充填方法范文（精选12篇）
充填方法 第1篇
关键词：煤矿,充填采煤,应用,分析
0 引言
煤矿充填采煤主要是将矸石等固体废弃材料作为填充物来进行井下填充,利用这种方式不仅能有效减少矸石废弃料所产生的排放量,同时也能有效控制岩层移动,提高建筑物的安全性,保护生态环境。下面将对煤矿充填采煤方法的应用进行详细分析和研究。
1 煤矿充填采煤方法
充填采煤法是指利用矸石等废弃材料作为填充物,对采煤工作面采空区进行填充并控制岩层的一种方法。利用这种方法能有效减少工作面支撑压力而造成的矿压,同时改善巷道整体状况,提高煤矿采出率[1]。这种采煤方式能有效提升顶板支撑强度,使原本松散的填充材料形成一个整体结构形式,控制采后的顶板下沉情况,此外还能起到保护地表和道路等作用。充填采煤法近年来一直在不断提升,主要表现在填充物和填充工艺上的变化。20世纪50年代之前,中国煤矿充填采煤方法上所采用的填充物多为废石等;到60年代,开始使用尾砂胶结技术进行填充;直到现在研究出密实性比较高,同时含水量也较高的超高水填充材料。
煤矿充填采煤方法有多种不同种类,按照填充动力来进行划分可以分为水力填充、风力填充和机械填充等;按照填充材料进行划分可以分为水砂填充、矸石填充和超高水填充等;按照填充位置进行划分可以分为采空区填充、高层区填充及冒落区填充[2]。
矸石膏体填充主要是将大块矸石进行破碎处理,然后将矸石、专用胶结料、水及粉煤灰根据合适的比例充分搅拌,使之形成膏体浆液。然后将所形成的膏体运送到井下进行工作面填充,形成一个封闭的采空区空间。高水材料充填采煤是将A料和B料制作成为浆体,然后利用泵送系统将材料运送到工作面副巷,通过一定比例的混合之后再进入工作面进行填充。
2 充填采煤技术应用
2.1 膏体充填
膏体充填技术是指利用煤矿附近的一些矸石和工业炉渣等在地面上进行处理加工,形成一种不需要进行脱水处理的浆体,然后通过管道将浆体在重力的压力下运输到井下,以此来进行采空区填充开采。由于充填材料多来自于矿体本身的粉煤灰和煤矸石,价格比较便宜,同时配料简单[3]。近年来,在机械化不断发展下已经可以利用机械来进行作业,劳动强度低,操作过程十分简单,是一种比较适合大范围使用的方式。此外,利用膏体充填的方式有密度高、流动性强的特点,同时膏体强度也比较高,能有效防止地表下沉问题的出现,对岩层的移动也能起到良好地控制作用。但这种方式初期投入资金比较高,会给煤炭企业造成一定的经济压力。
2.2 矸石充填
矸石填充方法主要是利用重力等来对矸石进行加工利用,将填充材料运输到井下进行采空区的充填采煤方法。利用充填材料和充填采空区所使用的动力方式来进行划分可以分为风力填充、机械填充、人工填充及自溜填充四种。一般来说所使用的材料多数以矸石为主,添加砂子和碎石等材料提升填充物的强度,通常不需要再添加胶结料等添加剂。利用人工的方式来进行填充劳动强度比较高,生产效率低,同时在进行充填的过程中所采取的工艺适应性不强,因此在实际填充采煤过程中应用比较少。利用机械的方式进行填充应用方式比较广泛,并比较适合工作面的应用[4]。利用机械方式在进行填充所投入的资金比较少。
2.3 高水材料充填
高水材料是一种胶凝材料,由多种不同的材料组成,主要包括石膏、石灰、高铝水泥和解凝剂等。高水材料有流动性强、强度增长快等优质的特点,能在较短的时间内提升固体强度。高水材料充填有系统简单、初期投资低等特点。在作业过程中,充填和回采之间相互不干涉也不影响,充填速度比较快。此外高水材料的含水量比较高,在固体材料的需求上比较少,有效解决了缺少固体材料的问题,同时填充工艺也比较简单。此外,其固体材料填充较少,因此不会给矿井运输造成过重的压力。一般来说高水材料充填的流动性强,在现代煤矿填充采煤中应用比较广泛,但高水材料的抗高温能力不够强,同时不能长期保证材料的稳定性,仍然需要不断提升。
2.4 部分充填
部分填充开采技术是指对一部分的采空区进行充填。部分充填不仅能在采空区进行,同时也能在离层区或冒落区进行[5]。利用部分充填方法对覆盖结构自承载能力进行充分利用,能有效减少由于充填所造成的成本开支,提升煤矿企业的经济效益。对采空区的充填主要是在煤层采出之后、顶板冒落之前,利用胶结材料填充采空区的部分空间,以此来提升采空区的整体强度,控制地表沉陷问题的产生。在填充过程中主要保证充填覆盖层的稳定性、不断裂,同时充填的条带能够长时间保持稳定性,保证地表下陷问题能得到更加长久地控制。离层区的注浆充填方式主要是利用岩层的移动空间在地面进行钻孔,然后利用高压将填充物注入到离层的空间当中。通过这种方式能有效提升覆岩层的支撑作用,保证地面压力能够得到缓解。此外,冒落区的注浆充填,主要在采空区的冒落矸石空隙没有被压实之前进行的,在这个时候及时将浆液输入到空隙之中,使之填充满空隙,最终起到提升覆岩层强度的作用。
3 煤矿充填采煤所带来的社会效益
煤矿开采中对充填采煤技术的使用,带来了煤炭开采工艺的一次重大变革,对社会发展和煤矿企业的进步有重要意义。通过充填开采技术能将采空区完全填充,解决了原本采空区回风和顶板塌落等问题的出现,同时提升了工作人员的工作环境安全。在进行充填之后能够形成覆岩支控体系,不仅能有效控制地表下陷问题,保证建筑物沉陷控制在允许范围内,同时也能有效提升煤矿资源的开采率,提升矿井的整体服务年限等。此外,利用充填采煤方式能消耗原本废弃的煤矸石和其它工业废料,减少工业废料对环境的整体伤害,推动了整个煤炭行业健康发展,这对整个社会发展来说都有重要意义。当前中国煤矿开采技术受到的主要限制就是充填采煤能力问题,因此,充填采煤能力的提升将成为未来行业研究的重点内容,只有明确未来研究方向,提升充填采煤的技术和整体能力,才能真正使煤矿行业得到长远发展。
4 结语
煤矿充填采煤方法是煤矿开采中的一项技术革新,不论是对煤矿的安全生产、提升企业经济效益,还是对生态环境的保护都有重要意义。但当前中国充填采煤技术发展中仍存在一些问题,有诸多不完善之处,仍然需要不断总结和研究,为提升煤矿采煤效率做出贡献。充填采煤的发展为社会创造了巨大的经济效益和社会效益,对煤矿的未来健康发展和绿色化可持续发展起到了重要的推动作用。
参考文献
[1]叶常伟.煤矿充填采煤技术的应用[J].经营管理者,2011,5(9):41-43.
[2]许家林,轩大洋,朱卫兵.充填采煤技术现状与展望[J].采矿技术,2011,6(3):71-78.
[3]缪协兴,张吉雄,郭广礼.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J].煤炭学报,2010,11(1):20-26.
[4]惠功领.我国煤矿充填开采技术现状与未来发展[J].煤炭工程,2012,3(2):89-96.
