充填工作面（共12篇）
充填工作面 篇1
1 1204工作面生产地质条件
沿空留巷地点为1204工作面运巷, 工作面南面为1202工作面采空区, 北面未采, 所留巷道为即将准备的北面工作面服务。东面为一采皮带巷、回风巷、轨道巷及行人巷。1204工作面开采的4+5#煤位于山西组下部, 煤厚1.75~2.25 m、平均2 m, 煤层倾角/m (最大~最小、平均) 2°~18°、10°, 煤层硬度f≤2, 煤层层理、节理发育, 煤层顶底板情况见表1。
1204工作面运巷断面及支护参数, 巷道掘进宽度4.2 m、掘进高度2.9 m。采用锚杆+钢塑复合网+W钢带+锚索+联合支护方式, 两帮均采用锚杆+钢塑复合网+W钢带联合支护, 其中钢塑复合网的铺设均采用全断面一次性铺网。顶板锚杆支护参数为:Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺纹钢锚杆、间排距为800 mm×800 mm;帮锚杆采用Φ20 mm×2 200 mm的左旋螺纹钢锚杆, 第一根帮锚杆距顶板300 mm, 以下帮锚杆间距为800 mm, 排距为800 mm。顶板采用Φ21.6 mm×7 300 mm钢绞线锚索, 采用“一排三根”布置, 锚索间距为1 000 mm, 距两帮各为1 100 mm, 排距1 600 mm。锚固力:顶锚杆的设计锚固力140 k N, 预紧扭矩不<300 N·m;帮锚杆的设计锚固力140 k N, 预紧扭矩不<300 N·m;顶锚索张拉预紧力不<200 k N。顶锚杆安装两支锚固剂, 即K2355型一支 (在上) 、Z2355型一支 (在下) ;帮锚杆安装一支Z2355型锚固剂;锚索使用三支锚固剂, 其中一支K2355型 (在上) 、两支Z2355型 (在下) 。锚杆托盘采用拱型高强度托盘, 其规格为厚度δ=10 mm、Φ=120 mm;锚索钢板采用δ=16 mm的钢板制作, 钢板规格δ16 mm×300 mm×300 mm。
2 高水速凝材料简介及沿空留巷技术
2.1 高水速凝材料简介
高水速凝材料是一种能在高水灰比条件 (W/C=1.3∶1~3∶1) 下快速凝结的特种水泥。该材料以硫铝酸盐水泥熟料为基料, 加入石膏、石灰、复合缓凝剂、悬浮剂、复合速凝剂等配制而成, 为了使用方便, 高水速凝材料分甲料、乙料两部分, 按1∶1的比例配合使用。甲料、乙料单独与水混合24 h不凝结, 为避免管路堵塞和一定条件下不冲洗管路创造了条件, 而甲料浆和乙料浆一旦相互混合则快速凝结硬化。
高水速凝材料之所以能够在高水灰比条件下快速、全部凝结硬化, 是因为其水化反应生成了大量的钙矾石, 其分子式为3Ca O·Al2O3·3Ca SO4·32H2O。钙矾石是含结晶水最高的水化物中最为常见的一种, 在钙矾石中, 结晶水分子容积高达81.16%。这是高水速凝材料不同于一般水泥材料的最显著的特点之一。
2.1.1 抗压强度与水灰比的关系
高水速凝材料抗压强度与水灰比的大小成反比关系, 水灰比越小, 强度就越高, 每立方米充填需要使用的高水速凝材料越多, 水用量越少, 充填凝固体的强度就越高, 反之, 水灰比越大, 每立方米充填需要使用的高水速凝材料越少,
水用量越多, 充填凝固体的强度就越低, 在水灰比W/C=0.5∶1~0.75∶1左右, 这是普通水泥混凝土经常使用的水灰比范围, 高水速凝材料抗压强度可达到30~50 MPa以上。根据高水速凝材料与水灰比的关系, 调节水灰比改变充填体抗压强度可以满足多种强度要求的工程需要。
2.1.2 高水速凝材料的变形性能
水灰比为1.5∶1的高水速凝材料, 凝结7 d以后的应力应变曲线如图1所示。从图看出, 高水速凝材料具有突出的塑性特征, 在载荷达到峰值强度后, 高水速凝材料并不立即完全破坏丧失承载能力, 而是随着应变的进一步加大, 承载能力呈缓慢下降趋势, 承载能力随应变增加缓慢下降的速度远小于一般的混凝土和岩石材料。该水灰比的高水速凝材料峰值抗压强度为10.36 MPa, 当应变达到10%时, 其抗压强度还维持在峰值强度的65%以上, 应变继续增加达到18%, 残余抗压强度为峰值的59%左右。因此, 高水速凝材料巷旁支护体呈现明显的塑性特征, 在压力作用下可以允许产生较大的塑性变形, 强度衰减比较缓慢, 可以维持较高的残余强度。
2.2 高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术
1) 高水速凝材料巷旁充填体的力学特性与沿空留巷围岩运动规律相适应。为了确保沿空留巷效果, 巷旁支护体应具有足够的支护强度及适量的可缩量。足够的支护强度指巷旁支护体能够切落足够高度的顶板岩层, 使更上位岩层得到采空区冒落矸石的支撑;适量的可缩量指巷旁支护体满足控顶高度以上岩层的旋转下沉, 防止在上位顶板岩层旋转下沉时巷旁支护体被破坏。高水速凝材料塑性较好, 具有较大的可缩量, 满足上位顶板岩层旋转下沉。
2) 充填系统和充填工艺简单、可靠, 容易达到充填要求。高水速凝材料出厂后分为甲料、乙料及两种材料的添加剂, 制成甲料浆、乙料浆, 要求甲料浆、乙料浆两部分必须等量进浆、混合均匀, 其强度才能达到最大, 由于以往的充填泵大多采用往复式, 不是专门针对高水速凝材料而研究开发的, 一般两侧进浆的充填泵不是等量的, 而且不是同时进浆、同时出浆, 难以保证甲乙料等量进浆、均匀混合。
通过中国矿大与有关设备厂家共同努力, 研究开发了简单的充填泵, 该泵能够保证同时进浆、同时出浆, 甲乙料等量, 从根本上保证了巷旁充填体的质量。
3) 巷道支护适应沿空留巷围岩大变形并有效控制留巷后围岩大变形沿空留巷经历两次采动影响, 巷道围岩发生大变形不可避免, 锚杆支护强化围岩强度、提高围岩承载能力, 同时, 锚杆具有较大的延伸量, 能够适应围岩较大的变形, 控制沿空留巷围岩变形, 是沿空留巷较为理想的支护方式。
3 巷旁充填工艺
高水速凝材料分甲、乙料及这两部分的添加剂, 需要分别加水搅拌输送, 在充填点混合, 甲、乙料浆单独搅拌、输送均不凝固, 混合后能快速凝固。充填系统:搅拌桶分别搅拌甲料、乙料浆液, 双液充填泵分别对两种浆液加压, 双趟高压管路输送浆液, 在回采工作面后方留巷位置混合、凝固。
3.1 充填泵站布置
采用1台流量为120~150 L/min的双液充填泵充填。甲料、乙料各配2台搅拌桶, 每台搅拌桶容积1.0 m3, 搅拌桶附近布置料场, 每种材料料场可存放5 t材料, 充填泵站布置见图2。
料场要适当垫高, 防止高水速凝材料受潮。充填泵及搅拌桶放平, 甲料、乙料各接一趟1寸水管供水;搅拌桶较高, 为了便于工人上料, 需要搭台阶。
3.2 充填点的支护方案与目前的方案相同
3.3 架设充填袋和钢筋网
一般1天充填一次, 下井后一部分人首先到工作面后方充填点附近清理浮煤等工作, 尤其是架设充填袋的底板位置需要清理干净, 然后将两侧钢筋网及前钢筋网采用单体液压支柱固定好、吊挂充填袋。
3.4 试验系统
架设好充填袋和钢筋网后, 先用清水试验搅拌桶、充填泵、充填管路及充填点与泵站之间的联络是否正常, 一切正常后, 可以进行充填浆液。
3.5 上水上料
上料、搅拌先根据设计的上水量上水, 先上水再加高水速凝材料, 注意甲料、乙料不能混加, 搅拌时间不少于5 min, 搅拌均匀、达到搅拌时间要求的浆液才能泵送。
3.6 泵送与清洗设备
将充填泵的吸浆笼头放到搅拌均匀的搅拌桶中, 开动充填泵进行泵送。在泵送过程中, 要注意甲料、乙料两种浆液是否等量, 如果不等量要及时清洗、查找原因。浆液泵完后及时泵送清水, 清洗充填泵和管路, 直到清洗干净, 同时清洗干净搅拌桶。每次充填工作结束后, 专人撤洗充填泵的泵头, 及时进行上润滑油等保养工作。因故暂停15 min充填就需要清洗充填泵和管路, 防止堵塞。
3.7 泵站与充填点之间的联系
由于泵站与充填点之间有一定距离, 并且泵站有4台搅拌桶和一台充填泵在运行, 为了便于联系, 需要在泵站和充填点之间有专门联系信号。
4 巷内加强支护
大量观测结果表明, 顶板活动强烈的范围在工作面后方100 m范围内, 因此, 1204工作面后方100 m范围内需要采用单体液压支柱加强支护。初步确定单体液压支柱加强支护参数为:单体液压支柱配铰接顶梁, 打4排单体液压支柱支护, 排距1 000 mm、柱距800 mm。
5 高水速凝材料与膏体混凝土充填材料应用成本分析
5.1 充填材料使用量分析
1) 高水速凝材料:在水灰比1.5∶1的条件下, 1m3充填体需高水速凝材料0.54 t;按充填墙体 (长×宽×高) 1×2.5×3.3 m计算, 所需材料4.455 t。
2) 膏体混凝土充填材料:1 m3充填体需膏体混凝土充填材料2.2 t;按充填墙体 (长×宽×高) 1 m×2.5 m×3.3 m计算, 所需材料18.15 t。
5.2 经济效果分析
按充填墙体:长×宽×高=1 m×2.5 m×3.3 m计算
采用高水速凝材料与膏体混凝土材料相对比, 每立方米少用1.66 t材料, 减轻了矿井运输量;按充填墙体长×宽×高=1 m×2.5 m×3.3 m计算, 充填材料成本每米节约1 797.24元。 (表2、表3)
高水速凝材料巷旁充填沿空留巷技术经七五和八五国家科技攻关, 材料本身和相关技术已经完善, 并在徐州、新汶、潞安、邢台、沁新、平顶山等多个矿务局现场实施, 留巷效果良好。
摘要：为了保证沿空留巷效果, 巷旁支护体应具有足够的支护强度及适量的可缩量。高水速凝材料塑性较好, 具有较大的可缩量, 满足上位顶板岩层旋转下沉。
关键词：沿空留巷,支护,高水速凝,材料
充填工作面 篇2
膏体充填队党支部
