煤礦開采新技術(shù)課件

煤炭開采新技術(shù)（第一講）主講教師：紀曉峰山東肥礦技師學院高級講師、學科帶頭人、礦區(qū)名師中國煤炭工業(yè)協(xié)會培訓中心特聘教授中國石油大學遠程教育學院客座教授人事部、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局“653”工程首席教師國家注冊高級采礦工程師、國家注冊高級安全工程師Tel-mail:jxf69567@163.com山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤炭開采新技術(shù)主講教師：紀曉峰山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中1導言為什么要研究新的開采技術(shù)？1、保護環(huán)境要求2、企業(yè)安全生產(chǎn)要求3、企業(yè)經(jīng)濟效益最大化要求山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心導言為什么要研究新的開采技術(shù)？山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中2煤礦開采造成土地資源的破壞煤炭開采對土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主。

露天礦采場采空區(qū)沉陷引起土地破壞煤礦開采造成土地資源的破壞露天礦采場采空區(qū)沉陷引起土地破壞3

我國現(xiàn)有矸石山1600余座，堆積量超過45億t，占地超過15000hm2。目前每年產(chǎn)矸量超過2.5億t。矸石山除了占用大量的土地資源外，還會嚴重污染空氣和地下水，甚至存在爆炸危險。

我國現(xiàn)有矸石山1600余座，堆積量超過45億t4對大氣的污染主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦矸石山的自燃。地下礦層中賦存的大量有毒有害氣體，如CH4、CO、CO2、SO、SO2、H2S等，由于開采，經(jīng)礦井通風風流并攜帶大量粉塵排至大氣。對大氣的污染主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦5露天礦采場治理后露天礦采場

礦山環(huán)境問題一直受到國際社會的廣泛關(guān)注和重視。礦區(qū)生態(tài)治理與修復是當今世界采礦業(yè)發(fā)展的必然要求，是世界各國環(huán)境與發(fā)展中必然涉及的重要課題。礦區(qū)生態(tài)治理與修復包括土地復墾、廢棄地治理與利用和植被修復等3個方面。目前我國復墾利用的土地還不到被破壞土地的1%。而歐洲、北美等發(fā)展中國家礦山土地復墾率已超過50%，原蘇聯(lián)、美國、捷克土地復墾率高達75%以上。在國外，礦山復墾是采礦業(yè)的一部分，采礦結(jié)束，復墾完畢，才能閉坑。露天礦采場治理后露天礦采場礦山環(huán)境問題6主要內(nèi)容一、《環(huán)境保護法》與《礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定》二、煤與瓦斯共采技術(shù)三、膏體充填技術(shù)四、置換開采技術(shù)五、條帶開采技術(shù)六、采煤沉陷地土地復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心主要內(nèi)容一、《環(huán)境保護法》與《礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定》山東肥7中國環(huán)境保護的政策體系環(huán)境保護是一項基本國策強化環(huán)境管理誰污染誰治理預防為主防治結(jié)合綜合治理三同步、三統(tǒng)一的環(huán)保戰(zhàn)略方針經(jīng)濟建設、城鄉(xiāng)建設和環(huán)境建設同步規(guī)劃、同步實施、同步發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益的統(tǒng)一山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中國環(huán)境保護的政策體系環(huán)境保護是一項強化環(huán)境管理誰污染誰治理8中國環(huán)境保護的政策體系三大環(huán)境政策的下一個層次環(huán)境經(jīng)濟政策、生態(tài)保護政策、環(huán)境保護技術(shù)政策工業(yè)污染控制政策，以及相關(guān)的能源政策、技術(shù)經(jīng)濟政策等山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中國環(huán)境保護的政策體系三大環(huán)境政策的下一個層次環(huán)境經(jīng)濟政策、9中國環(huán)境保護的法規(guī)體系憲法環(huán)境保護基本法環(huán)境保護國際公約環(huán)境保護單行法環(huán)境保護行政法規(guī)環(huán)保地方法規(guī)環(huán)境標準其他相關(guān)法規(guī)是我國基本大法，為制定環(huán)境保護基本法和專項法奠定了基礎指《中華人民共和國環(huán)境保護法》，它是環(huán)境保護領(lǐng)域的基本法，是環(huán)境保護專項法的基本依據(jù)。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中國環(huán)境保護的法規(guī)體系憲環(huán)境環(huán)境保護國際公約環(huán)境保護單行法環(huán)10中國環(huán)境保護的法規(guī)體系環(huán)境保護資源法自然資源是人類賴以生存發(fā)展的條件，為了合理地開發(fā)、利用和保護自然資源，特制定了“森林法”、“草原法”、“礦產(chǎn)資源法”等多部環(huán)境保護資源法山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中國環(huán)境保護的法規(guī)體系環(huán)境保護資源法自然資源是人類賴以生存發(fā)11中華人民共和國環(huán)境保護法