充填采煤经验材料 第2篇
冀中能源峰峰集团小屯矿
冀中能源峰峰集团小屯矿位于河北省邯郸市峰峰矿区东北部。该矿始建于1958年6月，1963年10月底投产，1982年1月1日独立建矿。矿井初始设计可采储量为4313.8万吨，原设计生产能力为21万吨/年，后几经改扩建，现核定生产能力为88万吨，生产多年维持在70—80万吨水平，现拥有在册职工2750人。近年来，小屯矿为构建环境友好生态和谐型企业，坚持以科技创新为引领，努力探索解放村庄下保护煤柱等“三下”压煤开采技术新途径，大力实施了矸石膏体充填综采新工艺，消灭了矸石，保护了环境，并有效解放了村下呆滞煤量，延长矿井服务年限，为打造绿色矿山和解放“三下”压煤问题闯出一条新路。
2009年，小屯矿矸石膏体充填综采技术研究项目，在北京通过了由中国煤炭协会组织的国家级新技术成果鉴定，有三项技术获国家专利，研究成果达到了国际领先水平；在福建省福州市举行的第七届中国•海峡项目成果交易会上，“村庄下矸石膏体充填综采技术”荣获金奖。
一、矸石膏体充填定义及概述
所谓矸石膏体充填就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等固体废物在地面加工成无临界流速、不需脱水的膏状浆体，利用充填泵或重力作用通过管道输送到井下，适时充填采空区的采矿方法。
矸石膏体充填以后形成的以充填体为主的覆岩支控体系，能够有效控制地表开采沉陷在建筑物允许值范围内，保护地下水资源不受破坏，提高煤炭资源采出率，改善矿山安全生产条件，实现不搬迁采煤，解放村庄建筑物下、铁路下、水体上下煤炭资源，保护矿区生态环境。使用矸石膏体充填采煤虽然不可避免地要增加一定的吨煤生产成本，但是，却克服了传统的条带开采采出率低的根本缺陷，矸石膏体充填综采技术的开发与应用，是煤炭工业贯彻落实科学发展观、实现绿色采矿的重要举措，具有“高采出率、环境友好、高安全性”的基本特征，是一种新的绿色采矿技术，也是21世纪采矿技术的重要发展方向。
二、矸石膏体充填系统简介及工艺流程
小屯矿矸石膏体充填系统主要包括地面充填站和井下工作面系统两部分组成。
地面充填站主要是由矸石破碎子系统、配比搅拌系统、管路泵送子系统、控制系统、除尘系统等5部分组成。
矸石破碎子系统：主要将原状矸石破碎成直径小于25mm以下的成品矸石，设备有皮带、待料斗等。
配比搅拌子系统：主要功能是将矸石、粉煤灰、添加剂、水按照一定比例进行配比搅拌，制成矸石膏体；设备包括搅拌机、料仓、螺旋给料机、称量斗等。
管道泵送子系统：主要功能是将制成的矸石膏体输送到井下工作面的充填区域；设备包括充填泵、充填管、压风管等。
检测监控子系统：包括料位、水分、称重、流量、密度、压力以及来料称重7个方面，通过计算机实现对充填站系统的自动控制。
除尘系统：主要功能是采取多项措施综合防治粉尘污染；设备包括除尘器、喷雾撒水装置、密闭罩等。
小屯矿充填站设计时考虑其环保性，其主要体为：物料重复利用性：可以利用回收骨料和再循环水；防尘性：在破碎、搅拌、上料、存储方面有高效的防尘性；低噪音：破碎系统、搅拌系统设计紧凑合理，采用先进技术和材料，工作时噪音低。
井下工作面系统设备主要包括双滚筒采煤机、刮板输送机、液压充填支架等，充填支架将采煤区的支护、充填区的支护、充填体的保护与隔离等作用集于一体，实现了综采设备的突破。
井下充填工艺为综采充填：使用双滚筒采煤机割煤，采用四刀一充，采煤机割煤四刀，采空区充填一次。
充填的过程是地面充填站将矸石破碎加工，然后把矸 石、粉煤灰、专用胶结料和水等四种物料按比例混合搅拌制成膏体浆液，再通过充填泵把膏体浆液输送到井下充填工作面，充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭采空区空间的过程。充填工作面结束后，充填体凝固时间需要4小时左右，此时检修班对设备进行检修，为下班充填做准备。
三、矸石膏体充填经济效益与社会效益分析
（一）经济效益分析
使用矸石膏体充填综采技术，可有效破解“三下”压煤问题，解放大量呆滞煤炭，延长矿井服务年限，经济效益非常可观。以小屯矿南旺村村下矸石膏体充填为例，南旺村保护煤柱采用膏体充填可采煤161.1万吨，比传统条带开采多采出煤炭93.1 万吨，提高采出率1.3倍，膏体充填比条带开采多创造产值53998万元，增加利润近23827万元，延长小屯矿服务年限1.5年；以冀中能源峰峰集团为例，峰峰集团适合充填开采的三下压煤量有1.54亿吨，将延长峰峰集团服务年限近10年，比传统条带开采多延长服务年限5-6年，可多创造产值200亿元以上。
（二）社会效益分析
1.采用矸石膏体充填技术，每年可处理大量煤矸石和粉煤灰，显著减少矸石、粉煤灰对环境的污染和占地，改善矿区生态环境，使固体废物得以资源化利用。
2.充填效果可有效支撑住顶板，减少地面塌陷，降低了 对地面建筑物的影响和破坏，有利于协调工农关系，减少工农矛盾，有利于推进和谐矿区建设。
3.解放了资源，延迟了老矿井的衰闭，增加了就业，增进了矿区稳定、和谐，实现了矿区的可持续发展。
4.小屯矿膏体充填试验成功以后还可以推广应用到全国其它矿区三下压煤开采，实现绿色开采，产生更加巨大的社会和环境效益。
四、矸石膏体充填综采技术推广效果及前景展望 1.矸石膏体充填综采技术有效解决了村庄下压煤的开采问题。从技术上看，能使煤炭开采安全可靠，提高了煤炭回收率；从经济效益上看，解放了村庄建筑物下煤炭资源，大幅度提高煤炭资源采出率，延长矿井服务年限，并且减少了条带开采损失；从环境效益上看，保护了地表村庄等建筑物，实现不搬迁采煤，改善工农关系，保护矿区生态环境。
2.矸石膏体充填选用煤矸石、粉煤灰作为充填材料，膏体质量浓度达到了80%以上，选择上述固体废弃物作充填骨料材料，为其资源化利用开辟了新途径，有效处理了固体废弃物，是煤矿绿色开采膏体充填的发展方向。
3.矸石膏体充填大量使用煤矸石、粉煤灰，使固体废物得以资源化利用，减少对环境的污染，改善矿区生态环境，也充分响应了国家节能减排政策，为全国其它矿区树立绿色采矿示范。
充填方法 第3篇
关键词：充填配比；质量浓度；稠度试验
中图分类号：TD325 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-
焦家金矿寺庄矿区是属于中温热液蚀变花岗岩型金矿床，矿区矿体的赋存形态多变，开采技术条件复杂，矿岩破碎，井下节理裂隙极其发育，矿石品位变化不均匀，矿区地表不允许塌陷，充填采矿法成为必要，充填体特性成为研究重点。
1 实验方案
充填配比的实验应用7×7×7cm3的标准模型，每1个配比配制12块试块，分别测试7d、28d的单轴抗压强度（图1）及28d的劈裂拉伸强度（图2）。主要参数为浓度：68%～75%；实验配比是：1：0：6，1：0：8，1：0：10，1：0：20，1：0：25，1：1：15，1：1：20，1：1：25，1：2：20，1：3：25。
2 实验配比及力学测试结果
应力-应变测试见图4，劈裂拉伸测试见图5，稠度测试见图6，实验结果汇总见表1。
3 结语
（1）焦家金矿寺庄矿区的尾砂胶结充填配比实验结果为充填试块的测试强度随着胶结材料和水泥份量的减少，试块的强度也降低，为此，应该针对矿山的工程实际情况选取合理的充填配比及充填浓度。
（2）人工假顶充填配比是胶结材料：粉煤灰：尾砂=1：0：10，充填的质量浓度是68%，在此配比下7d、28d的抗压强度及28d劈裂拉伸强度分别是1.86MPa、1.94MPa和0.16MPa。
（3）正常回采采场的胶结充填配比是胶结材料：粉煤灰：尾砂=1：1：15，充填的质量浓度是72%，在此配比下7d、28d的抗压强度及28d劈裂拉伸强度分别是0.98MPa、1.09MPa和0.19MPa。
（4）充填料的稠度试验表明，最佳配比下的充填料浆满足充填管道自流输送的要求，同时胶结材料及粉煤灰有利于充填管道的输送。
参考文献
[1] 王振环，李政.安庆铜矿充填体特性现场调查研究[J].甘肃科技，2005，21（5）：85-87.
[2] 郭利杰，杨小聪.深部采场胶结充填体力学稳定性研究
[J].矿冶，2008，17（3）：10-13.
[3] 彭康，李夕兵.基于响应面法的海下框架式采场结构优化[J].中南大学学报（自然科学版），2011，（8）：2417-2423.
[4] 彭康，李夕兵.海底下框架式分层充填法开采中矿岩稳定性分析[J].中南大学学报（自然科学版），2011，（11）：3452-3457.
[5] 孙玉科，姚宝魁.我国岩质边坡破坏的主要模式[J].岩石力学与工程学报，1983，2（1）：67-75.
[6] 郑颍人，赵尚毅，时卫民，等.边坡稳定分析的一些进展
[J].地下空间，2001，21（4）：262-271.
作者简介：孙成佳（1966-），男，山东青岛人，山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿助理工程师，研究方向：矿山工程设计。
充填料灰砂比控制方法探讨 第4篇
充填料的工艺制备流程根据充填用料的不同, 会有一定的差异, 目前成品充填料通常由三种物料混合搅拌而成, 这三种物料分别为尾砂浆、水泥和水。尾砂浆通过放砂管路流入搅拌槽中, 该管路上装有浓度计和流量计用来对砂仓放出尾砂浆的浓度和流量进行监测, 该管路上还装有电动调节阀, 用来对砂仓放砂流量进行调节。水泥在水泥仓中贮存, 工作时, 开动水泥仓底的螺旋输送机, 螺旋输送机叶片旋转时带动水泥向前输送到水泥下料口, 顺着溜槽流入搅拌槽中, 溜槽中间安装有冲板或其他类型的流量计, 用来监测水泥的流量, 螺旋输送机的电机由变频器可以调节转速, 转速不同, 单位时间内输送的水泥量也不同。充填料的添加水由电动调节阀门来调节给流量, 由电磁流量计来监测流量的大小。