2011年8月31日
八月份膏体充填队党支部工作总结8月份对于膏体充填队来说是不寻常的一个月，气力吹灰系统正式投入使用，采煤工作面生产布局扩大，区队各项工作忙碌并有序的进行。本月份，膏体充填队党支部在集团公司和矿党委的正确领导下，紧紧围绕服务安全生产这一工作主题，全面贯彻落实上级贯彻落实上级部门各类文件精神，在充分发挥党员模范带头作用的条件下立足本单位实际开展了一系列的工作，营造了良好的区队工作氛围。
一、召开“以人为本、执政为民”主题民主生活会
8月5日，区队党支部在区队学习室召开了以“以人为本、执政为民”的民主生活会，会议由支部书记翟慎刚主持，会上支部各党员要围绕胡锦涛总书记关于把以人为本、执政为民贯彻落实到党和国家全部工作中的要求中指出的五个方面的问题展开讨论。并通过领导点评、党员互评、等方式查找个人在这一方面工作中存在的问题，深入分析思想根源，每名党员都制定好了相应的防范措施。
二、开展“回头看、鼓干劲、创佳绩”活动
按照活动安排本月的“回头看、鼓干劲、创佳绩”活动主要进行了赛回头看的效果，看措施是否有利，比整改到位三个方面。通过竞赛查找了不足，强化了机制，进一步鼓动广大干部职工的工作热情。为区队各项工作的顺利开展提供了有力的保障。
三、组织收看“辉煌90载—中共山东党史网上陈列馆” 为了铭记党的辉煌成就，讴歌党的丰功伟绩，党支部按照矿党委的安排，在本月份组织全体职工收看了“辉煌90载—中共山东党史网上陈列馆”的新民主主义革命时期展厅。通过收看展览实现了对本区队全体职工的爱国、爱党、爱社会主义教育，进一步引导党员增强党性意识，展示先锋形象；坚定了广大职工群众爱党、跟党走的信念。
四、开展“增强质量意识”专题教育活动
根据上月初制定的“增强质量意识”活动方案，本月份区队党支部组织全队干部职工学习了集团公司和矿三季度工作会议内容、岗位作业标准、矿井工程质量验收标准和阶段性的文件。区队党支部结合党委工作部下发的配当表制定内部学习配当表，利用班前教育时间认真组织学习。同时，区队的管理干部利用凑头会、班子会时间加强了学习，确保吃透各类文件精神，并以此指导工作。
五、学习贯彻胡锦涛总书记在庆祝中国共产党成立90周年大会上的重要讲话
本月初，矿党委下发了《中共岱庄煤矿委员会关于学习贯彻胡锦涛总书记在庆祝中国共产党成立90周年大会上的重要讲话的通知》，文件下发后膏体充填队党支部组织相关人员制订了学习配档表，分层次组织干部职工学习。并要求广大职工在集中学习的基础上坚持自学。区队党支部要求广
大职工注意学习方法，通读全文的基础上细心研读，认真掌握好“七一”讲话的新思想、新观点、新论断和新要求。
六、深入推行员工“安全作业”自我岗位描述
8月23日，区队在学习室组织了岗位描述大赛，本次比赛由三个工种5名职工参加比赛，队长杨贤江，支部书记翟慎刚，技术员毋东良、沈海东，工会主席刘长水担任评委。经过比赛井下电钳工刘庆以86.6的得分获得第一名，采煤机司机魏启振、刘新建分获二、三名。区队分别给予了相应的奖励。通过比赛区队广大职工进行岗位描述的积极性明显提高，区队党支部决定定期开展岗位描述竞赛活动。
七、班前教育长抓不懈
本月份，党支部利用“一三五”安全教育时间，通过危险源三维动漫、教学课件等授课方式对职工进行了安全教育和技能培训，提高了职工的安全意识和技能水平。在“二四六”理论学习时间主要想职工传达了矿办、矿党委及集团公司的各类文件，并通过领导点评、职工互评的方式加强职工对知识的掌握。
八月份工作已经结束，九月份各项工作已经紧锣密鼓的展开。九月份是三季度的最后一个月，是开展党建工作的重要一个月，党支部要抓住工作重点，开创党建工作的新局面。
充填工作面 篇3
工作面端头是工作面与上下巷贯通地点，充填采煤工作面端头空间相对要大，以便布置运矸转载皮带机及其配套的机电设备，同时也是设备物料运输和工作面人员进出通道。传统的充填采煤工组面上巷端头采用单体支柱配合长梁进行支护，并且巷道后方的充填物料自然堆积无法进行夯实。因此，上巷端头位置支护和管理意义重大，必须设计适用于充填开采工作面的新型端头支架。
1、7608（底）层充填工作面概况
1.1地质概况
7608（底）工作面地面位于邢台矿工业广场东南。工作面偏西北方向是矿山救护队新建大楼，最近处不足100m，另外工作面北部对应地面位置处有交通设施、管线设施等。工作面的开采预计会对矿山铁路专线、矿至工人村公路、救护大队新建办公楼等地面建筑设施造成一定的影响。
1.2煤层赋存情况
7608（底）工作面走向长度584～588m，倾斜长度约为59.5m，本工作面所采煤层为2号煤，属复杂结构厚煤层，工作面区域内，煤层平均厚度为6.14米，煤层倾角2～14度，平均9度左右。整个煤层分为上下两个自然分层，上分层平均厚度为3.14米已回采完毕，现余厚平均为3.0米。工作面工业储量为12.7万吨，可采储量为11.8万吨（工作面回采率为93%），服务年限10个月。
2、充填工作面新型端头支架设计
2.1新型端头支架设计目的
工作面回采期间，机尾顺巷布置有运矸转载皮带机，因此没有空间安装占巷支架支护顶板，为避免机尾空顶采取π型梁配单体支柱的支护方式，顺巷打四道π型梁支护，随工作面的推进进行迈步交替支护；这种作业方式导致工人劳动强度大，需要支、回、搬运一定数量的单体支柱和π型梁，并且有短时间的空顶作业，具有一定的危险性；其次，没有支架占巷导致巷道后方4m宽范围内无法对充填物料进行捣实，充实率低。为解决上述问题，有必要研究、设计一种分体式端头支架用于支护机尾三角区顶板，实现运矸转载皮带机的通过和巷道后部的充填捣实作业。
2.2端头支架技术特点和要求
从7608（底）工作面充填工作面的初采技术条件即可看出，工作面两端头受采动影响最大，矿压显现复杂。而且机尾端头区是运矸设备的交接點，设备布置密集，更是行人、运料的咽喉部位，既是顶板维护的重点，又是顶板管理的难点。由此可以总结得出端头支护必须要具有以下方面的技术特点和要求：①要求端头液压支架采用分体式设计，适用于井筒和巷道断面规格较小的老矿井应用；②要求端头液压支架用于支护机尾三角区顶板，支架中间可以通过运矸转载皮带机；要求端头支架必须要有良好的横向与纵向稳定性，实现工作面机尾三角区零空顶；同时要有足够的立柱空间满足运矸转载皮带机通过。③端头支架高度和宽度必须能适应巷道宽度和高度的变化，更好的实现顶板支护；④要求设计同端头液压支架配套的捣实机构，实现对架后充填物料的夯实；⑤要求设计端头液压支架自动拉移装置，使支架自身具备拉移功能。
2.3端头支架结构设计
ZT13200/18/34型自移式端头支架组用于充填工作面生产，代替单体支柱支护机尾三角区，具有操作简单、自移并可自动调整宽度的优点，是保证巷道设备和作业人员安全的一种新型端头支护设备。经过实际的装备运用和技术改进，现已成型并在逐步推广使用。①技术特征。端头液压支架高度为1.8-3.4米，宽度为3.162-3.562米，初撑力为11868KN（P=31.5Mpa），工作阻力为13200KN （P=31.5Mpa），对底板比压为1.8Mpa，支护强度0.5Mpa。②端头支架的结构。支架承载件结构：端头液压支架采用支撑式分体结构，整体分为三个部分，即：侧架、中间架和拉移梁机构。左右侧架分别由前底座、后底座、前顶梁、后顶梁、立柱、反四连杆机构等部分组成；中间架由两组侧架和多块顶梁连接板组成，其后部安装有捣实机构，用于夯实架后的固体充填物料。
图 充填端头液压支架组结构示意图
3、ZT13200/18/34型端头液压支架组应用效果
通过对7608（底）工作面自2014年7月3日至2014年10月15日在线矿压监测数据进行分析得出以下结果：①充填开采初期，工作面没有安装端头支架占巷，采用DW—2.8/3.2单体配合“π”型长梁进行加强支护，沿运矸巷运矸转载机两帮各打两道长梁，长度为10米，两道长梁相互迈步前进。运矸巷后方充填物料通过运矸转载机卸载后，无法进行密实充填，后部顶板下沉较明显，相邻的39-42#液压支架工作阻力较大明显高于工作面中部，工作面机尾部分的充填体未能有效控制顶板运动，其顶板部分载荷由支架承担，支架后部悬挂的充填刮板输送机机尾使用底座支撑，拉移底座困难。②充填开采中期，设计安装的端头液压支架支护起运矸巷后部7.5*3.6m范围的顶板，支架后部的捣实机构可以有效的对充填物料进行夯实。根据在线矿压监测数据显示，端头充填液压支架的工作阻力由安装初期的20MPa下降到16MPa；随后，将39-42#液压支架与工作面中部液压支架进行了对比，结果显示随着工作面的推进，两者工作阻力数值差越来越小；充填刮板输送机机尾部采用吊挂方式固定后，刮板链运行平稳，同时避免了拉移底座带来的工作量。
结语
ZT13200/18/34型端头液压支架组的设计和使用，改变了传统实现了的充填采煤工组面上巷端头顶板管理问题，实现了充填开采上巷端头支护的机械化，减轻了工人劳动强度，提高了端头区的安全性；实现了对巷道的充填，从而提高了整个工作面的充填效果；同时可多处理矸石粉煤灰混合物料7000m3，减少矸石、粉煤灰对环境的污染及矸石处理所占用的土地，经济和社会效益显著。
（作者单位：冀中能源股份有限公司邢台矿）
作者简介
充填工作面 篇4
关键词：矸石粉煤灰,充填综采,测站布置,矿压规律
监测内容。监测包括:1) 充填液压支架支护阻力监测;2) 采空区充填体压力监测;3) 工作面两巷矿压监测;4) 地表下沉监测。
1 充填液压支架支护阻力监测
1.1 充填液压支架支护阻力监测方案
每7个支架布置一台在线监测分机, 在其它支架上安普通压力表。
1.2 充填液压支架支护阻力实测结果分析
根据收集的数据把工作面的56个充填支架分为三段进行观测分析, 即机头段、中部、机尾段, 分别作出工作面支架阻力与推进度的曲线图。
