压支架支护阻力变化曲线工作面液压支架支护阻力变化曲线30p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（1 1）充填试验面开放式充填充填试验面开放式充填 采空区充填固结效果探视采空区充填固结效果探视5 5开采工程实践开采工程实践运输斜巷回风斜巷第一个探巷01探孔02探孔03探孔第二个探巷01探孔 02探孔03探孔40000600006000060000试验段一试验段二试验段三试验段四观测巷浆体跑出位置60000探巷布置位置示意图探巷布置位置示意图31p 工程实践效果分析工程实践效果分析（1 1）充填试验面开放式充填充填
24、试验面开放式充填采空区充填固结效果的探视采空区充填固结效果的探视5 5开采工程实践开采工程实践窥视孔超高水材料填充裂隙与固结情况实照窥视孔超高水材料填充裂隙与固结情况实照32p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（1 1）充填试验面开放式充填充填试验面开放式充填采空区充填固结效果的探视采空区充填固结效果的探视5 5开采工程实践开采工程实践窥视孔所取岩芯与固结体胶结实照窥视孔所取岩芯与固结体胶结实照可以看出，固结体与岩芯胶结良好。可以看出，固结体与岩芯胶结良好。 33p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（1 1）充填试验面开放式充填效果分析充填试验面开放式充填效果分析 超高水充填材
25、料固结体现场取样抗压强度测试结果超高水充填材料固结体现场取样抗压强度测试结果5 5开采工程实践开采工程实践34p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（1 1）充填试验面开放式充填效果分析充填试验面开放式充填效果分析5 5开采工程实践开采工程实践超高水充填材料固结体现场取样抗压强度测试结果超高水充填材料固结体现场取样抗压强度测试结果35p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（1 1）充填试验面开放式充填效果分析充填试验面开放式充填效果分析 采空区上覆采空区上覆1 1煤层中观测巷形变状况分析煤层中观测巷形变状况分析5 5开采工程实践开采工程实践分分4种情况种情况: (a)未充填时，顶板
26、下沉达未充填时，顶板下沉达2.9m，两帮松散，片塌深度，两帮松散，片塌深度达达1.5m; (b)间隔充填时，顶板下沉为间隔充填时，顶板下沉为1.2m1.6m，两帮较松散，局部片，两帮较松散，局部片塌，片塌处深度达到塌，片塌处深度达到0.6m0.9m；(c)正常充填时，顶板下沉为正常充填时，顶板下沉为0.8m，两，两帮基本保持完整，局部片裂，片塌处深度在帮基本保持完整，局部片裂，片塌处深度在0.1m0.3m。现场观测表明，。现场观测表明，除未充填段顶板有明显断裂外，其它段顶板保持完好。该结果说明：与除未充填段顶板有明显断裂外，其它段顶板保持完好。该结果说明：与未充填段相比，位于采空区上方未充填段
27、相比，位于采空区上方20m左右岩层的最大离层量明显减小，左右岩层的最大离层量明显减小，顶板保持完好，充填起到了显著性作用。顶板保持完好，充填起到了显著性作用。36p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（2 2）采空区袋（包）式及混合式充填效果分析采空区袋（包）式及混合式充填效果分析5 5煤矿开采工程实践煤矿开采工程实践 全袋式充填阶段全袋式充填阶段充填于充填于20092009年年2 2月月1818日开始到日开始到20092009年年5 5月月7 7日结束，该阶段共充填日结束，该阶段共充填118118个充填袋，工作面推进个充填袋，工作面推进60m60m。袋式充填有效控制住了直接顶，充填。袋
