我國地下開山目前的實際情況是采空區災害發生頻繁,因事故人數和國外同類相比相對較高,安全生產形勢相當嚴峻,危及到人民群眾的生命安全,對生態環境造成了嚴重破壞,給國家造成了巨大的經濟損失,制約了我國礦山企業的可持續發展。當開采完成形成采空區后,在上覆壓力和地下水等因素的作用下,該煤柱和開采區兩側的煤層軟化,失去強度,導致上覆巖體塌陷、冒落,形成滑坡。地下采空區對工程的危害是顯著和累積疊加的,主要體現在二個方面:一是采空區礦柱變形、破壞、頂板大面積冒落、巖移,造成地表沉陷、開裂和塌陷,破壞地面環境和影響露天作業,更為嚴重的是采空區突然垮塌的高速氣浪和沖擊波造成的人員和設備破壞;另一方面在礦山開采過程中,采空區圍巖受爆震動影響導致巖體裂隙發育,甚至貫通地表或連通老窯積水,發生突水事故,淹沒坑道和工作面,造成巨大經濟損失。礦體開采后,采場的原始應力狀態被破壞,從而致使應力重新分布,時常導致礦柱失穩破壞。這種礦體開采后,當礦體承受的應力超過自身強度時,發生的不連續的發散突變,即礦柱失穩破壞的現象。
圍繞生態文明建設和能源行業可持續發展,大力推進科技創新。一是承擔國家充填采煤技術、充填材料及裝備領域的重大科學與研究課題,以“創新、產業化”方針為指導,提高自主創新能力、集成創新能力和消化吸收后再創新能力,建設的工程化實驗條件,建立科技成果產業化的工程化驗證環境;二是培養工程技術人才,建設一支具有國際水平的充填采煤工程技術領域的創新團隊;三是研究制定充填采煤的技術標準、規范。主要研究五個方向:充填采煤巖層移動控制理論研究;綜合機械化充填采煤關鍵技術研究;效率、綠色環保充填材料研究;煤礦充填采煤技術工藝研究;充填采煤裝備設計研究。
各種充填法中,如礦塊劃分為礦房和礦柱,回采時要一并考慮礦房采完后礦柱的回采。在充滿干式或水砂充填料的礦房中回柱時,松散的充填料可能涌入回采空間,故多用崩落法。如礦房回采時已構筑隔墻,礦柱可用上向或下向分層充填法回采。前者用于回采支承壓力不大的礦柱,后者在圍巖不允許崩落或用上向分層充填法不安全時采用;但均須待礦房內的充填料壓實后(一般需六個月以上)進行。
礦山充填有其特殊要求。即要求材料的流動性好、便于輸送和充填,又要求料漿不離析、泌水量小、凝固時間短、早期強度高,還要求主動接頂能力強、充實率高。礦山充填因地取材、廢物利用、充分利用本礦資源。為企業發展提供廣闊空間,同時減少對資源造成不必要的浪費,給企業制造了極大地生產效益。膠固粉的成功運用,充分說明新技術、新工藝、新材料,可以降低生產成本,提高工程質量,滿足生產要求。要求漿料不離析、泌水量小、凝固時間短、早期強度高,還要求主動接頂能力強、充實率高。礦山充填因地取材、廢物利用、充分利用本礦資源。
充填材料組分主要有集料、膠凝料和水,以及改善充填料性能的輔料。充填材料的物理力學性質和化學性質對于充填材料的制備、輸送和所形成的充填體的物理力學性質和化學性質具有重要影響。對充填體的物理力學性質和化學性質的主要要求是:(1)能迅速具有一定強度,而且沉縮率小,以便有效地支撐周圍礦巖;當側面出現采空區時充填體不向采空區大量片落,并允許在充填體表面進行回采作業。(2)不產生污染環境或引起發熱甚至發火的物質。按充填材料有無膠凝成分和是否以水為輸送介質等,充填材料可分為干式充填材料、水砂充填材料和膠結充填材料三種。
充填系統原理編輯按固體材料的粒度,將膠結充填系統分為水泥砂漿膠結充填系統和混凝土膠結充填系統。前一個系統所用的固體材料為水泥和細砂或尾砂。后一個系統所用的固體材料為水泥、砂和碎石。水泥砂漿膠結充填系統系統中的砂倉和漿體制備站一般集中布置在地面(圖1)。將采集和加工好的尾砂或細砂用水力輸送到濕式砂倉中,也可以用車輛或帶式輸送機輸送到干式砂倉中。立式濕式砂倉用重力或用高壓水噴嘴攪拌放砂到攪拌筒中,臥式濕式砂倉用電耙和螺旋輸送機向攪拌筒中送料,干式砂倉用給料機向攪拌筒中供料。
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