机头段、中部、机尾段, 工作面支架阻力与推进度的曲线图分别如下图所示。
(机头段) 压力统计分析发现:1) 工作面出现周期来压显现, 来压步距约为30~50米, 平均压力26.3Mpa, 最大压力32Mpa, 来压强度1.216;2) 由于工作面断层及旧支架后尾梁的工作阻力较弱影响, 工作面倾向压力分布明显的右后柱压力大于左前柱, 如下图1-4所示。
(工作面中段) 压力统计分析发现:
1) 该段支架压力明显偏高, 分析认为随着顶板下沉移动, 部分压力已被充填体的支撑作用转移, 而两端头由实体煤支撑作用, 中部形成弧三角形高压力区, 充填体不能起到很好的刚性作用, 弧三角形板悬空距离较长, 致使顶板压力持续向中部支架转移, 当顶板裂隙发育至断裂时出现压力猛增;2) 监测结果显示在中部位置出现多次明显来压, 来压步距距约为25~45m。平均压力26.9Mpa, 最大压力32, 来压强度1.19, 如图1-4所示。
(机尾段) 压力统计分析发现:1) 该段支架压力稳定压力偏低, 分析认为该段不受断层影响顶板完好, 且充填支架全部为新支架, 后尾梁工作阻力较大, 可以有效的控制采后空间, 能达到理想的充填效果;2) 周期来压步距为40~55m。平均压力26Mpa, 最大压力30Mpa, 来压强度1.15;动载系数仅是前两段的0.95~0.96。
将工作面所有支架的前柱、后柱的工作阻力在沿煤层的走向同一位置作柱状图如下:
2 充填力学效果效果监测
2.1 充填体压力监测设计及设备布置
离切眼375m、440m、505m、570m位置沿工作面倾向分别布置3组充填体应力传感器。
2.2 充填体压力监测实测结果与分析
通过充填体应力传感器, 收集充填体应力传感器数据, 得出充填体应力随工作面的推进距离变化情况曲线图如图2-1所示。
充填体压力监测结果进行分析:1) 充填体压力监测仪均有压力, 其中最大为20.0MPa, 其余的均在5Mpa以下, 说明充填开采充填体对顶板的下沉起到了抑制作用;2) 工作面后方2m~5m范围内开始有压力显示。主要是随着工作面推进, 后方顶板压力由支架与煤壁承载, 逐渐转移至充填支撑体上;3) 充填体压力仪距工作面55m时, 4组明显受压损坏, 5组最大压力为7.0MPa, 6组最大压力为2.0MPa, 中部明显大于两端;4) 有明显的来压迹象, 来压步距约为40~60米。分析基本顶只发生离层并没有断裂。
3 工作面两巷矿压监测
3.1 顶板离层监测监测方案
在两巷距工作面80米各安设一组离层监测仪, 在线收集数据。
3.2 顶板离层监测实测结果分析
1) 工作面推进距测站60m以外范围内的离层值基本稳定, 变化缓慢, 变化幅度占总变形量的11%~15%左右:最大移近为48~56m m;分析该段基本不受采动影响;2) 当工作面推进距测站30~60m范围时, 由于受工作面采动及范围值达到25~50m, 两巷离层值变形迅速增大, 变化幅度占总变形量的70%左右:分析认为相对推进度达到35~44m, 此阶段达到离层最大峰值, 此处顶板出现老顶周期来压, 并发生了离层;3) 当测站距离工作面30米范围时, 变形量小, 变化幅度占总变形量的14%~19%左右。离层缓慢, 分析认为巷道进入超前支护阶段, 支护能力增强, 顶板下沉缓慢。
4 地表下沉监测
4.1 地表移动变形观测站设计
在7608矸石粉煤灰充填工作面正上方沿工作面走向方向均为农田, 不具备建站条件, 而在7608矸石粉煤灰充填工作面倾向方向可以借助现有的铁路和公路设立两条工作面倾向观测线, 分别为沿铁路专用线布设的路基观测线和沿邢台矿工业广场至工人村公路专用线布设的观测线。
铁路观测线:长1130m;布设控制点四个, 分别为R1、R2、R3、R0工作点39个。各工作点间距平均为25m。
沿公路观测线:长1240m;布设控制点四个, 分别为R5、R6、R7、R8工作点40个。各工作点间距平均为25m。
4.2 建筑物沉降观测站设计
在采动影响区内的各主要建筑物四角点、中点和转角处设计沉降观测点, 共布设90个建筑物沉降观测点, 沉降观测的高程控制点可直接取用邢台矿井口水准基点。
根据收集的记录数据, 可以做出各观测点沉降图及下沉速度图, 如图4-1。
充填工作面 篇5
单位：膏体充填队党支部 时间：2012年1月31日
膏体充填队党支部元月份工作总结
元月份，新年伊始，我们膏体充填队党支部按照矿党委工作部署要求，紧密结合现场工作实际，深入开展“创先争优，争做淄矿创业先锋”活动，强化党建工作，加强节日期间职工安全教育，日常工作有序开展。现将元月份工作情况总结如下，不当之初请批评指正。
1、深入抓了党员干部政治理论学习活动，深入进行了当前形势任务教育。为保证学习效果，党支部专门制定党员理论学习签到簿、党员理论学习配当表，采取集中学习和自学形式认真学习矿下发一系列文件精神，每一名党员干部都建立了学习笔记，并认真撰写学习心得体会文章。认真抓好节日期间党风廉政建设工作，认真执行了廉政谈话制度，营造了良好的廉洁过节气氛。
2、认真开展结对帮扶活动。
新年伊始，为促进薄弱青工安全意识的不断提高、增强他们在现场按章作业的自觉意识，支部每一名党员都与薄弱青工结成了对子，签订了包保协议书，加强现场监管和谈话交流活动，包保对象全月杜绝了违章，党员安全责任区工作全部达到考核标准要求，取得了较好效果。
3、安全生产中创新争优。本月，我党支部注重加强理论学习，全面提高党员的思想政治素质。做到头脑清醒，立场坚定，旗帜鲜明地在政治上、思想上、行动上同上级党委保持高度一致，以一名合格的党员干部标准，主动做好工作，积极协调配合，共同推进安全生产工作。加强建设一流党支部。
在安全生产的同时，我党支部成员仅仅围绕“安全第一、预防为主、防治结合”的方针，有针对性的做好安全工作的同时，主动排查安全隐患，解决职工矛盾，把问题解决在萌芽之中。在安全中创新争优。
4、积极开展了丰富多彩的职工文体娱乐活动，丰富了职工精神文化生活，活跃了节日气氛。并对职工春节回家往返车辆包车情况进行了摸底调查，及时积极协调，使职工都做到了思想稳定、消除了后顾之忧，安心一线生产。
5、春节前，队长杨贤江、书记翟慎刚与区队管理人员走访慰问困难职工盛玉亮、李亮等人，为他们送去节日的祝福。，队长杨贤江分别询问了他们的身体、生活状况，嘱咐他们坚定信心、克服困难，以积极的心态面对生活。最后书记翟慎刚叮嘱其他管理人员要时刻了解职工思想动态，关心区队困难职工生活，确保职工过个祥和的春节，让职工感受到区队大家庭的温暖。
6、班前教育、坚持不懈.本月份，党支部利用“一三五”安全教育时间，通过学习按全事故案例、教学课件等学习方式对员工进行安全教育和技能培训，提高了员工的安全意识和技术水平，让员工懂得安全的重要性，为日后安全工作奠定基础。在“二四六”理论学习时间中，主要传达矿办、矿党委及集团公司的重要文件，并通过领导点评、职工互评的方式加强职工的思想意思。使员工充分意识到安全的重要性。
充填工作面 篇6
关键词：条带充填；隔水岩组；浅埋煤层；模拟实验
中图分类号：TD325 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2015）02-0020-07
（Xi'an Research Institute， China Coal Technology and Engineering Group Corporation，Xi′an Shaanxi 710054，China）
Abstract：Shallow seam mining induces ecological deterioration on the surface， the root cause of shallow dive loss is the instability of water resisting groups which is caused by mining， in order to acquire the rational parameters of strip-filling， based on the geology of Yushenfu shallow seam in West China， developed Sand-based paste filling materials， tested the basic mechanical parameters of Sand-based paste filling materials and clays， developed the similar materials of Sand-based paste filling materials and clays， studied on long wall strip-filling mining by physical simulation experiment， concluded the height law of the "upward crack" and "downward crack" under different filling-gap width and filling-body width， the movement law of Water Resisting Groups under different filling-gap width and filling-body width was obtained， which provides the technical support for strip-mining.