第二條本法所稱環(huán)境，是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第二條本法所稱環(huán)境，是指影響人類12中華人民共和國環(huán)境保護法第四十四條違反本法規(guī)定，造成土地、森林、草原、水、礦產(chǎn)、漁業(yè)、野生動植物等資源的破壞的，依照有關(guān)法律的規(guī)定承擔法律責任。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第四十四條違反本法規(guī)定，造成土地13中華人民共和國環(huán)境保護法

第二十六條開采礦藏或者興建地下工程，因疏干排水導致地下水水位下降、枯竭或者地面塌陷，對其他單位或者個人的生活和生產(chǎn)造成損失的，采礦單位或者建設單位應當采取補救措施，賠償損失。

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第二十六條開采礦藏或者興建地下工14中華人民共和國環(huán)境保護法

第四十四條興建地下工程設施或者進行地下勘探、采礦等活動，應當采取防護性措施，防止地下水污染。

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第四十四條興建地下工程設施或者進15中華人民共和國環(huán)境保護法

第十四條在山區(qū)、丘陵區(qū)、風沙區(qū)修建鐵路、公路、水工程，開辦礦山企業(yè)、電力企業(yè)和其他大中型工業(yè)企業(yè)，其環(huán)境影響報告書中的水土保持方案，必須先經(jīng)水行政主管部門審查同意。在山區(qū)、丘陵區(qū)、風沙區(qū)依法開辦鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體礦山企業(yè)和個體申請采礦，必須填寫“水土保持方案報告表”，經(jīng)縣級以上地方人民政府水行政主管部門批準后，方可申請辦理采礦批準手續(xù)。

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第十四條在山區(qū)、丘陵區(qū)、風沙區(qū)修16中華人民共和國環(huán)境保護法第二十二條開采礦產(chǎn)資源，應當統(tǒng)籌規(guī)劃，制定合理的開發(fā)利用方案，采用合理的開采順序、方法和選礦工藝。采礦許可證頒發(fā)機關(guān)應當對申請人提交的開發(fā)利用方案中的開采回采率、采礦貧化率、選礦回收率、礦山水循環(huán)利用率和土地復墾率等指標依法進行審查；審查不合格的，不予頒發(fā)采礦許可證。采礦許可證頒發(fā)機關(guān)應當依法加強對開采礦產(chǎn)資源的監(jiān)督管理。礦山企業(yè)在開采主要礦種的同時，應當對具有工業(yè)價值的共生和伴生礦實行綜合開采、合理利用；對必須同時采出而暫時不能利用的礦產(chǎn)以及含有有用組分的尾礦，應當采取保護措施，防止資源損失和生態(tài)破壞。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第二十二條開采礦產(chǎn)資源，應當統(tǒng)籌17中華人民共和國環(huán)境保護法

第五十三條違反本法規(guī)定，礦山企業(yè)未達到經(jīng)依法審查確定的開采回采率、采礦貧化率、選礦回收率、礦山水循環(huán)利用率和土地復墾率等指標的，由縣級以上人民政府地質(zhì)礦產(chǎn)主管部門責令限期改正，處五萬元以上五十萬元以下的罰款；逾期不改正的，由采礦許可證頒發(fā)機關(guān)依法吊銷采礦許可證。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第五十三條違反本法規(guī)定，礦山企業(yè)18中華人民共和國環(huán)境保護法第五十三條違反本法規(guī)定，礦山企業(yè)未達到經(jīng)依法審查確定的開采回采率、采礦貧化率、選礦回收率、礦山水循環(huán)利用率和土地復墾率等指標的，由縣級以上人民政府地質(zhì)礦產(chǎn)主管部門責令限期改正，處五萬元以上五十萬元以下的罰款；逾期不改正的，由采礦許可證頒發(fā)機關(guān)依法吊銷采礦許可證。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心中華人民共和國環(huán)境保護法第五十三條違反本法規(guī)定，礦山企業(yè)19礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定第三十條違反本規(guī)定，應當編制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復方案而未編制的，或者擴大開采規(guī)模、變更礦區(qū)范圍或者開采方式，未重新編制礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復方案并經(jīng)原審批機關(guān)批準的，由縣級以上國土資源行政主管部門責令限期改正；逾期不改正的，處3萬元以下的罰款，頒發(fā)采礦許可證的國土資源行政主管部門不得通過其采礦許可證年檢。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定第三十條違反本規(guī)定，應當編制礦山地質(zhì)20第三十一條違反本規(guī)定第十六條、第二十三條規(guī)定，未按照批準的礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復方案治理的，或者在礦山被批準關(guān)閉、閉坑前未完成治理恢復的，由縣級以上國土資源行政主管部門責令限期改正；逾期拒不改正的，處3萬元以下的罰款，5年內(nèi)不受理其新的采礦權(quán)申請。礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心第三十一條違反本規(guī)定第十六條、第二十三條規(guī)定，未按照批準的21第十六條采礦權(quán)人應當嚴格執(zhí)行經(jīng)批準的礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復方案。礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復工程的設計和施工，應當與礦產(chǎn)資源開采活動同步進行。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心第十六條采礦權(quán)人應當嚴格執(zhí)行經(jīng)批準的礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理22第二十三條礦山關(guān)閉前，采礦權(quán)人應當完成礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復義務。采礦權(quán)人在申請辦理閉坑手續(xù)時，應當經(jīng)國土資源行政主管部門驗收合格，并提交驗收合格文件，經(jīng)審定后，返還礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復保證金。

