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综合机械化固体充填采煤技术研究进展探讨

汇报人：

2024-01-18

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目录

引言

综合机械化固体充填采煤技术概述

固体充填材料研究

综合机械化固体充填采煤技术应用实践

面临挑战与问题探讨

未来发展趋势与展望

01

引言

煤炭资源开采现状

随着煤炭资源的不断开采，传统的采煤方法已经无法满足高效、安全、环保的要求，因此，综合机械化固体充填采煤技术的研究和应用具有重要意义。

环境保护要求

煤炭开采过程中会产生大量的固体废弃物，如矸石、粉煤灰等，这些废弃物不仅占用大量土地，还会对环境造成污染。综合机械化固体充填采煤技术能够实现废弃物的资源化利用，减少环境污染。

提高煤炭资源回收率

综合机械化固体充填采煤技术能够实现对采空区的有效充填，减少煤炭资源的损失，提高煤炭资源回收率。

国外研究现状：国外在综合机械化固体充填采煤技术方面起步较早，已经形成了较为成熟的技术体系和装备体系。例如，德国、美国等国家在充填材料、充填工艺、充填装备等方面都取得了重要进展。

国内研究现状：我国综合机械化固体充填采煤技术的研究和应用起步较晚，但近年来发展迅速。国内多家煤炭企业和科研机构在充填材料、充填工艺、充填装备等方面进行了大量研究和试验，取得了一系列重要成果。

发展趋势：随着科技的不断进步和环保要求的不断提高，综合机械化固体充填采煤技术将朝着更加高效、环保、智能化的方向发展。未来，该技术将在充填材料、充填工艺、充填装备等方面进行持续改进和创新，以适应不同地质条件和开采要求。同时，该技术将与智能化技术、大数据技术等深度融合，实现煤炭开采的自动化、智能化和精细化。

02

综合机械化固体充填采煤技术概述

技术定义

综合机械化固体充填采煤技术是一种利用机械化手段，在采煤过程中同步进行固体废弃物充填，以实现煤炭资源高效、安全、环保开采的技术。

技术特点

该技术具有资源利用率高、环境污染小、开采安全性好等优点。通过固体充填，可以有效控制地表沉陷，保护生态环境，同时提高煤炭采出率，降低开采成本。

技术原理

综合机械化固体充填采煤技术的原理是在采煤工作面推进过程中，利用专门的充填设备将固体废弃物（如矸石、粉煤灰等）充填至采空区，形成支撑体，以控制上覆岩层的移动和变形，保证工作面的安全开采。

工艺流程

该技术的主要工艺流程包括采煤、充填、压实和支护等步骤。在采煤过程中，根据煤层赋存条件和开采工艺要求，选择合适的充填材料和充填方式。充填完成后，需对充填体进行压实处理，以提高其支撑能力和稳定性。最后，根据采场围岩条件和充填体强度等因素，确定合理的支护方式和支护参数。

综合机械化固体充填采煤技术的关键技术主要包括充填材料选择与制备、充填工艺优化与控制、充填体压实与支护等。其中，充填材料的选择与制备是影响充填效果的关键因素之一，需要研究不同材料的物理力学性质、化学稳定性以及环境适应性等。

关键技术

实现综合机械化固体充填采煤技术所需的关键设备主要包括充填输送机、充填支架、压实机等。其中，充填输送机用于将固体废弃物输送至采空区；充填支架用于支撑采场围岩并形成充填空间；压实机则用于对充填体进行压实处理，提高其支撑能力和稳定性。这些设备的选型与配置需要根据具体的开采条件和工艺要求进行合理设计。

关键设备

03

固体充填材料研究

03

高水材料

由高水速凝材料和尾砂或粉煤灰等混合而成，具有固水能力强、质量轻、易于泵送和堆放等特点。

01

矸石类充填材料

以煤矸石为主要成分，具有来源广泛、成本低廉、环境友好等特点。

02

粉煤灰类充填材料

由火力发电厂排放的粉煤灰加工而成，具有轻质、多孔、活性好等优点。

力学性能评价

通过压缩、抗拉、抗折等试验，研究充填材料的力学性能及其影响因素。

优化设计

针对充填材料的性能需求，通过调整原料配比、改进制备工艺等措施，实现充填材料的优化设计。

耐久性评价

模拟充填材料在长期使用过程中的性能变化，评估其耐久性和稳定性。

物理性能评价

包括密度、孔隙率、吸水率等指标的测定，以评估充填材料的物理性能。

04

综合机械化固体充填采煤技术应用实践

随着煤炭资源开采强度的不断加大，环境保护问题日益突出，采用综合机械化固体充填采煤技术可以有效减少开采过程中的环境污染和生态破坏。

复杂地质条件下的煤炭开采

在复杂地质条件下，如薄煤层、断层、褶皱等，传统采煤方法往往难以实现高效安全开采，综合机械化固体充填采煤技术具有更好的适应性。

煤炭资源回收率的提高

通过综合机械化固体充填采煤技术，可以实现对采空区的有效充填，提高煤炭资源回收率，延长矿井服务年限。

煤炭资源开采中的环境保护

某矿采用综合机械化固体充填采煤技术的实践

该矿针对自身地质条件和开采需求，成功应用了综合机械化固体充填采煤技术，实现了高效安全开采和环境保护的双赢。

要点一

要点二

不同地质条件下