Key words：strip-filling； water resisting groups； shallow seam； simulation experiment
陕北侏罗纪煤田地处我国西北内陆干旱地区、毛乌素沙漠与陕北黄土高原的接壤地带，水资源贫乏，生态环境脆弱[1]。随着矿区大规模的开发，采动裂隙带直接影响和波及到含水层，造成水源地的直接破坏，并导致原来接受该含水层补给的井泉、河流和水库干涸[2]。
国内直接针对浅埋煤层隔水层或隔水岩组的研究，主要是基于坚硬岩层为骨架的关键层理论，没有考虑到含粘土层的隔水岩组“柔性”对降低控制成本的重要意义[3]。对隔水岩组稳定性的研究，仍然拘泥于传统的导水裂隙带研究模式，主要集中于“上行裂隙” [4]的研究，忽视了作为隔水岩组整体下沉盆地边缘拉伸带的“下行裂隙” [5]对隔水岩组稳定性的影响。以往的研究表明，条带开采可以控制岩层裂隙和地表塌陷[6]，但以损失煤炭资源为代价，且存在大范围顶板垮落灾害的威胁。以风积沙为主的采空区条带充填，为陕北保水开采[7]带来了希望，建筑物及水体下的膏体材料条带充填开采[8]的成功实践说明了其可行性。条带充填相对条带开采煤炭回采率高，采用的充填材料具备低强度、柔性和充填条带高宽比小的特点，消除了大范围顶板垮落灾害的威胁，且条带充填相对全充充填量小，砂基膏体材料[9]价格低，通过合理的设计条带充填开采参数可达到保护浅层潜水的目的。本文基于物理相似模拟实验，对采动“上行裂隙”、“下行裂隙”发育规律和隔水岩组下沉量进行研究，可为确定合理的充填参数，降低充填成本，形成保水开采方法的突破，提供科学基础。
1 充填材料的相似模拟
对于陕北浅埋煤层保水开采区域的条带充填开采，控制的主要目标是防止隔水层被裂隙贯通[10]，容许地表存在有限的沉陷；此外，保水开采区较大，合理控制充填率，研究高沙低强度柔性充填材料，降低充填成本，成为陕北浅埋煤层保水开采得以推广的关键。为了进行条带充填开采的物理相似模拟实验，根据沙基膏体充填材料力学特性，共配制了两种充填体相似材料。
11 强度028 MPa的充填体相似材料
根据强度相似比1∶ 150，相似模拟实验充填体试件的强度相似值约为0002 MPa，经过多次的实验总结得出，充填材料试件的强度约为平面应力模型中充填材料强度的6倍，即为0012 MPa。根据下式求得：实验中充填体所能承受最大力为20 N。
F=P×S
（1）
充填工作面 篇7
膏体充填开采技术是解决“三下一上”压煤等问题的有效开采方法之一。膏体充填就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成不需要脱水处理的浆体, 采用充填泵或重力加压, 通过管道输送到井下, 适时充填采空区[1]。
膏体充填浆体有很好的流动性, 可适用于各种地质条件下的采煤工作面充填, 包括大倾斜工作面、薄煤层工作面等。
1 大倾角工作面端头隔离
1.1 隔离区域
膏体充填开采工作面支架前移后, 经数个推移步距达到充填步距, 这时支架后方沿工作面长度形成的采空区称为待充填区[2], 如图1所示。
待充填区就是膏体充填开采需要的隔离区域。待充填区前部用膏体充填液压支架隔离, 上下两侧人工搭建模板隔离, 通过充填管道将膏体浆料充入待充填区, 待膏体凝固后支架继续前移直到下一个待充填区形成。
1.2 大倾角工作面隔离难点
根据我国机械化开采的发展需要和现状, 将大倾角煤层范围定义为35°~55°倾角的煤层[3,4]。大倾角膏体充填工作面待充填区隔离分为中部隔离和端头隔离。工作面中部隔离可用专用膏体充填液压支架完成隔离, 但工作面端头会形成三角区, 如图2所示。三角区的大小形状会随着煤层倾角、煤层顶底板破坏程度而变化, 用钢结构模板难以适应三角区域形状变化, 隔离困难。
1.3 端头隔离方法
大倾角膏体充填工作面下端头处受到的膏体浆料侧向压力大, 加上三角区的存在, 上下端头处隔离困难, 特别是煤层顶底板破碎时, 顶底板裂隙、钢结构缝隙等都是膏体浆料泄漏通道, 浆料泄漏凝固会影响设备运转甚至埋没轨道顺槽内设备, 后果严重。既然刚性结构无法适应端头三角区形状变化, 只能利用柔性结构, 在待充填区下端头隔离挡墙上方挂设柔性袋, 三角区域被柔性袋覆盖, 膏体充填时, 先将浆料充入柔性袋内, 待整个柔性袋充满并紧贴待充填区下端头出口断面后, 浆料再充入柔性袋以外的待充填区, 利用待充填区浆料的重量, 纵向压缩柔性袋向横向膨胀, 密封待充填区下端头出口, 防止浆料泄漏, 下端头柔性袋安装位置如图3所示。
2 现场试验
2.1 试验位置
试验地点为某矿32采区3202东轨道巷以下30 m处, 原3202东仰采充填工作面停采线位置, 煤层厚度1.2 m, 走向长度150 m, 倾斜长度上巷为30 m左右, 下巷10 m左右, 中间发育3条正断层, 落差分别为1.5、1.1、0.6 m, 倾角为20°~40°。
2.2 试验方案
将3202东轨道巷, 从上出口向下20 m范围内的巷道左帮扩帮7 m, 形成走向10 m、倾斜20 m、高度1.6 m的支护空间, 布置充填支架10架。布置充填支架时在支架距煤壁留出一个2 m的充填步距。支架后方挂设篷布, 下端头布置好用风筒布缝合而成的长7 m、宽2.5 m、高2 m的柔性袋, 后用模板封堵, 再打4棵贴帮柱与4棵戗柱支护, 上端头用矸石袋配合篷布垒砌挡浆墙进行封堵, 使支架后方形成长15 m、宽2 m的封闭的待充区域, 如图4所示。
具体试验方法如下: (1) 通风方法。在3202车场安设1部11 k W×2型风机, 将风筒接至切眼下部, 乏风进入回风上山。 (2) 支护方式。在扩帮地点用覬18×1 800 mm的锚杆按排距0.9 m进行锚网带支护后, 沿走向支设单体液压支柱配金属铰接顶梁进行支护, 柱距1.0 m, 排距1.0 m。 (3) 泵站管路。使用现32轨道中间通道的泵站, 将管路经3202车场后接至试验场地, 泵站管路由采三区队维护。 (4) 充填管路。在3201东轨道巷40 k W绞车后方三叉门位置的现充填管路上加上三通 (三通上加一个观测膏体浓度用的25 mm阀门) 、截门 (闸阀后面加个带50 mm阀门短接) 后接至试验场地。
2.3 试验结果
试验时间10 h, 进行了2个充填循环, 从试验面下端头处观察, 采用柔性袋隔离后膏体浆料泄漏很少, 隔离墙稳固可靠, 没有移动垮塌。
3 结论
大倾角膏体充填开采工作面待充填区下端头处, 膏体浆料侧向压力大, 存在三角区或者煤层顶底板破碎, 待充填区下端头出口断面极其不规则, 钢结构隔离困难。试验证明采用柔性袋隔离膏体浆料不泄漏, 隔离墙稳固。
参考文献
[1]周华强, 侯朝炯, 孙希奎, 等.固体废物膏体充填不迁村采煤[J].中国矿业大学学报, 2004, 33 (2) :154-158.