逾期不履行治理恢復義務或者治理恢復仍達不到要求的，國土資源行政主管部門使用該采礦權(quán)人繳存的礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復保證金組織治理，治理資金不足部分由采礦權(quán)人承擔。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心第二十三條礦山關(guān)閉前，采礦權(quán)人應當完成礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復23第二十四條采礦權(quán)轉(zhuǎn)讓的，礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復的義務同時轉(zhuǎn)讓。采礦權(quán)受讓人應當依照本規(guī)定，履行礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復的義務。礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心第二十四條采礦權(quán)轉(zhuǎn)讓的，礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復的義務同24第二十五條以槽探、坑探方式勘查礦產(chǎn)資源，探礦權(quán)人在礦產(chǎn)資源勘查活動結(jié)束后未申請采礦權(quán)的，應當采取相應的治理恢復措施，對其勘查礦產(chǎn)資源遺留的鉆孔、探井、探槽、巷道進行回填、封閉，對形成的危巖、危坡等進行治理恢復，消除安全隱患。礦山地質(zhì)環(huán)境保護規(guī)定山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心第二十五條以槽探、坑探方式勘查礦產(chǎn)資源，探礦權(quán)人在礦產(chǎn)資源25采后抽采采前抽采（預抽）采中抽采（邊采邊抽）煤礦瓦斯抽采方法1.瓦斯抽采方法分類二、煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心采后抽采采前抽采采中抽采煤礦瓦斯抽采方法1.瓦斯抽采方法26采前抽采(預抽)鄰近層抽采本煤層抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采順層鉆孔抽采交叉鉆孔抽采煤層巷道抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采走向巷道抽采傾向巷道抽采水平長鉆孔抽采二、煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心采前抽采(預抽)鄰近層抽采本煤層抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采27采中抽采(邊采邊抽)掘進工作面抽采回采工作面抽采地面鉆井抽采穿層鉆孔抽采順層鉆孔抽采煤層巷道抽采采空區(qū)埋管抽采巷幫鉆孔抽采迎頭鉆孔抽采相鄰巷道抽采二、煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心采中抽采(邊采邊抽)掘進工作面抽采回采工作面抽采地面鉆井抽采28采后抽采

采空區(qū)抽采地面鉆井抽采密閉插管抽采密閉鉆孔抽采以上各種方法的組合構(gòu)成了煤礦瓦斯的綜合抽采二、煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心采后抽采采空區(qū)抽采地面鉆井抽采密閉插管抽采密閉鉆孔抽采以上29二、煤與瓦斯共采技術(shù)多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)一般采礦地質(zhì)條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心二、煤與瓦斯共采技術(shù)多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)30進風巷下卸壓層B7下卸壓層B6抽采鉆孔底板巖石巷開采層B8回風巷多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心進風巷下卸壓層B7下卸壓層B6抽采鉆孔底板巖石巷開采層B8回31進風巷下卸壓層B7下卸壓層B6抽采鉆孔底板巖石巷開采層B8回風巷多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心進風巷下卸壓層B7下卸壓層B6抽采鉆孔底板巖石巷開采層B8回32首采層回風巷進風巷被卸壓煤層多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心首采層回風巷進風巷被卸壓煤層多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東33首采層回風巷進風巷被卸壓煤層瓦斯瓦斯多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心首采層回風巷進風巷被卸壓煤層瓦斯瓦斯多煤層條件下煤與瓦斯共采34首采層回風巷進風巷卸壓距離20～150m被卸壓煤層瓦斯瓦斯鉆孔抽采半徑500～800米多煤層條件下煤與瓦斯共采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心首采層回風巷進風巷卸壓距離20～150m被卸壓煤層瓦斯瓦斯鉆35Y型通風