28、式充填有效控制住了直接顶，充填效果直观。该方法为煤层倾角较小及工作面走向推进条件下使用超高效果直观。该方法为煤层倾角较小及工作面走向推进条件下使用超高水充填材料提供了依据。水充填材料提供了依据。 混合式充填阶段混合式充填阶段充填于充填于20092009年年5 5月月1818日开始到日开始到20092009年年7 7月结束，该阶段共充填月结束，该阶段共充填4949个充填袋，工作面推进个充填袋，工作面推进58m58m。充填袋设置在工作面两端头，中间为开。充填袋设置在工作面两端头，中间为开放状态。该方法大大减少了充填袋的架设工程量，提高了采空区充放状态。该方法大大减少了充填袋的架设工程量，提高了采空
29、区充填效率，降低了充填成本。填效率，降低了充填成本。37p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（2 2）采空区袋（包）式及混合式充填效果分析采空区袋（包）式及混合式充填效果分析5 5开采工程实践开采工程实践 两种充填方式在充填两种充填方式在充填5 5面实施后，工作面直接顶整体未出现垮塌现象；面实施后，工作面直接顶整体未出现垮塌现象；由超高水充填材料构筑的充填袋没有出现明显变形。矿压观测表明，采由超高水充填材料构筑的充填袋没有出现明显变形。矿压观测表明，采用该充填方法后，工作面液压支架工作阻力基本保持在初撑力状态，顶用该充填方法后，工作面液压支架工作阻力基本保持在初撑力状态，顶板没有出现初
30、次来压现象；同时，工作面顶底板相对移近量最大为板没有出现初次来压现象；同时，工作面顶底板相对移近量最大为78.9mm78.9mm，平均为，平均为24.65mm24.65mm，说明上覆岩层处于稳定状态，采空区充填起到，说明上覆岩层处于稳定状态，采空区充填起到了决定性作用。了决定性作用。袋间顶板局部冒落袋间顶板局部冒落工作面侧袋装充填体工作面侧袋装充填体38p 充填工程实践效果分析充填工程实践效果分析（3 3）采空区充填开采后地表变化情况分析采空区充填开采后地表变化情况分析5 5开采工程实践开采工程实践2008回风巷1 2 7 0 1 工 作 面12701上05面12701上03面12701上01
31、面图例测点测点2测点3测点4测点12测点11测点10测点9测点8测点7测点14测点15测点1测点5测点6测点13 采空区测点16测点17地表测点布置示意图地表测点布置示意图截止到2010年3月，测点1、测点2、测点3、测点4、测点5与测点13，下沉量分别为155mm、199mm、192mm、137mm、108mm和78mm，比其它测点偏大，是因紧靠12701工作面采空区原故；测点6、测点7、测点8、测点9、测点16与测点17的下沉量分别为13.3mm、14.6mm、16.3mm、32mm、31mm和26mm，值较小，是因其只受充1面影响；测点10、测点11与测点12受充1与充3面共同影响，变化
32、值为15.4mm、18.7mm和21mm，值也较小。测点14与测点15受充3与充5面影响，变化值为15.9mm与15.3mm，值也较低。地面观测与结合对地表目测可知，建筑物墙体没有出现任何裂隙，观察不到任何变化，说明采空区充填对控制地表位移起到决定性作用。3939p 目前综采面袋式充填基本情况目前综采面袋式充填基本情况5 5开采工程实践开采工程实践综采袋式充填部分图片综采袋式充填部分图片综采面采高平均综采面采高平均3.8m3.8m，倾角倾角1212度，工作面长度度，工作面长度59m59m。照片（照片（a a）为充填支架为充填支架( (未出厂时未出厂时) )；照片（照片（b b）与与照片（照片（