[2]王光伟.膏体充填开采遗留条带煤柱的理论研究与实践[D].徐州:中国矿业大学, 2014.
[3]李建民.开滦矿区大倾角煤层开采技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.
充填工作面 篇8
河南煤化焦煤公司朱村矿是一个具有50 a开采历史的老矿井, 目前生产能力为40万t/a左右。村庄建筑物、铁路等压煤400余万t, 占保有储量的70%, 必须在保证地表构筑物安全的前提下, 最大限度地回收这部分宝贵的煤炭资源。
膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要组成部分[1]。所谓膏体充填即利用固体废物制成膏体进行井下充填, 就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、工业炉渣、劣质土、城市固体垃圾等在地面加工制作成不需要脱水处理的牙膏状浆体, 采用充填泵或重力加压, 通过管道输送到井下, 充填采空区或离层区, 形成以膏体充填体为主的上覆岩层支撑体系, 有效控制地表沉陷在建筑物允许值范围内, 实现村庄不搬迁, 安全开采建筑物下压煤, 保护矿区生态环境和地下水资源。
世界上首次进行膏体充填试验是1979年在德国格伦德铅锌矿进行的, 在国外金属矿山中的应用已经有20多年的发展历史, 技术相对成熟, 可以为煤矿的充填开采提供借鉴[2]。20世纪19世纪末, 德国在埃森矿区的充填试验标志着世界上建筑物下采煤技术的兴起。从2008年开始, 朱村矿就与科研单位一起在54002工作面进行了膏体充填开采技术的实验与实践, 取得了较好的效果。
1 膏体充填开采技术
1.1 原理
岩层控制的关键层理论为膏体充填开采提供了理论依据。在直接顶上方存在厚度不等, 强度不同的多层岩石。其中一层至数层厚硬岩层在采场上覆岩层活动中起主要的控制作用, 对采场上覆岩层局部或直至地表的全部岩层活动起控制作用的岩层称为关键层。前者称为亚关键层, 后者称为主关键层。即是:关键层的断裂导致全部或部分的上覆岩层产生整体运动。
研究证明, 主关键层对地表移动的动态过程起控制作用, 主关键层的破断将导致地表快速下沉[4]。覆岩主关键层的破断将导致地表下沉的显著增大, 因此, 可将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的原则。为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益, 同时又确保地面建筑物不受到损害, 关键在于根据具体条件下的覆岩结构与主关键层特征来研究确定合理的充填开采方法。
充填开采方法按充填量和充填范围分类, 包括全部充填和部分充填。全部充填开采即在煤层采出后顶板未冒落前, 对所有采空区域进行充填, 充填范围与采空区范围大体一致, 它完全靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷。部分充填开采, 是相对全部充填而言的, 其充填范围仅是采空区的一部分, 它只是对采空区的局部或离层区与冒落区进行充填, 靠覆岩关键层结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆岩, 控制开采的沉陷。本矿选择充填方法的原则是:判别覆岩层中的主关键层位置, 在对主关键层破断特征进行研究的基础上, 通过合理设计的充填方法来保证覆岩主关键层不破断并保持长期稳定。结合本矿的具体条件, 尤其是突水问题决定采用膏体充填全部采空区。
1.2 充填方法及过程
煤矿膏体充填工艺流程包括物料准备、膏体拌制、膏体泵送和采场充填等4大部分。物料准备、膏体拌制、膏体泵送这三道工序都是在地面完成。物料准备即是把煤矸石通过铲斗车送入破碎机, 将其粉碎至粒度直径小于6 mm, 然后筛选, 分别送入不同的皮带, 同时配比一定量的粉煤灰、胶结料。胶结料、粉煤灰、骨料配比为1∶2∶16。膏体拌制是把准备好的物料加水, 并且加入减水剂充分搅拌, 其中, 减水剂按水泥与粉煤灰质量的1%~1.5%添加, 将搅拌好的充填物料送入料浆斗。膏体泵送是把料浆斗中的充填物料通过充填泵, 充填管路送至工作面, 此过程要注意管路的密封。朱村矿采用的膏体充填系统工艺流程如图1所示。
2 应用实例
54002工作面位于54区西段, 开采一5煤, 煤层平均厚1.25 m, 工作面走向长865 m, 倾斜长105 m, 运输巷、运料巷保顶破底后高度均为2.2 m, 采高等于煤厚, 普通机械化开采。煤层直接顶板为L5灰岩, 厚1.6~2.6 m, 距煤层底板15.8~20.5 m为L2灰岩含水层, 开采过程中有突水危险。生产过程中54002工作面推进至距开切眼280 m处, 揭露二条落差2.0 m的走向断层, 其中F1距运输巷15 m, 走向260°, 倾向350°, 倾角70°;F2距运料巷60 m, 走向215°, 倾向305°, 倾角70°。F2断层预计将延伸长度约150 m, 如图2所示。
受两条断层的影响, 中间伴生数条小断层, 裂隙发育, 工作面顶板破碎, 工作面常规方法推进管理相当困难, 安全保障程度极低。充分考虑断层与工作面的关系后, 经过科学分析, 并结合工作面膏体充填技术, 决定对工作面进行改造, 采用“膏体充填+局部前进式开采”技术, 顺利通过了工作面断层带。
用单体液压支柱保留现工作面空间, 沿F2断层采用膏体充填技术留巷, 做为改造面上风巷。在膏体充填技术的配合下, 采用前进式回采工艺, 通过工作面断层带。
改造工作面的运煤系统:采煤机割煤, 煤经工作面刮板运输机———运料巷刮板运输机———原工作面位置的刮板运输机———运输巷胶带运输机———井底车场。
改造工作面的通风:新鲜风流自运料巷——改造面——改造面上风道——原工作面位置——乏风进入运输巷。
3 实例效果及结论
(1) 采用膏体充填后, 地面水平变形为1.1mm/m, 曲率变形为0.000 18/m, 倾斜变形为2.1 mm/m, 这三个指标值均小于砖石结构建筑物的损坏等级I要求的最小值, 可以看出充填开采有效地保护了地表建筑物。
(2) 通过采用膏体充填技术, 充填膏体硬化后能有效的支撑上覆岩层, 有效控制了主关键层的断裂, 使工作面顶板相对较完整, 弱化了工作面矿压显现, 有利于顶板管理, 仅采用戴帽点柱支护即可满足需要, 安全保障度得到有效的提高。
(3) 距煤层底板15.8~20.5 m为L2灰岩含水层, 加之此处有两条断层, 裂隙发育, 未采用膏体时, 开采过程中底板发生多次突水, 工作面涌水量达到0.5~0.8 m3/min, 由于水不能自流, 工作面内设3台水泵排水, 致使工作面管理难度大, 严重影响开采工效。膏体充填后有效地防止了底板突水, 工作面基本无水, 提高了工作面的产量。
(4) 工作面的开机率明显提高, 由每班割煤1刀提高到每班割煤4~5刀, 产量大幅提高。
(5) “膏体充填+局部前进式开采”技术为类似条件下安全通过工作面断层破碎区提供了有益借鉴。
摘要：膏体充填开采是绿色开采的重要组成部分, 不仅能解决建筑物下压煤的问题, 提高资源的回采率, 而且能很好地解决煤矸石排放所带来的环境及占用土地问题。朱村煤矿通过膏体充填+局部前进式开采技术的联合应用, 实现了膏体充填的价值和目的, 保证了工作面安全顺利通过走向断层破碎区。
关键词：绿色开采,膏体充填,前进式开采,薄煤层,断层
参考文献
[1]钱鸣高, 许家林, 缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报, 2003, 32 (4) :343-348.
[2]周华强, 侯朝炯, 孙希奎, 瞿群迪, 陈德俊.固体废物膏体充填不迁村采煤[J].中国矿业大学学报, 2004, 33 (2) :154.