進風巷填充墻體首采層1#鉆孔2#鉆孔3#鉆孔4#鉆孔5#鉆孔4個卸壓瓦斯富集區(qū)頂板環(huán)形瓦斯富集區(qū)上向被卸壓煤層解吸瓦斯富集區(qū)下向被卸壓煤層解吸瓦斯富集區(qū)豎向楔形瓦斯富集區(qū)Y型通風首采工作面剖面圖山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心Y型通風

進風巷填充墻體首采層1#鉆孔2#鉆孔3#鉆孔4#鉆36Y型通風采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植家?guī)律：采空區(qū)頂板5～40m，首采保護層工作面開采后50m超過10%、100m超過20%、300m達到40%。進風進風回風首采工作面采空區(qū)高濃瓦斯富集區(qū)出煤沿空留巷瓦斯抽采鉆孔回風Y型通風首采工作面平面圖采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心Y型通風采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植家?guī)律：采空區(qū)頂板5～40m，首采保37地面鉆井瓦斯抽采技術(shù)

煤層氣地面開采技術(shù)主要包括鉆井、完井、采氣和地面集氣處理生產(chǎn)系統(tǒng)。有兩種開采情況，一是在沒有采煤作業(yè)的煤田內(nèi)開采煤層氣；二是在生產(chǎn)礦區(qū)內(nèi)開采煤層氣。圖為晉城寺河礦井地面瓦斯抽采系統(tǒng)。

圖

寺河礦井地面瓦斯抽采系統(tǒng)地面瓦斯抽采鉆井現(xiàn)場煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)地面鉆井瓦斯抽采技術(shù)

圖寺河礦井地面瓦斯抽采系統(tǒng)地面38完井后的采氣井場圖煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)完井后的采氣井場圖煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)39瓦斯綜合利用

煤層氣燃氣輪機煤層氣鍋爐煤層氣煤泥烘干回轉(zhuǎn)窯1、民用燃氣2、燃氣鍋爐3、瓦斯發(fā)電4、生產(chǎn)化工產(chǎn)品煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)瓦斯綜合利用

煤層氣燃氣輪機煤層氣鍋爐煤層氣煤泥烘干回轉(zhuǎn)窯140淮南礦業(yè)集團瓦斯發(fā)電廠

澳大利亞AppinColliery瓦斯發(fā)電廠，裝機容量為51MW，礦井回風流中的瓦斯平均濃度為0.7％，占電廠瓦斯用量的7％，其余瓦斯來自采空區(qū)瓦斯抽采。煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)淮南礦業(yè)集團瓦斯發(fā)電廠澳大利亞Appin41煤炭地下氣化技術(shù)煤炭地下氣化技術(shù)42煤礦開采新技術(shù)ppt課件43三、膏體充填技術(shù)441煤礦膏體充填開采定義2煤礦膏體充填發(fā)展的背景3膏體充填的技術(shù)優(yōu)勢4膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)5膏體充填控制巖層移動效果6膏體充填采煤效益分析7煤礦膏體充填的發(fā)展方向山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心三、膏體充填技術(shù)441煤礦膏體充填開采定義山東肥礦職業(yè)安全44煤礦膏體充填開采定義45膏體充填指的是把物料制作成“無臨界流速、不需脫水”的膏狀漿體，通過泵壓和重力作用，經(jīng)過管道輸送到礦井下，適時充填采空區(qū)的方法。煤礦膏體充填料漿是一種利用矸石、粉煤灰等固體廢物制作的，適合管道輸送的、低成本的、特殊“混凝土”或特殊“砂漿”。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤礦膏體充填開采定義45膏體充填指的是把物料制作成“4546膏體充填開采改變了什么？傳統(tǒng)長壁垮落采煤破裝運支管長壁膠結(jié)膏體充填采煤煤礦膏體充填開采山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心46膏體充填開采改變了什么？傳統(tǒng)長壁垮落采煤破長壁4647

為什么要搞膏體充填采煤？

解放“三下一上”壓煤，提高煤炭采出率，延長礦井服務年限；保水采煤；堅硬頂板管理；沿空留巷，煤與瓦斯共采；固體廢棄物資源化利用。煤礦膏體充填開采山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心47為什么要搞膏體充填采煤？解放“三下一上”壓煤，47煤礦膏體充填發(fā)展的背景48