上述三种物料同时放入搅拌槽中, 搅拌槽电动机带动搅拌叶片旋转将三种物料进行搅拌, 搅拌槽下部经过搅拌的合格充填料由下方的管路排放出。搅拌槽上方设有料位计, 下方的排料管上设有浓度计和流量计用来检测充填料的浓度和流量, 排料管上还设有电动调节阀门用来调节排放流量的大小。搅拌槽有高位和低料位报警。充填料制备工艺过程中的几个最主要参数为充填料的配比、充填料浓度、搅拌槽料位和充填料的流量。
2 灰砂比控制的难点
影响充填料浆性能的因素主要有充填材料的粒级组成、不同物料的比例关系和料浆浓度三个方面。充填材料的粒度、级配和颗粒形状的不同, 对两相流的流动状态和充填体的密实程度都有很大的影响。对于一定的充填料, 其原始物料及其粒级组成和物理特性通常变化较小。工艺上确定充填料配比时, 通常是经过试验和经济技术比较或者参考类似矿山的生产实践后确定的。充填料的配比对工艺的各个环节以及经济技术方面的影响非常大。
国内充填站通常采用连续制备、连续充填的工艺。充填料的配比是依赖控制系统来在线调节的, 这一点与批量制备工艺是完全不同的。批量制备工艺的各种物料是预先称量后再混合搅拌, 充填配比和浓度的保证要容易得多。
连续制备过程中水泥和干尾砂的比例一般都是通过比值控制器来保证的, 控制系统首先通过砂仓放砂的浓度和流量计算出干砂量的多少, 再根据工艺设定的比例关系计算出相应干尾砂对应的水泥用量, 然后将该用量的大小作为水泥给料控制回路的输出设定值, 水泥给料回路根据此给定值进行闭环给料。对于一个干扰较小的系统上述控制过程基本上能保障尾砂和水泥按设定的比例均匀地进入到搅拌槽中。在实际中, 砂仓尾砂的放砂流量是波动的, 而且幅度和变化率都非常大, 极端情况下, 可能还会出现短时间断流的情况。由于尾砂浆在砂仓放砂管内的流速也是波动的, 时而快时而慢。水泥的给料系统调节流量时, 相对尾砂要慢, 水泥在溜槽内的流速要比尾砂浆在放砂管内的流速小。
正是由于水泥给料系统的滞后性和尾砂给料的剧烈波动使得水泥的给料量通常跟不上尾砂给料的变化, 以致尾砂和水泥并不能按一定比例同时进入搅拌槽, 从而导致充填料配比的不均匀。
3 料浆配比的“软批量”控制
国外新建设的充填搅拌站, 很多采用批量制备技术。该工艺将充填料的各种物料称量好后, 再放入搅拌槽中进行搅拌, 在搅拌的过程中不再添加物料, 当混合物搅拌成为均匀的充填料后, 将该批充填料倒入缓冲斗中, 这样就完成了一批料的制备。接着, 系统将在上一批料搅拌期间已经称量好的各种物料倒入搅拌槽中, 开始下一批制备作业。缓冲斗用于向充填钻孔或充填泵供料, 通过设计系统各部分的能力能保证缓冲斗中始终存有物料。虽然上述批量制备技术与常用的连续制备技术相比有很多缺点, 但具有控制容易、充填料浆质量易保证等明显的优点。
为了使得充填料浆的配比均匀, 虽然实际的料浆制备过程是连续的, 采用了一种模仿批量制备过程的控制方法, 该控制方法吸收了批量生产工艺的优点, 有效地克服了传统连续制备控制方法上的缺点。即使系统的水泥或水的添加量在短时间内由于滞后或其它各种原因没有能跟上尾砂浆给入量的变化, 但控制系统可以在一定的时间内比较方便地将其差值给补上, 这样就形成一批批“软”料浆, 每批料浆中各物料的总配比是比较准确的, 再通过搅拌槽的搅拌作用, 就能得到比较均匀的充填料。这样的控制系统, 也没有必要很灵敏地跟随砂仓放砂量的强烈波动。
软批量控制在常规的比例控制环的基础上增加批量补偿, 即控制的添加量在满足目前比例环要求的前提下, 同时对该计算批料的添加量进行累计补偿。初步分析, 软批量补偿控制可以有3种算法: (1) 全程补偿算法; (2) 限次补偿算法; (3) 模糊补偿算法。全程补偿算法将过去所有时刻的水或水泥的补偿值在未来的一个时刻内全部进行补偿。限次补偿算法只对设定时刻以内的补偿值进行补偿。模糊补偿算法以补偿值和补偿值的变化量作为变量进行模糊补偿控制, 其补偿的范围也可以是全程或限次的。
表1为全程补偿算法计算过程。其中, 计算周期为每次计算的时间间隔, 周期内的差值为本时间段内应加入的水或水泥与实际加入的水或水泥的差值, 应加入的水或水泥量可以通过比值器根据尾砂干量及其含水量很方便地算出来。这里, 应加入的水泥量和水量可分别由式 (1) 和式 (2) 来计算。如果考虑到搅拌槽内浓度的反馈控制, 式 (2) 还需要进一步调整。
式中:QC——计算周期内需要添的水泥量, kg;
i——灰砂比;
Q1——放入尾砂的流量, m3/h;
C1——放入尾砂的浓度;
ρ0——尾砂的密度, kg/m3。
式中:QS——计算周期内需要添的水量, kg;
C2——充填料浆浓度设定值。
限次补偿算法中应加入的水泥量和水量同样也可分别由式 (1) 和式 (2) 来计算。只是补偿值的取值范围不同。假设限定的补偿次数为3次, 则限次补偿算法如表2所示。可以看出全程补偿算法每次进行补偿时把以前的充填料当成一整批来看待。而限次补偿算法中则只将最近一段时间内的充填料作为一批料来对待。
模糊补偿算法将表1或表2中的补偿值Δy (n) 及其变化量作为二维模糊控制器的输入量, 通过模糊算法来求得水泥或水的补偿设定值, 当计量仪表的精度较低或控制系统精度较低时可以考虑采用这种方法。这里不再进行详细的叙述。
通过上述分析, 可以看出限次补偿算法与全程补偿算法的主要区别是批量的大小和范围的不一样, 两种补偿算法均能保证充填料质量的均匀性。但是全程补偿算法可能受到累计误差的影响, 在调节量连续超过调节范围时, 这种误差可能给后面的几批料带来不利的影响, 以至于系统不能及时恢复正常。如在某段时间, 砂仓由于某种特殊的原因放出浓度很低的尾砂浆, 虽然这段时间内搅拌槽的添加水减到最少, 搅拌槽放出的充填料浓度依然低于要求, 这样, 水的添加量的补偿值会变成很大的一个负数, 当砂仓放砂恢复正常后, 会造成相当长的时间内搅拌槽内添加水的减少和浓度的升高, 严重时, 可能会出现浓度过高的堵管事故。根据工艺要求, 通常每次充填作业开始时需要向井下充填一会水或低浓度的充填料以润滑管路, 初始放砂浓度比较低, 此时就可能出现上述这种补偿“饱和”的情况。而限次补偿算法只将近一段时间内物料平衡作为目标来进行补偿, 当上述情况发生时, 在砂仓放砂浓度恢复正常后, 能及时地使得搅拌槽内的充填料配比趋向正常。但限次补偿算法需要保持期内各个周期内的差值, 所占用的内存相对较大。
胶结充填料常用的的灰砂比为1∶4、1∶6、1∶8、1∶10、1∶20、1∶30等几种, 常见的充填搅拌站仅采用水泥和尾砂来制备充填料, 此时, 灰砂比即为水泥和干尾砂的比值。在计算机编程时可以将灰砂比作为一个可选变量进行处理。在充填料的配料中, 水的添加也是一个很重要的环节, 设计通过对充填浓度的要求通常间接地确定了水和尾砂干量的比例关系。
水泥带软批量补偿的比例环控制原理见图1所示。如果取消了软批量补偿器, 系统就变成了一个常用的比值控制回路。其控制过程如下所述:砂仓放砂管路上的流量计将检测到的尾砂流量信号送入计算机中, 同时, 管路上的浓度计将检测到的浓度计信号也输入到计算机中。计算机根据浓度和流量信号计算出尾砂的干质量, 并由此计算出水泥的初始添加量, 水泥的初始添加量加上批量补偿器计算出的补偿量后变成PID控制子回路中的设定添加量, 并通过PID控制子回路进行给料。批量补偿器在线计算每次水泥初始添加量与实际加入水泥量的差值, 并采用限次补偿算法计算出下一步的补偿量。式 (1) 为水泥初始添加量的计算公式, 在实际中可以结合工况作出调整, 并可以因此提高充填料的质量, 由于其具体内容与工艺结合紧密, 不是本文讨论的重点, 这里不进一步展开说明。
4 结语
目前, 国内充填站的自动控制系统很大一部分都已被废弃, 转而被人工手动控制所代替。这主要与工程技术人员和业主预先对充填工艺的了解不够和对控制上的难度认识不够有关。
充填开采对环境保护 第5篇
第一章节：引言
充填开采对环保的意义和重要性
第二章节：矿山充填采矿法综述
无废采矿是采矿发展的必然趋势。采用充填采矿法，有提高矿物回采率，减少贫化率，充分利用资源，有效控制地压，防止内因火灾和可在“三下”开采等优点，加上空区可以用废石来充填，地面不需构筑大面积的尾矿库，改善矿区周围环境。1国内外充填法采矿的现状
2充填采矿法的分类充填法的优缺点及适用条件充填技术的发展
第三章节：煤炭资源开采形成的主要环环境问题
煤矿矿区进行开发建设后，频繁强烈得人为活动带来了一系列矿区生态
环境问题，如地表塌陷、农田荒芜、村庄迁徙、建筑物破坏、土地沙漠化、矸 石堆积、地表水流量减少以及地下水供水水源干枯、矿物内含有害物质流入地下水 系等。采取科学的开采技术和方法，这些问题都是可以减轻甚至避免的。1 对土地资源的破坏和占用对水资源的破坏和污染对大气环境的污染产生大量废石与尾砂
第四章节：充填采矿对环境保护的方法
煤矿开发消费过程中产生大量的废石尾砂等废料可以充分利用，既解决了废石尾砂等废料的处理问题又解决了大量的环境问题，且能解决深层开采的支护问题。1 废石尾矿等废料用作填充物控制地表塌陷改变地下采矿环境充填采矿低废实例
第五章节：小结
充填绿色开采经验交流 第6篇
摘 要：山东华泰矿业有限公司隶属于山东能源新汶矿业集团有限公司，建井历史悠久，开采年限较长，煤炭资源日渐枯竭，生产接续较紧张，且大部分煤炭资源埋藏在建筑物、铁路下，属于典型的“三下压煤”。
关键词：充填绿色开采；交流