充填工作面 篇9
宝石作为一种矿物, 其化学名称为刚玉, 是一种颜色鲜亮、化学性质稳定的宝石, 尤其是一些色彩艳丽、剔透的宝石更是十分的珍贵, 作为珠宝受到全世界人民的喜爱。目前, 最名贵的宝石主要有钻石、蓝宝石、祖母绿、猫眼和红宝石等, 这些宝石的最大的特点在于形成条件比较复杂, 数量较少。以红宝石为例, 目前来看主要形成于高压高山下, 主要的产生地位于缅甸、泰国等地区, 在我国则主要位于青海和云南一带。红宝石的形成比较珍贵, 所以资源也非常的有限, 现有的天然红宝石已经满足不了人们的装饰和欣赏的需要, 所以对一些宝石材料进行加工和处理的宝石工艺也就应运而生。这种由人工进行处理和加工的红宝石, 在实际的运行过程中, 虽然可以解决一定的供需矛盾, 但是也给宝石市场造成了一些不利影响, 也就是说导致了珠宝鉴别过程中的困难, 因为一些鉴别技术必须要进行更新和完善, 才能更好的适应现代红宝石为代表的宝石处理技术的提高, 以更好的实现对宝石的填充和鉴别。
所谓宝石的充填, 就是指在宝石的处理和加工过程中, 将一些人工的材料加入到宝石的缝隙和空隙中, 这样可以有效的掩盖宝石的内部缺陷, 使其呈现更加优质的品质和光泽, 也就可以使其达到更好的亮度和透明度, 从而改变宝石自身的品质和品位。这种技术自产生依赖一直在不断的完善和发展, 也就是说目前国际上的宝石充填技术已经是相对比较发达的, 最新型的宝石充填技术要属新型铅玻璃充填技术, 这种技术产生于日本的宝石协会, 该协会使用这种技术对一颗13.22克拉的宝石进行了充填, 并得到了较好的效果, 而美国的宝石贸易协会对这一技术进行进一步的发展和处理后, 实现了对一颗16克拉的宝石的充填。虽然这种技术目前还没有大量和广泛的应用于宝石市场, 但是其所起到的巨大作用已经显现出来, 并引起了有关部门和行业的高度关注。
2 宝石充填材料与工艺
早起的保持填充工艺发展过程中, 使用的材料主要是硼盐, 化学表达式为Na28405 (OH) 4。'8H20, 硼盐作为一种无色的晶体, 可以很好的满足宝石的透明特性, 但是在实际的处理和加工过程中, 加热到一定的程度时会产生玻璃化的现象, 一就是说要对其熔融温度进行严格的控制。所以, 除了作为宝石的充填材料, 在实际的处理过程中, 硼盐也可以作为一种宝石处理的辅助材料, 以更好的在宝石充填过程中控制熔点。
此外, 在宝石处理过程中, 高铅玻璃也是一种比较常见的早期材料, 这种材料俄最大的特点在于熔点低, 可以对裂缝有很好的补充效果, 实现对宝石现有的缝隙和裂缝进行很好的补充。
一般来说, 在保守的充填的过程中, 应该按照以下几个部分和阶段进行, 以便更好的实现对宝石充填的质量的控制:
首先, 宝石充填前的处理和准备:要对现有的宝石材料和充填质料进行严格的挑选, 并且对宝石缝隙中存在的各种金属离子进行烘干和杂质排除处理。
其次, 宝石的充填处理:将充填物质与待充填的红宝石置于充填装置, 加热使充填物质熔化成玻璃态或液态在真空环境下渗入红宝石的裂隙中, 充填物质既作为填充剂, 也起助溶剂作用。
再次, 宝石的冷却和再充填:充填结束后, 慢慢降温至室温。在冷却过程中充填物质变为固态物质并可能出现部分结晶物和流动特征。由于充填物质冷却收缩可能需要再次充填。
表面处理充填过程完成后往往要对红宝石进行表面处理包括酸洗和重新打磨和抛光。在红宝石的充填过程中可加入些着色剂 (一般为Cr2O3) 以改善无色或浅色刚玉宝石的颜色使之更为鲜艳。除了真空充填工艺外溶胶一凝膝工艺也被应用到红宝石充填中来采用二元或三元组份配置溶胶并充填到红宝石裂隙或孔洞中冷却后溶胶转变为凝胶而填补了红宝石的裂隙和孔洞掩盖了红宝石的瑕疵。
3 充填宝石的鉴定方式
在宝石的充填的过程中, 可为了实现对充填材料的化学性质的确定和分析, 可以通过对其进行显微镜观察和形态分布的研究来实现。
3.1 放大检查
内部特征裂隙面上会出现流动纹和气泡充填物在高温下可以不均匀地愈合部分裂隙而形成指纹状包裹体由充填物熔剂残余和愈台区域组成与天然红宝石的指纹状包裹体特征明显不同。
反光下观察裂隙充填物呈现明亮的光泽与宝石主体明显不同透光下则为暗色部分不透明久置后的充填红宝石中的充填物更为易见。
3.2 阴极发光仪和钻石观察仪
从阴极射线管发出具有较高能量的电子束激发宝石矿物的表面, 使电能转化为光辐射而产生的现象, 称之为阴极发光.矿物阴极发光的起因是晶体的分子畸变.当晶体受到电子束轰击时, 晶体内部将产生电子空穴, 晶体局部能级变化并呈激发态, 这些激发中心易处于能量的亚稳定状态, 它们可捕获电子成为发光中心。阴极发光技术是通过电子束轰击样品使之发光, 以研究其成分、晶体形态及二者相互关系等特征的新技术方法由于不同种类的宝石矿物或相同种类、不同成因的宝石矿物在电子轰击下会发出不同颜色或不同强度的光, 同时一些与晶体生长环境有关的晶体结构或生长纹也可得到显示.因此, 根据宝石受电子轰击发光的原理和影响因素。可以把阴极发光技术作为研究宝石的微探针, 用以区分天然宝石和合成宝石, 研究宝石矿物内部结构.分析生长过程及形成环境, 研究宝石的缺陷中心, 确定宝石中微量杂质离子的种类、价态等, 尤其在区分天然与合成宝石矿物方面能够提供有效帮助。 (Diamondview) 观察使用阴极发光仪和钻石观察仪观察充填红宝石在高能短波紫外光辐射下的反应, 充填物具有强蓝色荧光与周围刚玉的红色荧光 (铬元素造成) 对比明显。宝石中传统充填的玻璃一般呈惰性或具弱的灰色荧光。
3.3 拉曼光谱仪检测
GIA使用拉曼光谱仪将充填红宝石中的充填物与5种不同铅玻璃样品进行了比较, 发现这种充填物的光谱与一种含铅硼酸盐玻璃很相似, 经过对宝石充填物充填工艺及主要鉴定特征的研究可得出以下几点结论:
3.3.1 经充填处理后宝石的净度和透明度可以得到改善品质和价格得以提高。
3.3.2 充填宝石的主要检测特征是内外部特征包括充填材料及其特征和变化充填过程中产生的气泡和流纹包裹体的变化闪光效应等。
3.3.3 X射线荧光能谱仪和拉曼光谱仪可以有效地鉴别充填宝石尤其是高铅玻璃充填红宝石。
综上所述, 宝石的填充工艺随着宝石的需求量的增加而不断的发展和进步, 这种情况下要想实现对宝石的充填技术的有效鉴定, 就必须要了解充填材料和充填步骤。
摘要：随着我国珠宝行业的发展, 我国的宝石鉴定工艺也取得了很大的发展和进步, 这种情况下要想实现对保宝石的填充, 就必须要对充填材料进行严格的鉴别。
关键词：宝石充填,充填工艺,鉴定
参考文献
[1]刘学良, 范建良, 毛荐等.2008.显微共焦拉曼技术对有机一无机充填红宝石的表征[J].激光与红外, 38 (10) :984-986.
[2]奚波, 许如彭, 高红卫等.2001.热处理红宝石中玻璃充填物的拉曼光谱特征[J].宝石和宝石学杂志, 3 (4) :5-7.