33、C C）为井下充填为井下充填时，支架与充填固结体实照。时，支架与充填固结体实照。（a a）（b b）（c c）4040p 目前超高水材料采空区充填应用矿井目前超高水材料采空区充填应用矿井5 5开采工程实践开采工程实践（1 1）山东能源临矿集团田庄煤矿）山东能源临矿集团田庄煤矿（2 2）河南煤化永煤集团城郊煤矿）河南煤化永煤集团城郊煤矿（3 3）冀中能源邯矿集团陶一煤矿）冀中能源邯矿集团陶一煤矿（4 4）冀中能源邯矿集团亨健煤矿）冀中能源邯矿集团亨健煤矿（5 5）冀中能源井陉矿业集团井陉一矿）冀中能源井陉矿业集团井陉一矿（6 6）冀中能源邯矿集团云驾岭煤矿）冀中能源邯矿集团云驾岭煤矿（7 7）河
34、南煤化永锦能源吕沟煤矿）河南煤化永锦能源吕沟煤矿416 6 经济与社会效益经济与社会效益 p 充填成本核算充填成本核算名称开放式充5充1充3包式混合式充填料 (t)4799.448961415.992765.28采出煤（t）78290791731853636637材料价格（元）950950950950综合充填成本（元/吨）66.92 426 6 经济与社会效益经济与社会效益 吨煤售价：吨煤售价：600元元/吨吨正常煤炭开采吨煤成本：正常煤炭开采吨煤成本：230元元/吨吨充填成本：充充填成本：充1面与充面与充3面为面为66.92元元/吨吨净利润：净利润：6011.7万元万元p 经济效益分析充经济
35、效益分析充1面、充面、充3面与充面与充5面面436 6 经济与社会效益经济与社会效益 p 社会效益分析社会效益分析超高水材料的成功应用：超高水材料的成功应用： （1）为）为 “三下三下”煤炭开采提供了有效的技术方法，为矿煤炭开采提供了有效的技术方法，为矿井的可持续发展奠定了基础；井的可持续发展奠定了基础； （2）为我国煤矿实现）为我国煤矿实现“绿色开采绿色开采”提供了新途径与新方法；提供了新途径与新方法； （3）国内外目前还没有类似的技术与方法。该技术的成）国内外目前还没有类似的技术与方法。该技术的成功实施，将具有深远的社会效益功实施，将具有深远的社会效益 。44p 主要结论主要结论（1）超高
36、水材料水体积可高达）超高水材料水体积可高达97%，最终强度可达，最终强度可达0.66MPa，材料凝结时间可据需要在，材料凝结时间可据需要在90min内调整。首次将内调整。首次将超高水材料应用于井下采空区充填。超高水材料应用于井下采空区充填。（2）材料具有早强、快硬的特点，）材料具有早强、快硬的特点，7天抗压强度能够达到天抗压强度能够达到最终强度的最终强度的6090%，材料体积应变较小，显现出良好的不，材料体积应变较小，显现出良好的不可压缩性；材料适合于密闭空间。可压缩性；材料适合于密闭空间。 7 7 主要结论与展望主要结论与展望（3 3）超高水材料固结体主要由钙矾石构成，结构为纤细的丝）超高水
37、材料固结体主要由钙矾石构成，结构为纤细的丝网状。在封闭状态下，超高水材料固结体可保持长期稳定。网状。在封闭状态下，超高水材料固结体可保持长期稳定。（4 4）超高水材料单浆可视为牛顿流体，混合浆为非牛顿流体。）超高水材料单浆可视为牛顿流体，混合浆为非牛顿流体。4545p 主要结论主要结论（5 5）大流量制浆充填工艺系统具有稳定性好，占用空间少，自动）大流量制浆充填工艺系统具有稳定性好，占用空间少，自动化程度高，初期投入低，浆体配比准确性高，易于控制等优点。化程度高，初期投入低，浆体配比准确性高，易于控制等优点。（6 6）从采空区窥视孔与探巷揭露情况表明，充填体固结凝固状态）从采空区窥视孔与探巷揭
38、露情况表明，充填体固结凝固状态好，大小裂隙都得到了密实充填，对围岩起到了极好的支撑与稳定好，大小裂隙都得到了密实充填，对围岩起到了极好的支撑与稳定作用。作用。 7 7 主要结论与展望主要结论与展望（7 7）发明的开放式充填开采工艺具有充填与回采互不影响的特点，）发明的开放式充填开采工艺具有充填与回采互不影响的特点，是实现高产高效充填开采的有效方法。是实现高产高效充填开采的有效方法。（8 8）研究的袋式充填与混合式充填法，在对采空区进行充填的同）研究的袋式充填与混合式充填法，在对采空区进行充填的同时，还可实施沿空留巷，适应性广。时，还可实施沿空留巷，适应性广。 （9 9）超高水材料采空区充填开采