矿区范围：西南部为F19断层，东南部为19煤层露头线，东北及东部为秦家洼断层、2-1～1-2号孔连线、颜庄断层及F1断层，北部至花园断层，东北部与潘西煤矿、西部与鄂庄煤矿以井田技术边界为界。井田总体呈单斜构造，地层走向一般为270°～310°，倾角一般为10°～35°，倾向北东及近南北向。井田内地质构造复杂，断裂构造发育，多为高角度正断层，以北西向为主，同时伴有少量北东向、近南北向断层。矿井经过多年开采，研究制定了一系列经济有效的开采方法。
1 概述
华泰矿业公司自2007年开始了以矸换煤工作，分别在3205西面、3205东高档普采面及3203东、3202东综采工作面，采用原生矸石充填、普采似膏体充填、综采似膏体充填等方法进行充填。
2 3205面高档普采工作面原生矸石充填分析
3205面倾斜长度51m，走向长度400m，煤厚1.1m，采高1.1m，采用井下掘进出的原生矸石进行充填管理采空区顶板，工作面支护采用见六回三的方式，一次性回撤三排支柱（沿走向），使用4架π型钢控制回撤区域，沿倾斜由下而上一次回撤4m并充填4m，完成后将工作面运输机掐缩4-6m，充矸皮带上移4-6m，进行充填。
工作面采用大循环作业，2天6个小班完成一个大循环作业。工作面集中推采至最大控顶距，炮采三班生产，每班一循环，循环进度为1.0m，完成三个循环。停止采煤后充矸，三班进行，完成一个充矸循环，充矸每班沿倾斜充填17m。
充填系统：掘进的矸石装一吨矿车→32采区下部车场卸载坑→扒装机装入3吨自卸车→绞车提至工作面上巷片口处卸车→扒装机装入3吨自卸车→工作面上巷卸至40T运输机→工作面40T运输机→抛矸皮带→采空区。
其主要优点：①工作面上下留巷无需再留设区段煤柱，实现了采区内无煤柱开采。②工作面采用矸石充填，矿井全部矸石不升井，就地消化，实现了节能减排、安全环保开采。③充填成本相对较低，节约了矸石升井的费用，经济效益显著。
3 3205东高档普采膏体充填工作面分析
2010年建立了粉煤灰似膏体自流充填站，并成功在秦家洼村东南3205东仰采工作面进行了似膏体充填开采，对控制地表因开采而导致的沉陷取得了显著的效果。
3205东高档普采工作面，面长120m，倾向仰采，倾角平均18°，采高1.2米，最大控顶距5.5米，最小控顶距3.5米，充填布局为2米，针对工作面现场地质条件和顶板岩性，采用膏体充满采空区的方法管理顶板，为与工作面采煤循环相匹配，采用每推采二个循环，充填一次。
3205东似膏体充填工作面，采用电厂的尾料粉煤灰（矸石山的煤矸石）、水泥和减水剂在地面加工成的膏状浆体，利用重力的作用通过管道自流送至井下工作面。
其主要优点：①浓度高、流动性好。我矿采用的膏体充填材料质量浓度为62%左右， 流动性较好，不宜产生堵塞现象。②充填与排水工作可以同时进行。③便于操作，能实现分段充填。a采煤工作与充填工作相对独立，充填体脱水面积较大，有利于早期膏体强度的提高，充填作业前沿切顶排单体支柱里侧，挂尼龙布进行挡浆，底板处采用矸石袋进行压实、封严，因此不会对采煤工作面的工作环境造成影响。b由于工作面受地质条件影响，有时底板产生标高差并出现起伏现象，导致似膏体无法正常从溜尾流动至溜头，根据似膏体堆积效应，采区多点式充填。我们在工作面安设了3个活动充填阀口，哪里充填不到，及时将活动的充填阀口移至此处进行充填，膏体会在此处堆积，保证充填效果。c高档普采工作面，通过切顶排可以观察到整个采空区的状况，包括：顶板情况、膏体充填情况、排水情况并及时采取措施。④最大限度的增加充填空间。在保证支护强度的同时，我们将两端头的支护进行了优化，机头切顶排支柱提前两排回撤，与工作面切顶排保持一条线；机尾处采用HJDB-800型顶梁进行支护，支回方式为见三回一，且最里面一排支柱挡设篷布，保证了机头、机尾处的最大化空间充填。
4 3203东（3202东）综采膏体充填分析
鉴于上述3205西工作面原生矸石充填及3205东工作面高档普采似膏体充填工作中的缺点及不利因素，经研究、论证，在3202东工作面采用综采膏体充填。
其主要优点：①施工安全性高。由于工作面采用综合机械化采煤，采煤机割煤后，及时拉架进行支护顶板，顶板空顶面积及空顶时间较短，对顶板不完整处可以采用提前拉移超前架进行超前支护。工作面及切顶排支护强度高，人员在此空间施工比较安全，而且充填管路不需人员重复掐、接、固定牢固，不影响行人。②施工简单、职工劳动强度较小。工作面充填期间，只需将下巷垒砌挡浆墙，铺好篷布，即可在其上方任何地点进行充填，而且实现了分段、分时集中充填，因此，职工劳动强度大大降低。③人员占用少，材料消耗少。工作面充填时，因施工工序比较简单，只需4-5人就可进行充填工作，而且只需要挡浆墙处使用塑料袋及篷布，使用量较少，并且采用自然排水法，节省了排水设备及管路的投入。④有利于顶板控制。由于综采工作面比普采工作面施工进度快，相对顶板来压较慢，而且工作面采用综采支架支护顶板，支护速度快，支护强度大，及时防止了顶板下沉，有利于实现采、充平衡。
5 315采区大倾角煤层走向长壁膏体充填技术研究
通过项目研究，使膏体充填不仅适合仰斜开采，也适合走向长壁开采，极大地拓展似膏体充填技术适用范围，具有重要的研究意义。
膏体（似膏体）充填是近年来在国内煤矿兴起的新技术，仍处于发展完善阶段。现有的倾斜煤层似膏体充填试验都应用于仰斜开采工作面，回避了支架隔离问题。研究大傾角煤层条件走向长壁综采隔离充填技术，对集团公司各矿乃至全国煤矿充填开采技术具有重要的引领作用，具有广阔的推广应用前景。
通过以上各类充填方法对比总结，每种充填方法都有各自优缺点。原矸充填方法工艺简单，原材料来源广，充填成本较低；似膏体充填方法充填效果较好，采空区充实率较高，职工劳动强度低。
建筑物下压煤采空区充填新方法 第7篇
关键词：超高水材料,开放式充填,充填率
0 引言
现阶段, 建筑物下压煤开采主要是通过对采空区进行充填或对上覆岩层离层带注浆来控制地表的移动和变形。目前主要是利用膏体和似膏体、矸石等材料对采空区进行充填, 取得了一定的效果。然而在一些其它条件下, 这些充填方式存在着充填成本高, 充填率低等问题[1]。超高水材料对采空区进行充填, 具有充填系统工艺简单, 前期投资较小, 充填率高等特点, 弥补了现有充填方式的不足, 大大扩展了建筑物下充填的范畴。
河北邯郸矿务局陶一煤矿首采充填试验面成功地进行了超高水材料充填采矿的国内外首次试验, 取得了良好的效果。
1 超高水材料简介
超高水材料是由中国矿业大学冯光明教授经十余年研究而发明的一种采空区充填材料。该材料能较好的适应“三下”充填开采的要求, 目前处于推广应用阶段。该材料由A、B料和AA与BB辅料构成。A料以多种矿物按一定的比例混合烧制而成, B料以多种矿物按一定的比例混磨而成, 辅料AA为复合超缓凝剂, 辅料BB为复合超速凝剂。使用时, A、B料以重量比1∶1使用, 水体积可达95%~97%, 用水量超高, 初凝时间为0.5~1.5 h, 终凝强度0.5~1.0 MPa, 且生成的固结体不收缩, 也不可压缩, 是一种理想的采空区充填材料。
2 工作面概况
首采充填试验面所在2#煤层为单一倾斜煤层。煤厚在3.5~4.3 m之间, 平均煤厚3.97 m;煤层倾向N110°E, 倾角10°~13°。工作面沿2#煤层倾向布置, 为倾向条带仰斜开采工作面。工作面走向长50 m, 倾向长220 m。工作面顶板底岩性如图1所示。
3 超高水材料充填工艺
超高水材料开放式充填工艺主要包括充填泵站和充填点两部分。工作面布置为仰斜开采方式, 随采随充。具体充填流程为:A、B材料及辅助配料入仓-清水入罐-设置充填材料配比-启动搅拌配料设备-材料、水入搅拌筒搅拌-浆体进入储浆缓冲池-启动充填泵-管路输送-工作面副巷A、B浆体混合-进入工作面采空区-与空区冒落矸石胶结凝固。
3.1 充填泵站
充填泵站为一套上料搅拌系统和泵压管路输送系统。具体由控制子系统、制浆子系统和输送子系统组成。
充填泵站各子系统运行步骤:由控制系统设定输送料的配比制浆量;制浆系统在PLC的控制下加料与给水, 生产出所合格的浆体并转送缓冲池中;2台充填泵分别将两种不同浆体通过管路输送至采空区附近的充填点。
3.2 充填点
通过两条管路输送至充填点附近的A、B两种浆体经过混合系统后, 自流进入采空区。
混合系统采用三通, 直接与进浆管路、出浆管路相连接, 出浆管路连接自制螺旋混合装置, 保证充填料的混合效果。后接普通管路直接混合进入工作面采空区。
4 充填效果
充填试验面累计采出空间44 613 m3, 累计充填量为36 591 m3, 充填率为82.6%。由于工作面自切眼开始推进至31 m时, 直接顶已发生初次冒落。此后, 工作面顶板随采随冒。故充填效果无法直观观察。为此, 在采空区中部顶板上方20 m处的一段巷道内向下钻孔直至采空区, 并利用岩层探测记录仪对钻孔进行窥视, 观测超高水材料充填固结体在采空区上覆岩层内部的分布状况。现以两个钻孔的窥视情况进行分析。
1号钻孔孔深24.60 m, 窥视结果显示:充填固结体距理论充填高度 (最后一次充填位置水平面) 为0.435 m。充填固结体存在最高位置位于孔深9.80 m, 煤层顶板之上10.08 m处。
2号钻孔孔深25.35 m, 窥视结果显示:充填体固结体距理论充填高度为0.264 m。充填固结体存在最高位置位于孔深9.81 m, 煤层顶板之上10.26 m处。
从窥视结果分析可知, 超高水材料充填固结体不仅能够密实工作面采空区, 而且能通过大小裂隙渗透到采空区上方岩层中, 极大的阻止了上覆岩层的进一步下沉对矸石的压实作用, 真正起到了缓减覆岩下沉的目的。
5 充填成本
充填试验面共采出煤炭78 290 t, 超高水充填材料用量4 799.81t。充填材料价格为950元/t, 由此计算出吨煤材料直接费用为58.24元。