我國煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)途徑“高效安全、高采出率、環(huán)境協(xié)調(diào)”綠色開采技術(shù)體系山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤礦膏體充填發(fā)展的背景48我國煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)途48煤礦膏體充填發(fā)展的背景49

世界主要充填采礦方法發(fā)展歷史山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤礦膏體充填發(fā)展的背景49世界主要充填采礦方法發(fā)展歷49煤礦膏體充填發(fā)展的背景50

膏體充填最早是1979年在德國格倫德金屬礦發(fā)展起來的；國內(nèi)金川有色金屬公司1989年開始試驗膏體充填；膏體充填已經(jīng)在世界金屬礦山開采和尾礦處理等方面得以比較廣泛的應用，一年一度的世界膏體充填研討會已經(jīng)召開13次。

國內(nèi)外金屬礦山膏體充填技術(shù)研究成果，對我國煤礦發(fā)展膏體充填有重要參考借鑒價值，但是，以解放“三下一上”壓煤為主要目的的煤礦膏體充填與金屬礦山膏體充填有重要的區(qū)別。

煤礦膏體充填的特點山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤礦膏體充填發(fā)展的背景50膏體充填最早是1979年50煤礦膏體充填發(fā)展的背景51與金屬礦山膏體充填比較，解放“三下一上”壓煤的煤礦膏體充填開采主要特點是：

充填的目的是減沉。

充填與采煤同在一個工作面，充填體構(gòu)筑方法不同于金屬礦山，煤礦需要發(fā)展專門膏體充填隔離支架。

充填材料強度性能要求不同，煤礦充填以后數(shù)小時后就要求充填體承載，否則，影響采煤面產(chǎn)量。

煤礦膏充填原料主要是煤矸石、坑口電廠低質(zhì)粉煤灰等，材料品質(zhì)差，質(zhì)量波動大。

煤礦膏體充填的特點山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤礦膏體充填發(fā)展的背景51與金屬礦山膏體充填比較，解51膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)52膏體充填采煤技術(shù)關(guān)鍵方面：

膏體充填體控制覆巖及地表沉陷理論與方法

膏體充填材料

膏體充填關(guān)鍵設備與工藝

充填液體支架與膏充填體構(gòu)筑方法。

膏體充填采煤技術(shù)關(guān)鍵山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)52膏體充填采煤技術(shù)關(guān)鍵方面：52膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)53

膏體充填體作用模型膏體充填體+支架（采煤區(qū)、待充填區(qū)）+煤體—頂板耦合作用山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)53膏體充填體作用模型膏體充填5354

需要指出的是，這里介紹的煤礦膏體充填主要成果是指中國礦大與有關(guān)單位合作研究成果。太平煤礦站小屯煤礦站朱村煤礦站岱莊煤礦站膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)

煤礦膏體充填工藝山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心54需要指出的是，這里介紹的煤礦膏體充填主5455我國初步形成了一套適合煤矸石膏體充填工藝技術(shù)，主要特點是：

（1）采用批次攪拌，攪拌電流監(jiān)測等，保證每批次料漿在允許變化范圍內(nèi)，不合格料及時處理，適應煤礦膏體充填原材料質(zhì)量波動大的需要。

（2）逐漸引入膏體輸送管道狀態(tài)監(jiān)測與控制，提高了系統(tǒng)保障與事故快速處理能力。

（3）開發(fā)出煤礦膏體充填計算機控制系統(tǒng)和特殊管件產(chǎn)品。膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)

煤礦膏體充填工藝山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心55我國初步形成了一套適合煤矸石膏體充填工藝技術(shù)，主要特點是55膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)

充填液壓支架56太平充填支架ZC2000/16/24小屯充填支架ZC3800/15.5/28.5岱莊充填支架ZC4000/17/32

膏體充填工作面分采煤區(qū)和充填區(qū)兩部分，對于充填支架的功能要求：（1）采煤區(qū)頂板支護（2）充填區(qū)頂板支護（3）隔離防漏（4）抵抗?jié){體側(cè)向壓力（5）其它：如控制煤壁，防治片幫；調(diào)架；防滑等。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)

充填液壓支架56太平充填支架小56膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)

膏體充填采煤工藝57采用整體式充填液壓支架時，膏體充填采煤過程：采煤—充填—凝固采煤—隔離—充填—凝固

為了提高產(chǎn)量，通常布置2個工作面輪采。采用分體式充填液壓支架時，膏體充填采煤過程：采煤—充填采煤充填同時進行山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)

