建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与应用.pdf

第18卷第1期(总第110期)煤矿开采Vo1．18No．1(SeriesNo．110)
2013年2月CoalminingTechnologyFebruary2013

建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化与应用

张书国
(冀中能源股份有限公司邢台煤矿，河北邢台054026)

[摘要]充填开采是建下开采的重要途径，固体充填开采是充填开采的重要开采方法之一，
采用x射线衍射仪对固体充填介质(矸石、粉煤灰)的化学组成成分及元素进行了测试，并根据矸
石粉煤灰2种骨料的物理、力学特征进行配比优化，最终选用矸石：粉煤灰=1：0．6进行井下充填。
邢台煤矿现场应用结果表明采用该配比使充填物料对采空区上覆岩层起到最佳支撑效果。
[关键词]建筑物下；固体充填；矸石；粉煤灰；优化
[中图分类号]TD823．83；TD823．7[文献标识码]B[文章编号]1006—6225(2013)01-0066—04
OptimizationandApplicationofSolidStowingMaterialforMiningunderBuildings

目前我国煤矿生产矿井的“三下”压煤达
Q：石英(多)
13．79Gt，其中建下压煤9．468Gt，占总压煤量的K：高岭石(多)
I：伊利石
69％，尤其是河北、河南、安徽、山东等东部产煤I／S：伊蒙混层
S：蒙皂石(少)
地区，建下压煤量占矿井储量的10％～30％L1]。CI：绿泥石(少)
^∞．是鸶京霜杂鼯C：方解石(少)
随着矿井开采时间的延长，建下压煤问题更加突F：长石(少)
鲫伽抛咖咖鲫伽抛non：非晶物质
出，已成为制约矿井发展的关键因素。有效开采建O：其他(少)
下压煤，保护矿区生态环境已迫在眉睫。
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冀中能源股份有限公司与中国矿业大学合作，F

●
开展建下充填开采研究，成功地解决了这一难题。05101520253035404550556o65
衍射角度)
邢台矿从2008年开始，利用固体充填技术，在工
业广场煤柱内，已开采了3个工作面，并有意识地图1矸石试样x一射线衍射图谱
在首个充填工作面中部开掘一条巷道，揭露矸石和表2洗选矸石的化学成分
粉煤灰充填区域，并对充填体的强度和支撑高度进
行验证，同时，对充填体上覆岩层完整性进行分
析，成功地实现充填采空区内锚网支护。表3洗选矸石的化学元素

1矸石和粉煤灰的物理化学特性元素MnBaZnPbCuTiFC1
含量／％0．09n11n007<oOOO20．0010．48<n0450．019
1．1矸石的矿物成分测试
在某科研单位采用先进的x射线衍射仪对邢由表2、表3可知，洗选矸石试样的物质组成
中，SiO的含量最高，是矸石充填开采时骨架的
台矿煤矸石进行测试，并按相应的标准进行对照分
析。其组成成分如表1及图1所示。主要成分，可使充填后的矸石强度增高；此外，由
表1洗选矸石的组成成分于矸石中含有碳、铝和CaO等物质，易使矸石发
生水解和风化等现象。
含量／％373512611．3粉煤灰的化学成分测试
堕坌堡互量互堡互韭曼塑巫基同样采用D／Max-3B型x射线衍射仪作为测
含量／％21≤0．54余量
试仪器，对粉煤灰试样进行定量分析，见图2。
1．2化学成分测试粉煤灰化学成分与化学元素分别见表4，表5。
矸石和粉煤灰的矿物组成直接影响煤矸石的工由表4，表5可知，粉煤灰试样的物质组成
程性质。矸石样品的化学成分与化学元素分别见表中，SiO的含量较高，是煤矸石充填开采时骨架
2，表3。的主要成分，作用为填充矸石缝隙，使其混合物更

[收稿13期]2012—08—02
[作者简介]张书国(1965一)，男，河北魏县人，高级工程师，现任冀中能源股份有限公司邢台矿总工程师。

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张书国：建筑物下压煤充填开采固体充填材料优化-9应用2013年第1期

lO00测试，矸石和粉煤灰的配比方案见表6。分析2种
骨料(矸石、粉煤灰)在不同的配比下试样压实
800
度与压实力的关系曲线如图3所示。
籁
4-600表6矸石、粉煤灰配比方案
蕾墼些墨笙望笙丝笙望
400洗选矸石：粉煤灰1：0．21：0．41：0．6
骥
摇
凝200

O5101520253035柏4550556065
衍射角度，(。)

图2粉煤灰试样的X一射线衍射图谱
表4粉煤灰化学成分1．0o
卷0．90
氧化物N％0MgOA1203Sio2K20CaOFe203PS林0．80
出0

．70
05．0010．0015．0020．0025．0030．00
压实力o'／IVlPa
1．00
重呈!!!寇O．90
含量／％Q040．04n008<O．0002n007n72<n0450．024林O．80
坦O
70
．05．0010．0015．0020．0025．00
密实；