其它费用:充填用人工共3 480个, 每工按85元, 则人工费用295 800元;耗电253 000 k Wh, 每度按0.53元计, 则电费为134 000元;设备维修费约250 000元, 则其它吨煤费用为8.68元。
由上计算可知, 经过充填开采后, 吨煤综合成本为66.92元/t。
6 超高水材料充填评价
超高水速凝材料充填技术与其它充填技术相比, 具有以下几大优点: (1) 由于超高水材料在使用过程中, 用水量超高, 水体积可占95%~97%, 故所需固体材料少。这样, 一方面降低了充填成本;另一方面, 简化了其它充填技术所需的庞大充填系统。一般来说, 膏体充填前期投资需要几千万元, 而超高水充填所需要的充填系统仅需二百多万元。 (2) 工作面随采随充, 充填率较高, 密实性好, 对控制地表的移动和变形效果显著。一般来说, 超高水充填效果明显, 矸石充填效果不太理想。 (3) 由于所需固料少, 对矿井辅助运输影响基本没有, 且井下充填系统简单, 工人劳动强度低。
现阶段, 不足之处在于超高水材料开放式充填是依靠浆液自流的方式进入采空区, 故工作面应布置为仰斜开采工作面。充填对倾角有一定的要求, 倾角太小, 短时间充填能力小, 浆液需要滞后工作面支架后方较长距离才能顺利接顶。倾角过大, 不利于正常采煤工作。
7 结语
超高水材料开放式充填工艺能够实现随采随充, 充填浆液不仅能够密实采空区冒落矸石, 而且能对采空区冒落带上方岩层较小的裂隙进行充填, 有效地缓减了采空区上方覆岩的下沉。同时, 由于该充填方法充填充填率高、成本低, 密实性好、工艺简单, 值得进一步推广应用。
参考文献
充填方法 第8篇
金厂沟梁金矿始建于1958年,1997年12月整体转制为国有控股的内蒙古金陶股份有限公司,2013年10月并入中国黄金集团。该矿开采历史悠久,地下资源比较丰富,矿区内含金矿脉基本隐伏于地下,截至目前已发现的含金矿脉有40余条,且多具工业价值。矿区各矿脉形态比较简单,一般为长条状或脉状,矿化较为稳定和连续,主要以石英脉型与构造蚀变岩型为主,脉石矿物主要是以石英,其次为高岭石、绿泥石等,局部地段的矿脉分支复合现象比较明显。矿石中的金属矿物主要以黄铁矿为主,其次为闪锌矿、黄铜矿和少量褐铁矿、毒砂和微量自然金、银金矿与自然银。矿体厚度平均为0.05~2.16 m,走向及倾向连续性较好,矿体倾角平均为75°,属于急倾斜薄矿脉。矿区围岩多以斜长角闪片麻岩为主,与矿脉界线较明显,结构较紧密,具有较好的稳固性,一般不易片帮、冒顶,但也有个别地段围岩因顶、底板构造节理发育等原因易于脱落,对后期的采矿影响较大。
2 削壁充填采矿法
削壁充填法是开采极薄矿脉的一种干式充填法,该采矿方法在回采过程中对矿石和围岩分别崩落,采下的矿石由采场溜矿井放出,削壁崩落的围岩作为采空区充填料及回采工作平台。该采矿方法的优点是可以最大限度地降低采下的矿石中的废石混入率,崩落的充填料能有效地支撑采场上、下盘围岩,阻止其发生错动;缺点是劳动生产率较低、材料消耗多、回采工序较复杂、工效偏低。
3 提高出矿品位、减少贫化与损失的几点措施
削壁充填采矿法虽然对于极薄极倾斜矿体的开采优势较明显,但其开采矿石损失与贫化率还是较大,尤其是对于矿脉宽度小于0.4 m左右的矿体,其采下矿石的贫化率更大。针对极薄和宽度较窄的矿脉,在削壁采场的采矿工艺上主要做了以下几点改进,并在实际生产过程中取得了较好的效果。下面阐述该矿区在削壁采场中为降低贫化与损失而采取的相关措施。
(1)在削壁采场中,采场内需布置掏槽,一个采场一次循环可布置2个掏槽,采场左右各1个,方便同时回采作业。掏槽的宽度一般为矿体宽度,但当矿体宽度小于0.4 m时,允许掏槽宽度最大为0.45 m。掏槽次数要求至少进行两次连续掏槽,第一次掏槽不宜太深,要控制在500~700 mm,主要是控制槽口,为二次掏槽创造条件。两次掏槽总深度应控制在1 000~1 200 mm。在回采过程中,要求掏槽前要选择好适当位置布置掏心孔,且掏心孔要比其他掏槽孔加深150~200 mm。掏心孔布置好后,再布置其他掏槽孔,掏槽孔的炮向全部指向掏心孔方向,掏槽孔炮孔倾角为65°~75°为宜。该掏槽方法的优点是有效地利用了先爆破掏心孔为爆破自由面,最大限度地减少了可能由于凿岩工操作不当或炮孔倾角布置不合理而造成矿石贫化。通过该矿区削壁采场掏槽情况的实际应用来看,当未布置掏心孔或掏槽炮孔角度布置不合理时,增加了最小抵抗线导致了爆破自由面较小等问题,进而在实际爆破过程中容易造成爆不动的现象,所以合理布置掏心空和掏槽孔能够从源头上减少采场矿石贫化的问题。
(2)在采场回采时,严格要求凿岩工使用的钎杆长度不能超过2.0 m。由于该矿属于急薄急倾斜矿体,矿脉厚度在0.17~0.87 m之间,矿脉走向、倾向易发生变化且经常出现分支复合现象。采用长度小于2.0 m的短钎杆可有效地追踪矿体变化,尽量回收采场内的分支脉,将采场内矿石的损失量降到最低。
(3)在采场回采过程中,要求凿岩工在凿岩时将矿体放在采场上盘,严禁把矿脉放于采场顶板中间和下盘。回采时,一般情况采场上盘一侧的围岩较稳固,把矿脉放于围岩稳固一侧,在爆破时可以尽量少破坏稳固的围岩,这样就避免了由于围岩垮塌而造成的矿石贫化。当把矿脉放于采场中间时,容易在回采过程中造成两侧围岩垮塌而增大矿石贫化,而把矿脉放于采场下盘时,由于削壁时需要破下盘围岩充填采场,在爆破下盘时会将矿脉连同毛石一起带下,容易造成矿石的损失。
(4)在采场落矿前,要求把长1.5~2.0 m、宽0.8~1.0 m的废旧胶垫铺设在平整好的充填料上部,且胶垫铺设的方向应垂直于矿脉走向,即胶垫横铺。胶垫之间搭接长度不得小于0.2 m,且搭接要有一定的顺序,防止凿岩机气腿子和爆破冲击波将胶垫冲击错;胶垫与上、下盘接触处要有50 mm的折边,不能漏出充填料,并且根据落矿时炮眼方向铺设长度不低于3.0 m的“过梁”胶垫,采场内个别边角胶带铺不到的地方必须用小胶垫铺严。采下的矿石属于高品位贵重金属矿石,有效地回收采下矿石是非常重要的,胶垫铺设质量的好坏对减少矿石损失也是十分关键的因素。
(5)对于部分削壁采场,有上、下盘围岩破碎的地段或者矿脉宽度大于0.8 m左右的矿体,综合考虑安全与减少贫化,施工时要求在采场下盘垂直矿脉走向施工充填硐室。如果在围岩较破碎处进行削壁,容易造成围岩片帮,工人在采场平整场地时容易发生安全事故,并且采场在下一茬采矿过程中围岩不稳固地段极易发生围岩片帮与垮塌从而造成矿石贫化。充填硐室的开口断面应控制在(1.5×1.8)m以内,硐颈长度不低于3 m,禁止扩硐过早,禁止打歪,硐底坡度在+5°~+10°之间,达到既利于充填取料,又防止滚石伤人的目的。充填硐室的应用,既利于采场安全又能够减少矿石贫化。
(6)采场内铁溜井架设必须上接及时。在接铁溜井时,应保持井筒与矿体倾向相同,严禁有来回折返形状,铁溜井上口周围必须用碎渣填平,以免粉矿落入大块充填料缝隙中造成矿石损失。回采过程中加强采场出矿时的首选工作,这也是降低贫化和损失非常关键的一个环节。首先在出矿过程中要把爆破带下的废石选出留在采场作为充填料以降低贫化;其次在平整充填料时,要把撬碴带下的矿石以及混进充填料中的矿石或粉矿彻底回收干净以降低损失;最后是采场底部出矿环节,这是降低贫化的最后环节,设计要求在装矿时必须把明显的废石选出单独存放。
4 结语
通过以上7项措施,能够有效地降低削壁充填采场在回采过程中矿石的贫化与损失,并对工人在采场作业时的安全也有很大的作用。虽然该采场方法在成本上略高,人工的劳动强度较大,但对于该矿区这种品位较高的贵重金属矿脉较适应,在降低采场贫化与损失上取得的效果也较为明显,提高的经济价值也较为可观。在实际生产过程中对现场作业人员进行安全与质量教育,严格要求其按照相关规定规程作业,加强现场管理工作,建全岗位责任制及考核办法,才能提高矿石的出矿品位,为企业创造良好的经济效益。
参考文献
[1]解世俊.金属矿床地下开采(修订版)[M].北京:冶金工业出版社,1992.
[2]张占升,刘凤君.削壁充填采矿方法的低损失贫化开采[J].有色矿山,2001,30(3):16-18.
充填方法 第9篇
目前综合机械化放顶煤开采技术在中厚煤层煤炭资源开采导致的地表沉陷和矸石堆放引发的环境污染问题愈发严重,是煤矿生产的最主要环境问题根源,严重制约煤矿经济发展和社会安定。同时,各类保护煤柱滞留,导致压占了大量煤炭资源,是煤矿资源采出率较低的原因之一,影响了煤炭资源的合理规划开发。目前,如何解决环境保护与煤炭资源开发的尖锐矛盾,实现绿色开采与可持续发展,成为主要的研究目标。
井下采空区矸石充填技术,不仅可以减小顶板离层下沉量,控制地表沉陷,而且能够减少地表矸石堆放,解决环境污染问题,是实现绿色开采的关键技术之一。
王家臣对固体充填开采支架与围岩关系进行研究,确立并验证顶板载荷的估算公式[1]。谢生荣等提出了高水材料充填、锚杆索支护的综合控制技术,并阐明了沿空留巷充填开采围岩控制机理[2,3]。孙琦进行膏体充填开采胶结体三轴蠕变试验,根据所建立的本构模型,推导出胶结体本构方程[4]。余伟健考虑了充填体、煤柱和沉重岩层的协调作用,提出“充填体+煤柱+承重岩层”协作支撑系统的概念[5]。杨宝贵以新阳矿10203工作面充填开采为背景,运用数值软件模拟了充填开采工作面矿压显现规律[6]。王家臣等采用数值模拟软件和相似试验对矸石充填开采上覆岩层移动特征进行了模拟[7]。贾凯军、孙春东、孙希奎等[8,9,10],进行了薄煤层超高水材料充填开采相似模拟试验研究,并揭示了采场覆岩及地表活动规律。常庆粮基于弹性地基梁理论,分析了充填开采顶板变形的主要影响因素[11]。许家林、陈绍杰等采用膏体充填材料对采空区部分空间进行充填,对条带充填沉陷控制理论进行了研究[12,13]。张东升提出了预掘巷过断层开采技术,并在翟镇煤矿成功运用,实现了矸石井下处理[14]。其他专家学者也先后采用不同的手段进行了广泛研究[15,16]。综上可知,矸石充填技术历经了条带充填、采空区充填、沿空留巷充填、预掘硐室及条带置换开采。针对阳城煤矿保安煤柱压煤量大、应力环境复杂、矸石处理困难等特点,本文以此为背景,采用条带置换充填开采方法,对其进行深入研究,以提高资源采出率,缓解煤柱常应力集中现象,实现矸石井下直接出井,消除煤矸固体污染。