39、方法，为现场应用提供了实践经）超高水材料采空区充填开采方法，为现场应用提供了实践经验。目前已成功完成了验。目前已成功完成了3 3个工作面的充填工作，累计采出建下煤炭个工作面的充填工作，累计采出建下煤炭二十余万吨，获经济效益近七千万元。二十余万吨，获经济效益近七千万元。4646p 主要结论主要结论（1010）超高水充填材料采空区充填技术，社会与环境效益显著。地表）超高水充填材料采空区充填技术，社会与环境效益显著。地表观测表明，充填工作面对应的地表未受到大的影响；该技术可消耗大观测表明，充填工作面对应的地表未受到大的影响；该技术可消耗大量矿井水，降低排水费用，减少排水对地面的污染；减小了上覆岩层量
40、矿井水，降低排水费用，减少排水对地面的污染；减小了上覆岩层特别是含水层的破坏，保护了开采区域的水资源，环境效益显著。特别是含水层的破坏，保护了开采区域的水资源，环境效益显著。（1111）超高水开放式充填可减小底板的破坏程度，同时其固结体可渗）超高水开放式充填可减小底板的破坏程度，同时其固结体可渗入到破坏底板的裂隙中，对底板起到加固与胶结作用。该充填开采技入到破坏底板的裂隙中，对底板起到加固与胶结作用。该充填开采技术是术是“三下一上三下一上”煤炭开采的新方法。煤炭开采的新方法。7 7 主要结论与展望主要结论与展望4747p 主要特点主要特点（1 1）超高水材料具有含水量高，凝固速度快，早期强度高
41、，固超高水材料具有含水量高，凝固速度快，早期强度高，固结体不可压缩，具有良好的承载性能。结体不可压缩，具有良好的承载性能。（2 2）大流量制浆充填工艺系统（大流量制浆充填工艺系统（专利：专利：ZL2.9ZL2.9）具有初期投入低，）具有初期投入低，自动化程度高，劳动强度低，系统简单可靠，输送距离远，输自动化程度高，劳动强度低，系统简单可靠，输送距离远，输送能力大的特点。送能力大的特点。（3 3）超高水材料采空区开放式充填工艺方法（专利：受理号超高水材料采空区开放式充填工艺方法（专利：受理号2.82.8），具有施工容易，简便，充填与回采工艺互不影响的特点。），具有施工容易，简便，充填与回采工艺互
42、不影响的特点。（4 4）超高水材料袋装（超高水材料袋装（专利：受理号专利：受理号2.52.5）与混合式充填工艺方法，与混合式充填工艺方法，具有适应性强的特点。具有适应性强的特点。（5 5）该充填技术可大量使用矿井水，可大大降低排水费用，经该充填技术可大量使用矿井水，可大大降低排水费用，经济与环境及社会效益显著。济与环境及社会效益显著。 7 7 主要结论与展望主要结论与展望48p 技术展望技术展望 将工业废弃物与超高水材料结合用于采空区充填，做到变废为宝，将工业废弃物与超高水材料结合用于采空区充填，做到变废为宝，是下一步需要研究的内容。是下一步需要研究的内容。 超高水充填材料在堵水、壁后充填、离
43、层注浆、防灭火等方面，应超高水充填材料在堵水、壁后充填、离层注浆、防灭火等方面，应具有好的发展前景。具有好的发展前景。 超高水材料所具有的可灌注性、胶结性，会对底板存在原生裂隙与超高水材料所具有的可灌注性、胶结性，会对底板存在原生裂隙与采动产生的再生裂隙进行及时充填与胶结，对防止底板水的突出有采动产生的再生裂隙进行及时充填与胶结，对防止底板水的突出有预防与控制作用，它将是承压水上充填开采的有效方法。预防与控制作用，它将是承压水上充填开采的有效方法。7 7 主要结论与展望主要结论与展望49p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be学习总结50结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best, Failure Is Great, So DonT Give Up, Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
