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煤矿老空区粉煤灰充填技术应用

  一、项目背景

  过去,煤炭产业结构不合理,生产规模小,工艺落后。在上个世纪八十年代,全国煤炭市场疲软,地方煤炭开采实施“有水快流”的政策,有些煤矿采用落后的“房柱式”或“残柱式”打眼放炮采煤方法,生产技术装备水平低,生产工艺落后,以掘代采,采掘不分。

  粉煤灰为电厂煤炭燃烧后的主要产物,且现在对粉煤灰的开发利用有限,若不及时处理对环境污染较大。

  近年来,随着开采强度的不断加大,很多矿井逐步进入房柱式采空区上开采。但蹬空开采存在一定的安全威胁,以粉煤灰为主的充填材料,价格低廉,且强度满足要求,具有一定的先进性。

  二、研究内容

  1.基本原理

  通过在老空区上覆地面施工钻孔将水泥、粉煤灰混合浆液注入采空区和上覆岩层的裂隙中。混合浆液经过固化、胶结形成结石体,对上覆岩层形成支撑作用,阻止采空区上覆岩层的冒落。

  2.关键技术

  保证上覆煤层回采过程中,采空区以上岩层能够有效地承受采动影响的荷载,不产生下沉和变形,合理确定采空区治理水泥、粉煤灰注浆标准

  3.工艺流程

  4.主要参数指标

  老空区治理水泥、粉煤灰注浆设计标准为:

  ①注浆材料配比:水泥∶粉煤灰=3∶7;

  ②浆液充填率:≥85%;

  ③浆液结石率:≥85%;

  ④浆液结石强度:1.5~2.0MPa;

  ⑤注浆结束压力:2~3 MPa。

  三、应用效果

  某矿老空区未填充前,6号煤层受蹬空煤量92万吨,无法回采。

  该矿根据老空区分布情况,设计在每个较大老空区施工一个注浆钻孔,通过地面注浆填充老空区,根据煤层倾角,部分老空区采用自溜填充,共施工10个注浆孔,合计1729.8m,注浆49104.5m3。合计费用726万元。

  老空区充填后,可多采出煤炭92万吨,按照目前成本测算,每吨煤利润约100元,可创造利润9200万元,扣除成本费用726万元,可现实利润8474万元。

  四、推广应用

  通过老空区填充,有效确保了蹬空工作面的安全回采,同时有效对粉煤灰进行利用。该技术适用于煤层层间距较小,且下伏老空区面积较大,上覆煤层回采存在蹬空威胁的矿井。

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