1 工程地质概况
阳城煤矿施工延深的-650 m水平3条水平大巷是保证北三采区及南部几个采区正常生产的重要通道,为此在3条大巷两边各留设80 m护巷煤柱。工程实施区域位于北三采区附近,矸石回填巷道预施工于-650 m水平回风巷与1307巷道之间大巷保护煤柱中。
煤层整体为走向北东、倾向南东的单斜构造,倾角17°~25°,平均倾角21°,主采3煤层,煤层厚5~8 m,平均厚7.5 m。直接顶为细砂岩,厚11 m;基本顶为砂岩,厚23.55 m;直接底主要由砂岩、泥岩构成。小断层发育,无岩溶陷落柱、岩浆侵入、古河流冲刷等特殊地质现象,岩层综合柱状如图1所示。
2 矸石充填置换方案与分析
工程预期在-650 m水平南翼回风大巷和1307工作面巷道之间的保护煤柱内掘矸石充填巷数条,采用两期完成,前期掘进充填巷时两侧煤柱可适当加大,后期掘进时两侧煤柱宽度适当减少。后期在2条充填巷之间开掘充填巷道时,要求两侧2条巷道充填巷已经充填完毕。
前期工程充填巷所留巷间煤柱较大,此时相邻巷之间的应力相互影响较小,可同时施工。考虑到现有人员设备因素,不具备同时施工条件,故可按一定顺序可交替开掘充填。
3 护巷煤柱理论计算
3.1 回风巷右侧保护煤柱
根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》:大巷及上、下山位于煤层顶板岩层中(图2),其护巷煤柱宽度S[17]为:
式中,h为大巷距煤层顶板的距离;α为煤层倾角;δ为岩层移动角。
由于回风大巷沿着-620 m水平开掘,煤层沿着走向有起伏,则大巷到煤层顶板的距离为20~30m,且煤层倾角α=21°,岩层移动角δ取60°,则回风巷道右侧保护煤柱宽度S=9.5~14.2 m。
即回风巷右侧保护煤柱宽度为9.5~14.2 m。
3.2 充填巷两侧煤柱
由逐步破坏理论可知,在保护煤柱开掘贮矸空间后,由于贮矸空间两侧的煤体中有应力集中,结果在贮矸空间两侧的煤柱中形成了2个区域(图3):①在煤柱周边形成的塑性区;②在煤柱中心部分被塑性区包围相对来说未受扰动的柱核区。
在塑性区,煤柱遭到不同程度的破坏及产生一定的流变,但由于塑性区的约束和支承压力区较高的侧压力的作用,提高了柱核区的强度,从而使柱核区基本上处于弹性变形状态。
在柱核区煤体的强度可以表示为:
对于大多数煤层来说,tanβ=4,故有σ=σ0+4σ3
塑性区宽度为:
其中,σb的值一般很小,为简便起见可取为0.07 kg/cm2(即0.7 t/m2);M为采高,则式(3)又可近似地表达为:
为了保持煤柱的稳定性,应保证有一个稳定的柱核区的存在,即应有:
按阳城煤矿现掘矸石充填巷道全高4.5 m规划,根据以上计算可知,该矿煤柱塑性区宽度为X0≈6.9 m。
充填巷道两侧煤柱宽度Wp为14.8~15.8 m时才能保证有一个稳定的柱核区的存在。因此,前期开掘工程贮矸空间两侧煤柱的宽度取为16 m。
3.3 1307巷道侧保护煤柱
由逐步破坏理论可知,1307巷道两帮塑性区宽度X0可近似等效为:
式中,M为开采高度;λ为侧压系数,取2.5;h为开采深度。
代入数据计算得,X0≈3.1 m。
由于充填巷两帮塑性区宽度为6.9 m,因此1307巷间煤柱宽度S≥3.1+6.9=10 m时才能保证有一个稳定的柱核区的存在。
4 护巷煤柱数值模拟
4.1 回风巷与巷道煤柱方案模拟
(1)数值模型构建。根据阳城煤矿研究区域的地质条件、岩层综合柱状图和岩石力学性质指标,构建FLAC3D数值模型如图4所示。
模型长180 m、宽100 m、高140 m。模型的前后和左右边界施加水平方向约束,模型底部边界施加垂直约束力。在1307工作面回采后,用强度较低的材料充填采空区,模拟采空区垮落矸石的作用。
考虑到边界效应,充填试验区处于模型的中间位置,范围为模型的34~120 m处,共布设6条充填巷。首先模拟开挖回风大巷和1307巷道,然后模拟采空区,待应力平衡后,再计算分析不同宽度煤柱下回风巷和1307巷道的应力及变形情况。
(2)模拟方案确定。基于理论分析与计算,对回风巷最小护巷煤柱宽度设计,提出以下4种方案:护巷煤柱宽度分别取5,10,15,20 m。对1307巷道保护煤柱宽度设计,提出以下3种方案:巷道保护煤柱宽度分别取10,15,20 m。
(3)模拟结果与分析。将各模拟方案中回风大巷及1307巷道顶底板及两帮最大位移变化量结果整理如图5及图6所示。
由图5、图6可以看出:①充填巷的开挖使得回风大巷围岩产生变形,顶底板变形最为明显,最大变形值达到14.83 mm,两帮变形均较小,且右帮变形大于左帮;②方案1与方案2的回风大巷围岩变形相近;方案3与方案4的围岩变形较小;③在1307巷道附近开挖充填巷,使得巷道围岩发生显著变形。方案1(即巷间煤柱为10 m)围岩变形最为明显,其顶板变形最大,最大值变形值达到18.9 mm。方案2、方案3围岩变形较小,且两者变形差别不大。
综合分析可知,回风大巷保护煤柱为方案3、方案4时围岩变形较小;1307巷道保护煤柱为方案2、方案3时,围岩变形较小且相近。为了尽可能多的置换煤炭资源,提高充填区域采出率,初步确定的基本方案为:回风巷保护煤柱宽度采用方案3,1307巷道保护煤柱宽度采用方案2,即回风巷保护煤柱和1307巷道的保护煤柱均为15 m。
4.2 充填巷煤柱方案模拟
(1)模拟方案确定。通过FLAC3D数值模拟对充填巷两侧煤柱应力分布情况进行研究,提出以下2种方案:①采用宽度为4.5 m的充填巷,模拟单条充填巷开掘后的应力分布及其影响范围;②采用宽度为4.5 m且相隔16 m的2条充填巷,模拟2条充填巷开掘后的应力分布及其影响范围。
(2)模拟结果与分析。将上述2种方案的应力影响范围结果整理如图7、图8所示。
由图7和图8可以看出:①在宽度为4.5 m的单条充填巷道开掘后,其水平应力与垂直应力的影响范围在22 m范围内,稳定区域在22 m外,其峰值应力影响范围为5~6 m;②在宽度为4.5 m且相隔16 m的2条充填巷开掘后,2条充填巷中部出现了不大的应力叠加区,其应力增量约2.9 MPa。因此,在16 m范围内开掘时,须在两侧的充填巷已充填完毕之后进行。
综合前述充填巷煤柱宽度理论计算结果,最终确定邻近充填巷应在相距22 m以外的位置开掘。
5 充填效果数值模拟与分析
基于FLAC3D数值模拟软件,对4号充填巷充填前、后围岩应力影响范围及分布、塑性区分布、顶底板及两帮位移进行模拟,并分析充填效果。
5.1 充填巷围岩应力影响范围
4号充填巷充填前后的应力影响范围如图9所示。
由图9可以看出:①4号巷开挖未充填时,水平应力与垂直应力的影响范围在22 m范围内,稳定区域在22 m外,其峰值应力影响范围为5~6 m;②4号巷开挖即充填后,水平应力与垂直应力的影响范围在17 m范围内,稳定区域在17 m外,其峰值应力影响范围为2~3 m。充填后应力影响范围和峰值应力范围都明显减小,效果较为明显。
5.2 充填巷围岩应力分布
4号充填巷充填前后的两帮及顶底板应力分布如图10、图11所示。
围岩应力变化统计如图12、图13所示。由图12和图13可以看出:①充填前后围岩的应力变化较为明显,其中充填后水平应力增加2 MPa,垂直应力最大增加4 MPa;②充填使得煤柱的承载能力增大,更有利于煤柱的稳定和下一条充填巷的开掘。
5.3 充填巷围岩塑性区分布
4号充填巷充填前后的塑性区分布如图14所示。从图14可以看出:①未充填的巷道两帮出现明显塑性区,塑性范围为3~5 m,且右帮塑性区范围大于左帮;②充填后的巷道两帮塑性区范围为2~3m,塑性范围减小,充填效果较为明显。
5.4 充填区围岩位移变化
4号充填巷充填前后的两帮位移变化如图15所示、顶底板位移变化如图16所示及围岩变形统计如图17所示。
从图15、图16可以看出:①4号充填巷在充填前围岩变形较为明显,其中最大水平变形充填前后变化较大,充填前最大水平变形为110 mm;②充填后最大水平变形为60 mm,变化量为50 mm;最大垂直位移变化较小,变化量为20 mm,充填效果较为明显。
5.5 充填效果分析
综上分析,矸石充填后,增加了巷道两帮及顶底板的约束力,缩小了巷道变形和应力影响范围及塑性区范围,增大了充填巷两帮煤柱的承载能力,提高了巷道两帮煤柱的整体稳定性,充填效果明显。
6 结论
(1)回风巷保护煤柱和1307巷道的保护煤柱宽度均为15 m。
(2)按照矸石充填巷4.5 m计算,储矸空间两侧煤柱的宽度为14.8~15.8 m时,才能保证有一个稳定的柱核区的存在。
(3)与4号巷开挖未充填时相比,充填后的水平应力与垂直应力影响范围减小5 m,峰值应力影响范围减少3~4 m,说明充填后的应力影响范围和峰值应力范围明显减少,效果较为明显。
充填方法 第10篇
从现有的研究资料来看, 充填采矿工艺模式是一种有效方式, 然而根据不同的地质环境以及采矿工艺, 充填模式也可以分为多种方式, 包括块石胶结充填、分级尾砂胶结充填等, 其中尾砂胶结是一种常见模式。该工艺应用简单、原料成本低廉, 一方面能够利用尾砂对矿区开挖区域进行有效回填;另一方面还能够部分消耗开采区域的尾矿废料, 节约了后续的处置成本。而从其应用效果来看, 通过分级尾砂胶结材料对矿区进行回填在同类施工工艺中, 其回容积率与紧实程度均相对较高, 是现阶段一种较为理想的方式。文章的研究对象大冶市鲤泥湖矿区正是应用该种模式进行施工工艺体系构建, 文章也以此为基础对其应用价值与实际的应用现状进行总结与分析, 希望能够为后续的工艺优化提供部分支持与指导。