膏體充填采煤工藝57采用整體式57膏體充填采煤效益分析

膏體充填采煤效益58

煤礦膏體充填主要應用于“三下一上”，效益體現(xiàn)在：

（1）擴大開采范圍，提高采出率，多回收煤炭資源；

（2）沿空留巷，節(jié)省巷道掘進與支護費用；

（3）變短壁條帶面為長壁膏體充填工作面，并可以實行往復式開采，減少工作面搬家次數(shù)和搬家距離，節(jié)省工作面搬家費用；

（4）相對節(jié)省準備開拓巷道工程與費用；

（5）減少固體廢物堆放占用土地和處理費用；

（6）減少排水費用；

（7）減少底板注漿改造底板鉆孔工程量和工程費用；

（8）有效防止采空區(qū)漏風、自燃，方便瓦斯治理，節(jié)省相關(guān)安全工程費用。

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心膏體充填采煤效益分析

膏體充填采煤效益58煤礦膏體58煤礦膏體充填的發(fā)展方向59破解膏體充填采煤面產(chǎn)量低，頂板不好時減沉效果不理想的關(guān)鍵是：

研究建立膏體充填工作面“充填體+支架+煤體—頂板”相互作用關(guān)系理論，為膏體充填面支架設計、充填材料選擇提供理論支撐。

發(fā)展分體式充填支架，實現(xiàn)采后即充，充后即采，甚至采充可同時進行，切實提高采煤、充填有效時間，減少充填隔離工作量、時間和輔助材料量。

研究提高膏體膠結(jié)料性能，降低充填材料費用。

煤礦膏體充填主攻方向山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤礦膏體充填的發(fā)展方向59破解膏體充填采煤面產(chǎn)量低，59四、置換開采技術(shù)充填液壓支架置換開采技術(shù)框架置換開采分類普采充填開采綜采充填開采山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心四、置換開采技術(shù)充填液壓支架山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心60架前采煤架后充填，采充一體化充填液壓支架 山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心架前采煤架后充填，采充一體化充填液壓支架 山東肥礦職業(yè)安全技61充填液壓支架

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心充填液壓支架 山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心62充填液壓支架 山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心充填液壓支架 山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心632023/7/3164山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心2023/7/3164山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心64矸石充填特點特點：1、矸石作為充填物料，降低充填成本，有效控制矸石污染2、四連桿機構(gòu)縮短了充填千斤頂?shù)男谐?，提高了充填效?、采用刮板機輸送充填矸石，實現(xiàn)均勻充填，安全高效4、可隨液壓支架沿采向推進，實現(xiàn)連續(xù)均勻充填，提高了充填效率2023/7/3165山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心矸石充填特點特點：2023/7/3165山東肥礦職業(yè)安全技65矸石直接充填置換“三下”壓煤總體技術(shù)框架置換開采技術(shù)框架

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心矸石直接充填置換“三下”壓煤總體技術(shù)框架置換開采技術(shù)框架 山66綜采矸石充填壓實原理綜采矸石充填壓實系統(tǒng)工作原理綜采置換開采技術(shù)

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心綜采矸石充填壓實原理綜采矸石充填壓實系統(tǒng)工作原理綜采置換開67綜采矸石充填工作面井下工況前部采煤后部充填綜采置換開采技術(shù)

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心綜采矸石充填工作面井下工況前部采煤后部充填綜采置換開采技術(shù)68普采與充填支護系統(tǒng)普采矸石充填技術(shù)普采與充填工作面布置普采與充填支護系統(tǒng)充填系統(tǒng)普采與充填工作面布置普采矸石充填高速動力拋矸機充填面開采面普采置換開采技術(shù)

山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心普采與充填支護系統(tǒng)普采矸石充填技術(shù)普采與充填工作面布置普采與69煤層劃分為若干條帶，各條帶相間開采，采出條帶采出后，由保留條帶支撐上覆巖層重量。條帶采煤法能夠有效地減少地表變形，減少地表下沉量可達8090%主要缺點是采出率低，采出率30～60%，巷道掘進多，工作面效率低ba五、條帶開采技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心煤層劃分為若干條帶，各條帶相間開采，采出條帶采出后，由保留條70地面為密集建筑群、結(jié)構(gòu)復雜的或紀念性的建筑物；難搬遷的村莊；鐵路橋梁、隧道或鐵路干線下；水體下的煤層及受巖溶承壓水威脅的上方煤層；條帶采煤法開采的理想地質(zhì)條件：煤層埋深小于400500m，單一薄及中厚煤層，厚度比較穩(wěn)定，頂?shù)装鍘r層和煤層較硬。條帶采煤法的適用條件山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心地面為密集建筑群、結(jié)構(gòu)復雜的或紀念性的建筑物；條帶采煤法的適71