浅谈充填体质量与充填工艺的关系 篇10
地下分多步骤大规模回采的矿山, 充填系统能否高效运行, 胶凝充填体的抗压、抗剪强度和接顶如何, 采充是否平衡, 直接影响着矿山的连续生产, 因此, 通过对尾矿性质的控制保障尾矿料浆输送流畅, 搅拌设施均匀的制备以保证胶凝充填料浆质量, 适宜的挡墙设施和采场脱水系统, 通过改善和提高充填工艺水平, 建立一套完善的充填质量保障体系是提高充填体质量的重要途径。
2 充填料浆特性的研究和控制
大量的试验表明, 尾矿制备、输送浓度与尾矿的粒径、泥性物质的含量、尾矿的细度及粘度有着密切关系, 通过对尾矿级配和尾矿输送参数的研究, 砂浆粘度—浓度—流速之间存在着十分密切的关系, 在尾矿输送过程中, 粘度这一特性对确定充填料输送方法是十分重要的。对于粘度低的充填料, 即对于含水量过高的充填料, 料浆中的固体容易沉淀而引起堵塞。对于粘度高或含水量很低的充填料, 摩擦阻力过大也会引起堵塞。这就要求在充填过程中不同时期需要进行相应粘度控制。通过实际生产表明, 在充填输送过程中, 高浓度尾砂具有固体兼液体的特性, 它对尾矿充填的浓缩、输送等方面有着非常重要的作用, 因此选择适宜的浓度是十分重要的, 应以高浓度较好, 而当料浆进入采场时, 充填体自身的内聚力对挡墙的侧压力甚为重要, 应尽早提高充填体的粘结力。当充填体初始强度较大时, 充填体自身强度即可承受其自重作用从而不对充填挡墙产生压力。因此, 提高粘结力可以显著降低挡墙受力。但全尾砂胶凝充填料强度增加缓慢, 因而对挡墙压力的减少也较缓慢。为了尽快提高粘结力, 可适当加入絮凝剂、早强剂等。
试验研究表明, 充填体的强度, 不仅取决于胶凝材料添加量的多少, 还取决于充填料浆的浓度和级配。在一定条件下, 充填料浆浓度的提高, 可以增加充填体早凝, 并且可以减少采场脱水和胶凝材料的损失, 在一定程度上提高胶凝充填体强度, 某矿不同灰砂比的充填料浆凝结时间和形成的强度试验数据见表1, 充填试块抗压强度测定结果见表2。充填料浆凝结和抗压强度试验表明:①充填料浆随着其浓度的增大, 凝结时间相应减少, 试块强度增加。②料浆脱水速度加快, 凝结时间相应减少。
通过上述试验表明, 相同条件下, 充填体的凝结时间和形成的强度与其浓度有着重要的关系, 对充填料浆性态的研究和控制是保证充填体输送和强度的基础, 采取膏体或高浓度制备和输送是一个重要的发展方向, 而作为充填料浆主要骨料的尾矿, 其粒级的组成, 对充填料浆的制备和采场脱水有着很大关系, 因此需要首先确定尾砂的级配以确定合理的充填料浆制备和输送浓度。某矿全尾砂胶结充填接顶情况见图1。
3 设置可靠合理的采场充填设施
3.1 采场挡墙的设置
大空场嗣后全尾砂充填工艺技术研究首先要解决的问题是充填挡墙的稳定性。由于全尾砂充填料浆性能的特殊性, 充填挡墙任何形式的破坏及充填料浆的泄漏, 将导致充填体质量下降, 污染井下工作环境甚至是灾害性的安全事故, 所以必须研究确定合理的充填挡墙形式及结构, 同时采取切实可靠的技术措施, 使其在充填及随后的生产过程中均保证挡墙的可靠性, 以确保矿山生产的正常、安全运行。为保障采场充填料浆不泄露, 对挡墙设置要考虑以下几方面因素:①正确的充填挡墙设置地点。充填挡墙上的总压力与其面积大小成正比。因此选择挡墙位置时, 只要不影响生产和充填, 最好是选在距采场较远的、巷道断面较小且便于设置挡墙的位置。这样不仅可以降低挡墙构筑费用, 而且挡墙的可靠性、安全性也可以大大提高。②选择合理的挡墙设置方式。从施工和安全的角度来看, 尽管目前国内外有多种形式构筑、用材不同的充填挡墙, 但最常用的和最简便的还是木材构筑的挡墙。
因此采场挡墙的设置是保证充填采场安全、可靠、降低充填成本的重要条件。
3.2 采场脱水
国内采场脱水一般采用采场周边布置排水井或采场内架设泄水井等设置进行脱水, 这些设计仅局限于中小型采场, 对于高大型的采场, 施工人员不能进入采场施工作业。针对高大型采场充填的特点, 国内矿山一般依靠矿岩裂隙渗漏进行脱水, 不考虑采场脱水系统。过去国内深孔采场分级尾砂胶凝充填时, 采场采用脱水管脱水, 使用效果较好。
在采用极细粒级的全尾砂充填时, 当充填料面未超过挡墙时, 充填料所泌出的水可以从透水挡墙渗透或溢流排出。而当充填料面超过挡墙时, 充填料泌水一小部分通过充填体自身渗透并由挡墙及空区周边围岩或矿石裂隙排出。由于充填体凝固后渗透系数小, 该部分水量仅占总泌水量的5%~10%。而剩余的90%以上的泌水必须通过采场中的脱水设施而排出, 以达到下次充填时表面无积水的目的, 否则充填料表面积水将导致充填料浆的严重离析而使充填体质量严重下降。
4 低热高强胶凝材料的应用
4.1 新型胶凝材料
对于大规模深井充填矿山来说, 由于深井高温的特殊性, 加之大型机械化设备的使用和水泥在水化过程中产生的大量水化热, 不仅井下环境处于高温状态, 而且充填成本增高。针对不同的尾矿, 选择不同的胶凝材料提高充填体强度这一点是非常重要的, 特别对于高硫尾矿充填胶凝材料的选择尤为重要。笔者提出应用一种低热高强胶凝材料, 其来源和应用效果分析如下:在我国有色冶炼炉渣丰富, 因此, 在我国采矿工业应考虑有色冶炼炉渣在充填混合料中的利用问题。研究表明, 矿山充填料使用铜冶炼炉渣可取代部分硅酸盐水泥, 这种配比的胶凝料尚未在我国采矿工业中大范围应用。
4.2 新型胶凝材料与添加水泥的试块强度比较
通过大量的实验室实验, 利用工业废渣钢渣、粉煤灰、矿渣、粉煤灰、硅灰和一些建筑垃圾等配制的胶凝材料抗压强度, 在同一环境、同一灰砂比、同一浓度条件下, 其胶凝体的抗压和抗剪强度高于水泥, 这是由于这种胶凝材料各组份之间的级配和胶凝材料水化所生成的硅酸钙凝胶较多, 浆体密实性好, 减少了水泥的水化热, 抗硫酸盐侵蚀性好, 特别是在集料含硫时 (如含硫尾砂) , 具有更强的与全尾砂的胶凝能力, 充填集料粒径越小, 这种优势越明显。新型胶凝材料和以水泥为胶凝材料的充填试块强度对比如表3。
5 结语
通过上述研究和论述可得出如下结论。
(1) 膏体或高浓度尾砂充填是今后深井矿山充填的发展方向, 胶凝充填体质量不仅与浓度有关, 而且与尾砂粒径、级配、胶凝材料等有关, 选择合适的充填料浆浓度和合理的尾砂级配可使充填体强度显著提高。
(2) 充填采场设置合理、可靠的挡墙, 是提高采场安全、保证充填效果的有效途径, 强制多次接顶是采场接顶到位的基本保证。
(3) 对于胶凝充填来说, 利用工业废渣和炼铜炉渣不失为一种降低水化热、提高充填体强度的重要方法, 低温高强的胶凝材料是保证井下工作环境、降低充填作业成本的一条重要途径。
充填采煤技术现状与发展探讨 篇11
关键词：充填采煤;矸石充填;高水材料充填
一、发展充填采煤技術的重要意义
（一）合理解决传统充填材料的供需问题。因为煤矿采掘作业过程中产生的工业废弃物相对较少，完全填补采空区难以实现。因此，传统采煤作业过程中，充填作业不但会增加煤矿公司增加充填材料的成本，而且供需难度也较大。通过利用充填采煤技术可以高效的利用固体废弃物对采空区进行充填，在保证生产安全的同时，降低了生产成本。
（二）保持采矿—充填的基本循环。在整个采煤作业过程中，矿产资源的开采和充填作业是相辅相成的，在持续的开采过程中需要进行不断的充填，需要两者相互配合完成整个生产过程。但是，部分煤矿公司在开采作业过程中往往将管理和生产的重点置于煤矿的开采层面，导致当前煤矿的开采实现了机械化，而不重视充填技术的创新发展。而通过发展充填采煤技术能够有效的平衡开采—充填的生产环节，使得整个煤矿生产与采掘行业能够得到持续发展[1]。
二、充填采煤技术发展现状
（一）高水材料充填技术。高水材料充填技术是当前应用最为广泛，最受欢迎的一种充填采煤技术。其中，所使用的高水材料主要成分是高铝水泥、速凝剂、石膏，水，生石灰、悬浮剂以及解凝剂等，混合构成了一种液体凝胶类材料。配比形成的高水材料不但流动性极佳，而且能够快速凝固、强度增加巡视，从而达到有效的固水目的，保证水占比较大的液体类充填材料能够在短时间内凝固成为高强度的固体。由于高水类材料中水的占比较大，这就降低了材料对固体类城府的需求，从而解决了煤矿生产现场缺少固体填充材料的问题，能够保证充填开采技术得以实施，降低了生产成本。同时，使用高水材料进行充填作业的系统相对较为简单，对设备的相关要求较低，总的投入成本较低，从而解决资金方面的问题。但是，高水材料充填作业技术的一个重大缺陷就是其抗风化和抗高温的能力较差，而且时间长后容易发生化学变化，从而造成固化后材料不能长期稳定的问题。
（二）矸石充填技术。该种充填采煤技术主要是通过应用重力、风力、机械等相关的外力将矸石引入到已经采空的区域进行采掘作业。按照煤矿生产的具体情况，不同充填部位所需要的充填类材料包括矸石、砂、随时和粉煤灰等，并加入少量的胶结料、添加剂等。根据采空区域所应用的外力的方式不同，矸石充填采煤方式主要包括人工充填、自溜充填、风力充填和机械充填等几种形式[2]。 在上述类型中，人工矸石充填采煤方法因为效率较低，且需要耗费大量的劳动力，在实际的生产过程中一般较少使用。
（三）部分充填技术。（1） 改变充填物的构成。对于部分存在开采需求的采空区，改变充填物的构成组分，从而加强煤层胶体结构的强度，保证实现全面的充填。在实际的施工过程中，主要遵循的原则包括：对于采空区域关键层面的部分跨距存在改善要求和采空区宽度变动的部分，需要进行对应的充填;关注对煤柱开采空间的适当预留;定期做好煤炭关键层的维护;加强地面的稳定性，避免出现地表的沉陷。（2） 冒落区的注浆充填。所谓的冒落区注浆充填就是指在没有压实的采空区冒落矸石之间存在的空隙中注入浆液进行充填，从而与矸石一起共同支撑上层的岩石覆盖层，从而达到稳定采空区的目的。
三、充填采煤技术的发展趋势分析
（一）因地制宜，适当进行采矿工艺的创新。在发展充填采矿技术的过程中，应该结合具体矿山的特点以及矿床的开采技术条件，将相关的采矿技术结合起来，形成新的采矿方法。例如，对于矿床缓倾斜极薄的矿脉开采作业过程中，就可以使用矿岩分掘，废石抛掷充填采空区域的方法。而对于矿脉厚、大，且矿岩相对稳定时，则可以使用浅孔、中深孔钻机进行采掘作业，从而提高落矿的效率。在采空之后，则使用尾砂、块石等胶结起来，或者使用高水材料进行充填，在降低充填成本的同时，提高作业效率。
（二）研发新型低成本、高强度的充填材料。高水充填材料的一个重要优势就是能够将尾砂全部利用起来，从而避免了井下环境污染，同时节约排水成本。另外，充填材料能够通过低浓度的方式进行远距离输送，保证充填效率。但是，在使用的过程中存在着不稳定的问题，容易出现风化、强度降低的问题，且材料成本依然相对较高。因此，可以开展新型的低成本、高强度充填材料研发工作，实现相关方面的突破。
（三）其他改进和发展方向。根据当前充填采煤技术的发展现状以及瓶颈，应该对充填材料进行改善，减少充填固化的时间，例如可以使用气体作为充填材料，提高充填材料固化初期的强度;同时，还要对充填量进行合理控制，通过付费充填的方式进行作业;使用充填作业的方式让充填作业更加规范，并使用采充分离的作业方式。
参考文献：
[1] 郭树贵. 充填采煤技术的应用现状与发展[J]. 技术与市场， 2014（9）.