1 大冶市鲤泥湖矿区充填采矿技术应用现状
大冶市鲤泥湖矿区周边地质环境复杂, 并由主向河流过境, 对于矿区地压危害的抗风险程度相对较低。因此, 在矿区开采技术规划时, 经过充分的考量, 采用了上向分层胶结充填法进行开采。此种开采模式一方面得力于本矿矿体的倾角变化较大, 厚度变化也较大, 不适合采用高中段大矿房的采矿方法, 而分成充填的模式可以对上述特征进行有效的规避, 并最大限度地保障了采矿区以及相关地上部分的地质环境安全;另一方面则由于帷幕注浆堵水工程及中心河等地表工程设施距离地下开采范围较近, 矿区开采应该最大限度地避免地表发生崩落塌陷等地质灾害事故, 确保相关工程设施与生产的安全。为此, 上向分层胶结填充法通过降低井下开采采空区的暴露时间和暴露面积, 来保障相关的地质安全。
在具体的填充方式实现与应用的过程中主要分为基础建设、填充方法以及工艺应用三个层次:首先, 基础建设, 在回风竖井 (原主井) 地表工业场地内构建尾砂胶结充填系统, 该系统包括了1座2000m3卧式砂仓、一座50t胶固料仓、一台Φ2000×2000mm制浆搅拌桶和充填钻孔等基础设施。胶凝剂由高铝水泥熟料、石膏、石灰和添加剂经破碎磨粉而成, 水泥罐车风力输送至料仓。尾砂来自选厂, 选厂尾砂由自卸汽车运送至卧式砂仓。需要充填时, 由给料机将尾砂和胶固料按比例均匀输送至充填搅拌桶内搅拌, 拌制好的充填料浆通过充填钻孔下放至采空区充填。其次, 在具体填充的过程中, 其主要方法分为三个基本原则:第一, 对尾砂进行基础研磨, 并根据不同的添加剂确定事宜的配合比, 为后续的混浆施工提供必要的原料基础;第二, 在具体的充填过程中采用逐层开采、上向填充的方式来进行。此种填充模式不仅能够有效的降低相关矿区的空洞停留时间, 还能够降低为后续的周边以及上层开采提供更为有效的应力支撑;第三, 为了获得更好地填充效果, 除自流胶结之外, 本矿区采用加压充填的方式来进行, 与自流填充相比, 充填体效率更高, 溢流程度更低。
2 尾砂胶结充填技术特征分析
在上文中探讨了上向尾砂胶结充填采矿技术在大冶市鲤泥湖矿区中的具体应用, 并按照具体基础建设相关应用步骤等相关步骤进行了现状探究, 其具体的技术特征可以总结为如下几个方面:第一, 为了保障充填的有效性与连续性, 在具体的施工过程中需要在矿体下盘掘运输平巷, 并构建采场内物料进出的矿石溜井, 二个人行滤水井。第二, 连接不同掘进区域的方式采用天井的方式来进行构建, 在矿区内的具体应用为矿块中央掘一顺路天井至上中段。在开采后期, 该天井可以作为充填井功能进行使用;第三, 以切割的拉底层为自由面自下而上分层回采, 分层高度2.0m~2.5m, 随着各分层的回采, 顺路浇灌矿溜井和滤水井。回采工艺循环包括凿岩爆破、通风、撬矿、出矿、浇灌滤水井和溜矿井、尾砂胶结充填、混凝土铺面 (厚度为0.3m) 、养护等各道工序。
此外, 在此工艺应用的过程中除了必要的施工特征之外, 其经济与生产特性也相对明显。其中, 矿块生产能力100t/d相比于其他开采方式有所降低, 这主要是处于空余空间的面积与时间安全考量;采切比为8m/1000t, 该指标表征了该工况模式下的矿物出产比例, 相较而言相对较高, 对于其总体的利润控制具有一定的优势;与其他开采方式相比, 矿石损失率有了明显的下降, 仅为12%, 与分段空场嗣后充填采矿法以及浅孔留矿嗣后充填采矿法的横向比较数据 (15%) 降低了3个百分点。创造的直接经济价值在5%左右浮动, 而其处理成本则相对较高, 同样与上述两种方式进行横向比较发现, 其每吨处置成本提高3元左右。但与其提供的安全控件以及较低的矿石损失率而言, 成本是可以接受的。
3 尾砂胶结充填技术可行优化方案探究
通过上文的分析, 我们发现上向尾砂胶结充填技术在大冶市鲤泥湖矿区的应用取得了较好的效果, 在提供了矿区安全生产基础的同时还具有一定的经济效益。然而, 我们在看到成绩的同时也应该发现在具体工艺应用的过程中还存在一定的问题以及可以优化之处, 其主要可以分为如下几个方面:首先, 部分充填添加剂没有完全实现厂区内生产, 一方面造成充填成本高居不下;另一方面也使得部分尾矿利用不充分, 造成二次处置成本并具有环境安全隐患。其次, 具体的充填工艺中对于尾砂缺少必要的分级环节, 而是采用统一破碎的方式来进行, 这造成了充填物颗粒粒径类似, 没有有效的区分, 使得充填效果具有一定的弱化。而后续的施工过程中可以根据相关的施工工艺标准对具体的尾砂进行粒径分级, 并采用破碎后的粒径标准进行逐步充填操作, 进而使得充填后的地质紧实程度更高, 对于其他采矿区域的支持效果更为显著。最后, 充填采矿方法作为一种基础采矿模式在应用的过程中还需要注意很多问题, 而不同的采矿方式之间也存在很大的差异。可以根据实际的矿区区位特征与地质条件特征来进行合理选取与规划, 进而在解决成本的同时, 保障矿区开采的合规性, 进而从综合的层面提高企业的核心竞争力。
摘要：矿产资源的开采是支持经济稳步发展的基础, 随着我国工业化与城镇化进程的不断推进, 社会对于矿产资源的需求与日俱增;同时, 随着采矿技术的不断进步, 矿层开采率也在稳步提升。大冶市鲤泥湖矿区采用分级尾砂胶结技术对其进行充填, 取得了较好的经济与生态效应。文章以实际的应用特征为研究依据, 对充填采矿方法在大冶市鲤泥湖矿区中的应用进行总结与分析, 希望通过文章的研究能够为今后的相关采矿工艺优化及类似施工变革提供必要的理论基础与实践指导。
关键词：尾砂胶结,充填采矿,实证研究,应用
参考文献
[1]周华林.空场嗣后充填采矿法充填体合理强度分布规律研究[D].武汉理工大学, 2012.
膏体充填特点及其现状分析 第11篇
关键词:膏体充填技术工艺环保先进
0 引言
绿色采矿是采矿发展的必然趋势。采用无尾矿充填采矿法,可以提高矿物回采率,减少对地面土地的贫化率,充分利用资源,有效控制地压,房屋和地表塌陷和可在“三下”开采等优点,膏体充填工艺技术也在充填采矿法不断改造与发展的过程中得到创新与发展。
1 膏体充填
所谓膏体充填就是把煤矿尾矿矸石山的煤矸石、劣质土和电厂的尾料粉煤灰等固體废物在地面加工成的膏状浆体,利用高密度固体充填泵和重力的作用下通过管道泵送到井下工作面,适时充填采空区的采矿方法。膏体充填的关键是要在井下工作面采空区形成以膏体料浆为主的覆岩支控体系,实时而有效控制地表开采沉陷在建筑物允许值范围内,保护地下水体不受破坏,提高煤炭资源采出率,改善矿山安全生产条件的目的,此工艺技术上可行,经济上合理、安全上可靠,被誉为21世纪绿色开采新技术。
2 膏体充填技术特点
2.1 浓度高 一般膏体充填材料质量浓度>75%,目前最高浓度达到88%。而普通水砂充填材料浓度低于65%,如,我国阜新矿区水砂充填水砂比,新平安矿为2.7:1~5.3:1,新邱一坑为1.2:1~2.1:1,高德八坑为2:1,按照质量浓度小于50%。
2.2 流动状态为柱塞结构流。水砂充填料浆管道输送过程中呈典型的两相紊流特征,管道横截面上浆体的流速为抛物线分布,从管道中心到管壁,流速逐渐由大减小为零,而膏体充填料浆在管道中基本是整体平推运动,管道横截面上的浆体基本上以相同的流速流动,称之为柱塞结构流。
2.3 料浆要求不沉淀、不泌水、不离析。膏体充填材料这个特点非常重要,而要达到这三个标准,就必须时刻把握原料的所有参数,要搞好充填泵送系统的过程控制,井上井下协调配合,积极应对充填工艺中出现的各种问题,才能达到料浆要求。
2.4 无临界流速。最大颗粒料粒径达到25mm,流速小于1m/s仍然能够正常输送。
2.5 膏体充填体压缩率低。一般水砂充填材料(包括人造砂)压缩率为10%左右,级配差的甚至达到20%,水砂充填地表沉陷控制程度相对较差,通常水砂充填地表沉陷系数为0.1~0.2(新汶矿区水砂充填地表沉陷系数为0.13~0.17),许多条件尚需要与条带开采结合,留设条带煤柱才能够达到保护地表建筑物的目的。而膏体充填材料中固体颗粒之间的空隙由胶结料和水充满,一般压缩率只有1%左右,控制地表开采沉陷效果好,“三下一上”压煤有条件得到最大限度的开采出来。
3 膏体充填的研究现状
膏体充填最初来源于金属矿山,是1979年德国在格伦德铅锌矿首先发展起来的第四代先进充填技术。
世界上记载有计划的矿山充填已经有近百年的发展历史,经历了废石干式充填、水砂充填、低浓度胶结充填、高浓度充填/膏体充填等四个发展阶段:
第一个阶段,20世纪40年代以前,以废石干式充填为代表,充填的目的是处理废弃物。如澳大利亚塔斯马尼亚芒特莱尔矿和北莱尔矿在20世纪初进行的废石干式充填;中国20世纪50年代初期废石干式充填成为金属矿山的主要采矿方法之一,1955年在地下开采的有色金属矿山中废石干式充填占38.2%,
第二阶段,20世纪40~50年代,以水砂充填为代表。澳洲一些地下金属矿山,以水力充填取代了早期使用的干式充填。1969年澳大利亚科学与工业研究院开展了机械落矿充填采矿法的相关问题研究,10余年后在水力充填等领域取得了显著成绩。水砂充填在国内外煤矿一度作为解决地表开采沉陷,保护建(构)筑物的主要方法,曾经得到比较广泛的应用。世界上水砂充填最先进、应用最好的是波兰。1967年波兰水砂充填法采煤占到总产量的50.2 %,波兰吴杰克煤矿(Wujek)是欧洲最大的水砂充填矿井,年产量220万t/a,水砂充填产煤量占70 %,充填管线最长达4.5 km,1952年以后水砂充填逐渐在抚顺、扎赉诺尔等地推广应用。目前山东济宁的太平煤矿用水沙充填。