上行開采順序有利于保留條帶基本不再受重復采動影響。

當煤層間距較小時上下煤層或上下分層的煤柱要對齊。

保留條帶中盡量不開掘巷道或少開掘巷道不得隨意擴大采出條帶寬度和縮小保留條帶寬度。

回采巷道采用錨桿支護能起到加固保留條帶的作用。條帶開采注意的問題山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心上行開采順序有利于保留條帶基本不再受重復采動影響。條帶72主控參數(shù)：采出條帶寬度b保留條帶寬度a采出率C設計方法：經(jīng)驗方法基于關(guān)鍵層的方法條帶開采設計方法山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心主控參數(shù)：條帶開采設計方法山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心73地表要避免出現(xiàn)波浪形下沉盆地采寬等于或大于三分之一埋深時，地表就要出現(xiàn)波浪形的下沉盆地。b應等于或小于（1/101/4）H我國已有的采出條帶寬度多在1050m采出條帶寬度b山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心地表要避免出現(xiàn)波浪形下沉盆地b應等于或小于（1/101/474

條帶煤柱強度穩(wěn)定性評價方法

煤柱穩(wěn)定性評價方法可歸納為兩類：一是極限強度理論；另一是漸進破壞理論。極限強度理論的煤柱穩(wěn)定判別條件為：選擇“輔助面積法”求取煤柱載荷；按比涅烏斯基公式求取煤柱強度。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心條帶煤柱強度穩(wěn)定性評價方法山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心75

對應煤體變形破壞過程的三個階段，可將煤柱變形破壞分成三個區(qū)，即松弛區(qū)、塑性區(qū)及彈性區(qū)。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心對應煤體變形破壞過程的三個階段，可將煤柱變形破壞分成76六、采煤沉陷地土地復墾技術(shù)挖深墊淺復墾技術(shù)充填復墾技術(shù)采煤沉陷地土地復墾的其他技術(shù)未穩(wěn)沉塌陷地復墾技術(shù)介紹山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心六、采煤沉陷地土地復墾技術(shù)挖深墊淺復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技77挖深墊淺復墾技術(shù)挖深墊淺技術(shù)是將造地與挖塘相結(jié)合，即用挖掘機械（如挖掘機、推土機、水力挖塘機組等），將沉陷深的區(qū)域繼續(xù)挖深（“挖深區(qū)”），形成水（魚）塘，取出的土方充填至沉陷淺的區(qū)域形成陸地（“墊淺區(qū)”），達到水陸并舉的利用目標。水塘除可用來進行水產(chǎn)養(yǎng)殖外，也可視當?shù)貙嶋H情況改造成水庫、蓄水池或水上公園等，陸地可作為農(nóng)業(yè)種植或建筑等。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心挖深墊淺復墾技術(shù)挖深墊淺技術(shù)是將造地與挖塘相結(jié)合，即用挖掘機78