充填工作面 篇12
1 试验研究材料
我公司铁矿石尾矿, 发现其尾矿矿粒主要以微细粒为主, 其表观密度为3.08t/m3;经过了一定的测定之后, 发现添加PC32.5硅酸盐水泥之后, 比表面积为370m2/kg, 表观密度为2.99t/m3。通过对微粒的具体分析后, 得知此尾矿微细粒达到了70%之多, 其中尾矿中最大粒度约为0.44mm, 其平均粒径约为0.096mm。
2 试验研究方法
2.1 充填料浆塌落度测量
一般而言, 对于不同浓度下的充填料浆塌落度而言, 主要测量工具为圆锥筒, 本文中采用的是圆锥筒桶高为300mm, 上口的直径为100mm, 下口的直径为200mm, 在具体的测量过程中, 必须按照建筑工程的相关规范进行。
当开始塌落度的测量试验时, 首先要对充填料浆进行均匀搅拌, 然后将这些料浆装入桶内 (装入时必须按照标准《 (GB/T50080) 普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行) , 最后提起塌落桶, 里面的浆体便会由于重力作用向四周流动扩散, 而高度也会逐渐下降, 浆体最后的塌落高度则为充填料浆的塌落度。总之, 塌落度越大, 则充填料浆的流动性就越好。
2.2 斜管试验
对于不同浓度充填料浆在相同条件下的自流输送的流速大小的测定, 一般采用的是斜管试验 (倾斜管道试验装置) , 以此测定料浆浓度的变化引起的流动变化情况。
在具体的试验中, 倾斜管道采用的是一种有机玻璃管, 长度在1.8m左右, 而直径一般为25mm, 对于入料口与出料料口而言, 一般需要设置为高度差0.85m左右。和前一个试验一样, 要用搅拌桶对预先设计的不同浓度的充填物料进行搅拌, 等到充填物料均匀之后, 匀速将其倒入受料的漏斗之中, 等到料浆的流速呈现一种均匀状态后, 便可以测定料浆的流动速度。
2.3 料浆流变参数的测量
对于料浆流变参数的测量而言, 应先将料浆的物料 (水泥灰、尾矿、水) 按照一定的比例配好, 然后放入相应的搅拌机中搅拌, 一般而言, 先慢速搅拌约两分钟后, 继而用刮刀迅速刮下搅拌罐壁上的浆体, 然后再快速搅拌约两分钟, 最后倒入相关的测量容器中, 并采用旋转粘度计测定料浆的粘度, 同时还需要利用流变仪测定其相关的屈服应力。对于试验的每一组都需要测量至少三次, 然后对其求平均值, 最后得出相关的流变参数。
3 试验的结果及讨论
3.1 不同浓度的料浆塌落度结果及分析
本文以充填料浆浓度在53.5%~68.1%为例, 随着浓度的不断增加, 试验中所得结果表明, 塌落度会逐渐减小, 当浓度小于68.1%时, 充填料浆的塌落度一般都在22cm及以上, 这满足了实际的输送要求;但是, 当尾矿浓度在63%左右时, 塌落度的速度改变非常剧烈, 其具体的下降速度从平缓一下骤减, 这表明了当尾矿浓度在63%左右时, 具有流动性变差剧烈的特性。基于此, 为了保障充填料浆保持一个良好的流动性, 便相应地要求尾矿浓度必须保持在63%以下。
3.2 不同浓度的料浆斜管输送速度大小测量结果
本文以充填料浆浓度在61.4%~68.1%为例, 相关试验结果表明, 料浆浓度在63.3%的时候为转折点, 也就是说在大于63.3%的时候料浆的流速远远低于了小于63.3%浓度的料浆流速。换句话说, 63.3%属于本试验中的料浆临界浓度。
3.3 不同浓度的料浆流变参数测量结果
本文以充填料浆浓度在53.5%~65.7%为例, 通过现场的实际试验表明, 在不同尾矿浓度与相同灰砂比情况下, 随着充填料浆的浓度增加, 其自身的屈服能力及粘度都会呈现出一种增加的趋势。当充填料浆浓度大于了58.4%之后, 粘度呈现出的增速更快, 而屈服应力增速的临界点则为充填料浆浓度63.3%的时候。总的来说, 当屈服应力与粘度太大, 则会相应地增加在管道中的流动阻力, 从而降低流速, 这不仅会导致实际填充能力不足, 也会造成堵管事故。因此, 最为理想的情况为保证充填料浆的浓度保持在63%以下。
3.4 自流充填能力探讨
3.4.1 充填流速的选择
当充填料浆的浓度在50%~60%时, 便属于高浓度浆体, 而在具体的输送中便会存在一个临界流速。对于这个临界流速而言, 一旦实际流速高于此临界点, 则会导致管道的磨损加重;反之, 则会造成堵管事故。通过分析对比, 总结出了在实际的应用中, 尽量选择流速在临界点之下。
3.4.2 理论结果计算
根据相关的理论, 便可以计算出充填料浆的充填能力, 本文计算的是宾汉姆流体水力坡度与自流输送水力坡度, 利用这两个方面的相关数据, 便可以测出具体的充填能力。具体来讲, 与充填能力有关的因素主要有:料浆水力坡度、料浆屈服应力、料浆粘度、料浆流速、管道的总长度、总高度差、局部的阻力折后10%的总长、管道直径及料浆密度等。
3.4.3 充填能力的选择
根据以上的相关计算及分析, 我们可以得到以下几个方面的结论:
1) 对于同一管径而言, 当料浆的浓度增加, 充填料浆的流量与流速都呈现出一种减小的趋势, 而根据相关的临界流速需求, 则需要对每一个管径设置相关的适宜充填浓度。比如管径为50mm、100mm、125mm时, 适宜的充填料浆浓度分别对应为53.5%、60.9%、63.3%。
2) 对于同一浓度而言, 当管径增加, 料浆的流量及流速都会相应增加, 根据具体流速的设计要求, 每个浓度下都应设置一个合理的管径。一般而言, 当料浆浓度为3.5%、60.9%、63.3%时, 其对应的合理管径分别为50mm、100mm、125mm, 同时在各自适应的管径下, 其最大的充填能力分别为16.49、64.05、97.59m3/h。
4 结论
通过试验, 可以测出不同充填料浆浓度下的塌落度、料浆流变参数等, 这些数据表明料浆浓度往往会影响整个料浆的流动性, 随着浓度的变化, 料浆流动性也会变化, 并且存在一个临界值。一旦料浆浓度高于此临界值, 流动性就会急剧降低。总之, 对于细粒尾矿充填料浆的流变性及充填能力进行研究, 对于采矿事业有着非常重大的意义, 这是采矿行业必须长期探索与研究的课题。
摘要：本文以中钢集团山东富全矿业有限公司铁矿石细粒尾矿作为填充材料, 然后对不同浓度下的充填料浆进行了相关流变性规律的研究, 并测定了不同浓度下充填料浆的充填能力 (粘度及屈服能力) 。
关键词：细粒尾矿,重填料浆,流变性,充填能力
参考文献
[1]吕宪俊, 金子桥, 胡术刚等.细粒尾矿充填料浆的流变性及充填能力研究[J].金属矿山, 2011 (5) :32-35.