第三阶段,20世纪60~70年代,以低浓度尾砂胶结充填为代表。代表矿有澳大利亚芒特艾萨矿,该矿在20世纪60年代采用低浓度尾砂胶结充填工艺回采底柱。1977年芒特艾萨矿与新南威尔士大学矿业学院合作研究出了低成本胶结充填技术。由于非胶结的水砂充填体不能自稳,难以满足采矿工艺高回采率和低贫化率的需要,在水砂充填工艺得以发展和推广应用以后,开始发展采用尾砂胶结充填技术。20世纪70年代中国凡口铅锌矿、招远金矿和焦家金矿率先应用细砂胶结充填。目前,中国有20多座金属矿山应用细砂胶结充填。
第四阶段,20世纪80~90年代,以高浓度、膏体充填为代表。1979年德国在格伦德铅锌矿为了克服低浓度胶结充填泌水严重等,在世界上首次试验成功膏体充填技术。膏体充填技术在德国试验成功以后,逐渐在南非、英国、美国、摩洛哥、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、葡萄牙、坦桑尼亚、土尔其等世界主要采矿国家的金属矿山得到发展和应用。1991年德国矿冶技术公司与鲁尔煤炭公司合作,把膏体材料充填技术应用到沃尔萨姆煤矿,试验工作面煤层厚度1.5m,采深1000m,所用膏体充填材料由粉煤灰、浮选矸石、破碎岩粉等制成,无胶结料,物料的最大粒径小于5mm,质量浓度达到76%~84%。中国1994年在金川有色金属公司二矿区建成第一条膏体泵送充填系统,以后有铜绿山铜矿、湖田铝土矿、咯拉通克铜矿等也建设了膏体充填泵送系统。
4 国内的成功地案例
现在山东济宁太平煤矿设计了中国煤矿第一个膏体充填系统,主要是水沙充填。该膏体充填系统于2006年5月正式投入使用,膏体充填开采技术,煤层布置分层长壁工作面开采,开采过程中沿空留巷,工作面之间无煤柱,采出率提高到90%以上。截止到2007年10月太平煤矿充填量累计20多万m3,安全采出煤炭30多万t,2007年11月通过了山东省科技厅组织的专家论证。
冀中能源峰峰集团小屯煤矿膏体充填工业性试验,主要骨料是矸石料是选择在该矿14259顶分层工作面。该首试工作面倾斜长度120m,推进长度500余m,以平均采高2.8m计算,已经采出煤量约40万吨。
在建的山东济宁岱庄煤矿膏体充填系统,能力更强,压力更大,充填泵送系统的输送能力达到150m3,最大输送压力达到14Mp是迄今为止我国最大的泵送系统。本项目研究成功以后,不仅为解决岱庄煤矿及济北矿区不迁村开采难题,最大限度地采出煤炭资源,延长矿井服务年限,更重要的是为解放我国煤矿大量村庄等建筑物占压的煤层发展、形成一套 “高采出率、环境协调、高效安全”的新型不迁村膏体充填开采技术,这是一项具有十分重要的经济、社会和环保意义的极富挑战性的开创性工作。
5 结语
充填方法 第12篇
热牙胶充填是近年来开展的一项技术, 热牙胶具有良好地流动性, 在主尖根尖封闭的情况下使用热牙胶封闭侧副根管、细小弯曲根管, 达到更好的封闭作用, 同时也简化了冷侧压充填的步骤, 已得到临床医生的广泛好评。为探讨热牙胶充填法与冷侧压充填法在根管充填中的应用效果, 该研究于2011年2月—2012年2月该院进行根管治疗的患者采用热牙胶充填, 并与传统冷侧压法进行对比, 现总结报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取该院牙体牙髓科进行根管治疗的患者45例, 其中男21例, 女24例。年龄18~35岁, 平均 (26.2±5.3) 岁。共48牙, 切牙15例, 尖牙10例, 前磨牙12例, 磨牙11例。纳入标准:经临床和X线检查确诊为牙髓炎、根尖周炎;口腔卫生良好, 无严重的牙周疾病;根尖暗影直径<2 mm, 无牙内吸收或外吸收;知情同意。排除钙化不通、无治疗价值患牙, 排除张口受限及不配合治疗者。所有患者常规开髓, Protaper镍钛机用系统预备根管, 氢氧化钙糊剂消毒。根据不同充填方法将48牙随机平均分为两组, 热牙胶组和冷侧压组。
1.2 方法
所有患者术前拍摄牙片, 常规上橡皮帐, 开髓, 10#、15#K锉疏通根管, 根管测量仪测量根管长度。机用Protaper镍钛系统, 采用冠向下技术进行根管预备, 放入主尖拍摄X线片测长, 氢氧化钙糊剂消毒。冷侧压组复诊时上橡皮帐, 根管内纸尖拭干, 螺旋输送器将AH-plus糊剂送入根管内, 放入逐渐, 侧压, 再插入副尖, 再侧压直至不能放入副尖, 烫去多余牙胶尖。热牙胶组复诊时上橡皮帐, 根管纸尖拭干后, 主尖减去0.5~1.0 mm, 取尖端5~7 mm沾取少许糊剂掺入根管内, 合适垂直加压器进行加压, 注入热牙胶, 边注边退, 充填整个根管。观察两组患者根充效果, 充填操作时间及其术后疼痛情况。
1.3 评价标准
所有操作均由具有3年以上临床经验医师完成。恰充:根充密实, 根管充填材料距根尖≤0.5 mm;欠充:根充材料距根尖≥1 mm, 或根尖不密实;超充:根充材料超出根尖孔。
1.4 统计方法
采用SPSS16.0软件进行统计学分析, 计量资料采用 () 表示, 组间比较采用t检验, 率的比较采用χ2检验。
2 结果
2.1 充填效果
热牙胶组恰充22牙, 欠充2牙;冷侧压组恰充18牙, 欠充4牙, 超充2牙。热牙胶组恰充率高于对照组, 对比差异无统计学意义 (P>0.05) 。见表1。
注:*差异无统计学意义, P>0.05。
2.2 术后疼痛时间和充填操作时间
热牙胶组术后疼痛时间 (1.24±0.37) d, 冷侧压组术后疼痛时间 (3.41±1.13) d, 对比差异有统计学意义 (P<0.05) 。热牙胶组充填操作时间 (17.2±4.41) min, 冷侧压组充填操作时间 (41.3±7.25) min, 对比差异有统计学意义 (P<0.05) 。见表2。
注:*差异有统计学意义, P<0.05。
3 讨论
根管的严密充填是根管治疗成功与否的关键, 统计显示约60%的根管治疗失败是由根管封闭不完全引起[2]。当根管充填不全时, 根尖周的组织液、血液或口腔唾液会沿着缝隙进入根管中, 为根管系统残留的细菌提供滋生的空间和养分, 造成新的炎症。理想的根管充填是将根尖区牙本质牙骨质界以上的区域严密充填。冷侧压技术便是一种经典的充填方法, 即通过侧方加压让牙胶尖完整封闭根管系统, 然而冷牙胶尖侧压时并不能完全使根管系统无缝隙, 会存在充填不均、侧副根管无法封闭、糊剂吸收的劣势, 并且侧方加压产生较大的楔形力加大牙根纵裂的危险。
热牙胶充填技术是对牙胶加热, 将具有流动性的牙胶充填于根管系统, 牙胶冷却后形成一个整体的、严密的封闭效果[3]。热牙胶的流行性使得侧副根管内也充填紧密, 同时牙胶与根管壁也具有粘附效果。与传统冷侧压法相比, 精确度高, 封闭性好, 稳定性强。有学者研究表明热牙胶根管治疗相比于冷侧压法微渗漏明显减少, 对微小不规则根管的充填效果更好[4]。
根管治疗后疼痛是最常见的并发症, 其中超充对疼痛的产生具有显著影响[5]。该研究结果显示, 热牙胶充填的恰充率高于传统冷侧压法, 但差异无统计学意义。这就说明热牙胶充填对根尖封闭的效果更好, 避免了欠充或超充引起的根管治疗失败。在术后疼痛时间对比一项上, 冷侧压组显著长于热牙胶组, 对比差异有统计学意义。热牙胶组充填操作时间 (17.2±4.41) min, 冷侧压组充填操作时间 (41.3±7.25) min, 对比差异有统计学意义 (P<0.05) 。冷侧压法往往需要花费大量的时间进行操作, 这不仅加大了医务人员的工作压力, 也延长了患者的候诊、就诊时间, 降低了工作效率。同时冷侧压法的侧向加压加大了根尖部位的压力, 糊剂的使用也可刺激到根尖周组织, 引起术后疼痛。
由于热牙胶充填费用较常规冷侧压充填贵, 临床工作中我们认为可根据患牙的具体情况选择合适的充填方法, 如粗大根管、C型根管、侧副根管较多者多选用热牙胶, 根管形态规则者可随意选择。热牙胶充填时需注意温度不能过高, 以避免损伤牙周膜或牙槽骨, 严格按照操作规范进行。
摘要：目的 探讨分析热牙胶充填法与冷侧压充填法在根管充填中的应用效果。方法 选取2011年2月—2012年2月该院牙体牙髓科进行根管治疗的患者45例, 共48牙, 随机平均分为两组, 热牙胶组和冷侧压组。所有患者常规开髓, protaper镍钛系统预备根管, 氢氧化钙糊剂消毒。冷侧压组采用冷牙胶尖测压技术进行充填, 热牙胶组采用热牙胶进行充填。结果 热牙胶组恰充22牙, 欠充2牙;冷侧压组恰充18牙, 欠充4牙, 超充2牙。热牙胶组恰充率高于对照组, 对比差异无统计学意义 (P>0.05) 。热牙胶组术后疼痛时间 (1.24±0.37) d, 冷侧压组术后疼痛时间 (3.41±1.13) d, 对比差异有统计学意义 (P<0.05) 。结论 热牙胶充填技术能够严密封闭根尖区及侧副根管, 治疗效果更好, 值得临床广泛推广。
关键词：热牙胶,冷侧压,根管充填,侧副根管
参考文献
[1]张伟.热牙胶根管充填技术研究进展[J].牙体牙髓牙周病学杂志, 2003, 13 (9) :530-533.
[2]姚娜, 马琦, 尹星喆, 等.4种充填方法对椭圆形根管充填效果的体外研究[J].实用口腔医学杂志, 2008, 24 (6) :874-878.
[3]浦艳琏.续波加高温牙胶热塑注射根管充填术与冷牙胶加压根管充填术的临床疗效对比[J].现代医药卫生, 2010, 26 (24) :3743-3744.
[4]张婷婷.ObturaⅡ高温热塑牙胶注射充填的研究进展[J].国际口腔医学杂志, 2008, 35 (增刊) :172-174.