依據(jù)復墾設備的不同，可以細分為：1、泥漿泵復墾技術(shù)2、拖式鏟運機復墾技術(shù)3、挖掘機復墾技術(shù)(依據(jù)運輸工具不同又可分為挖掘機+卡車復墾技術(shù)、挖掘機+四輪翻斗車復墾)4、推土機復墾技術(shù)。由于推土機多用于平整土地往往與其他機械設備聯(lián)合使用，因此，從復墾設備區(qū)分主要是前三種。挖深墊淺復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心依據(jù)復墾設備的不同，可以細分為：挖深墊淺復墾技術(shù)山東肥礦職79泥漿泵復墾技術(shù)泥漿泵實際就是水力挖泥機，亦稱水力機械化土方工程機械。1.應用條件除滿足挖深墊淺復墾技術(shù)的應用條件外，還應有足夠的水源供泥漿泵水力挖掘土壤。2.施工工藝3.優(yōu)點這種方法工藝簡單、成本低，在我國不少礦區(qū)得到廣泛應用。4.缺點（1）復墾后原耕作層與深土層相混合，破壞了原有的土壤結(jié)構(gòu)。（2）土壤在用水切割、粉碎、運輸、沉淀等過程中，營養(yǎng)成分隨水流失。（3）泥漿自然沉淀過程緩慢，復墾工期長。（4）復墾后土地易板結(jié)。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心泥漿泵復墾技術(shù)泥漿泵實際就是水力挖泥機，亦稱水力機械化土方工80圖：沉陷地泥漿泵復墾工作圖泥漿泵施工工藝山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心圖：沉陷地泥漿泵復墾工作圖泥漿泵施工工藝山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)81拖式鏟運機復墾工藝大型鏟運機已被國外廣泛用于露天礦的表土和心土的剝離。由于鏟運機集挖掘、運輸于一體，是一個很好的土壤挖掘和運輸機械。但由于采煤沉陷地地形起伏變化大，有些區(qū)域潛水位較高，因此，一般采用中小型拖式鏟運機進行施工。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心拖式鏟運機復墾工藝大型鏟運機已被國外廣泛用于露天礦的表土和心82挖深墊淺復墾技術(shù)優(yōu)點土地復墾速度快、效率高、工期短。中小型拖式鏟運機一趟可挖運土方量3ｍ3左右，一臺鏟運機一天工作15～16ｈ可挖土方350ｍ3，作業(yè)生產(chǎn)效率提高約25%。不受運輸距離等限制。鏟運機進行長距離土方運送工作效率仍很高，彌補了挖掘機和推土機的不足。施工不受土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)成分(如砂漿礫石)的影響，彌補了泥漿泵的不足。鏟運機前部的推斗可調(diào)整高度和方向，機械靈活，挖出的魚塘較規(guī)則平整。施工過程中通過分塊段、分層剝離和分層回填技術(shù)，容易使熟土重新回填作為表土層，這樣能保證復墾后土壤結(jié)構(gòu)破壞程度較小。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心挖深墊淺復墾技術(shù)優(yōu)點土地復墾速度快、效率高、工期短。中小型拖83①施工受積水和潛水位條件限制，對積水區(qū)需排水和打井降低潛水位，雨季需停工；②為減少抽水費用，一般需長時間連續(xù)作業(yè)(每臺鏟運機開工18～20ｈ/ｄ以上)，工人勞動強度較大；③對機械設備要求較高，復墾成本較其它工藝要高。挖深墊淺復墾技術(shù)缺點山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心①施工受積水和潛水位條件限制，對積水區(qū)需排水和打井降低潛水位84挖掘機示意圖挖掘機復墾技術(shù)挖掘機具有挖掘力強、速度快、適應性強的特點。由于它無法運輸，必須與卡車、四輪翻斗車等運輸機械聯(lián)合作業(yè)才能完成復墾工作。山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心挖掘機示意圖挖掘機復墾技術(shù)挖掘機具有挖掘力強、速度快、適應性85挖掘機+四輪翻斗車或卡車復墾挖掘機復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心挖掘機+四輪翻斗車或卡車復墾挖掘機復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技86

充填復墾技術(shù)一般是利用土壤和容易得到的礦區(qū)固體廢棄物（如煤矸石、坑口和電廠的粉煤灰、露天礦排放的剝離物）及垃圾、沙泥、湖泥、水庫庫泥和江河污泥等來充填采煤沉陷地，恢復到設計地面高程來復墾土地。

充填復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心充填復墾技術(shù)一般是利用土壤和容易得到的礦區(qū)固體廢棄物（如煤87

燃煤電廠在生產(chǎn)過程中，將煤塊破碎研磨成煤粉，再送入鍋爐在1300-1500℃的高溫下燃燒，煤粉燃燒后剩余的殘灰就是粉煤灰。一般每燃燒1000kg煤要產(chǎn)生250-300kg粉煤灰。粉煤灰充填復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心燃煤電廠在生產(chǎn)過程中，將煤塊破碎研磨成煤粉，再送入鍋爐在188淮北12年粉煤灰充填覆土復墾地粉煤灰充填復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心淮北12年粉煤灰充填覆土復墾地粉煤灰充填復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)89土地平整技術(shù)土地平整技術(shù)是沉陷地復墾技術(shù)中一項比較基本的技術(shù)，主要是消除附加坡度、地表裂縫以及波浪狀下沉等破壞特征對土地利用的影響。適用條件：主要用于中低潛水位沉陷地的非充填復墾、高潛水位沉陷地充填法復墾，以及與疏排法配合用于高潛水位沉陷地非充填復墾等。在進行沉陷地平整時，一方面應設計好標高，使地面平整度符合規(guī)定要求，另一方面土地平整要與溝、渠、路、田、林、井等統(tǒng)一考慮，避免挖了又填，填了又挖的現(xiàn)象。其他充填復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心土地平整技術(shù)其他充填復墾技術(shù)山東肥礦職業(yè)安全技術(shù)培訓中心90梯田式復墾技術(shù)梯田式復墾就是根據(jù)沉陷后地形及土質(zhì)條件與耕作要求，合理設計出梯田斷面，將沉陷地整理成梯田。適用條件：主要用于位于丘陵山區(qū)或中低潛水位采厚較大的礦區(qū)，耕地受損的特征是形成高低不平甚