综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术要求

综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术要求

国家标准 GB/T39337一2020 综合机械化超高水材料袋式充填采煤 技术要求 Ieehniealrequirementofflymeehanizedagtfiingmining withsuperhigh-watermaterial 2020-11-19发布 2021-06-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T39337一2020 次 目 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 超高水材料强度要求 超高水材料充填系统组成 5.1充填站布置 5.2制浆系统布置 5.3 浆体输送系统 袋式充填工作面 6.1工作面布置 6.2充填液压支架 充填袋 6.3 袋式充填开采工艺流程 7.1采煤与充填的时间配合 7.2充填作业工艺流程及技术要求 7.3制浆输送工艺流程及技术要求 7.4充填体强度要求 地表少形及井下矿压监测 8.1等效采高计算 8.2地表变形监测 8.3井下矿压监测 附录A(规范性附录)超高水材料单轴抗压强度试验方法
GB/39337一2020 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任 本标准由煤炭工业协会提出并归口 本标准起草单位:冀中能源集团有限责任公司、冀中能源邯郸矿业集团有限公司,冀中能源股份有 限公司、国家能源充填采煤技术重点实验室、河北充填采矿技术有限公司、河北煤炭科学研究院有限公 司、河北紫晨超高水材料有限公司、煤炭工业协会生产力促进中心 本标准主要起草人;孙春东、高会春,贾靖、谢国强、高晓峰、冯利宁、,马民乐,吴红林、布铁勇 卢志敏、王春耕、丁燕斌、杜小河、杨军辉、杨洪增、陈锋、李永元、李继升、张小建、张富寰、高春芳、 秦大健、王英、冀梅良,郑厚发、杨扬
GB/39337一2020 综合机械化超高水材料袋式充填采煤 技术要求 范围 本标准规定了综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术的术语和定义、超高水材料强度要求、,超高 水材料充填系统组成、袋式充填工作面、袋式充填开采工艺流程、地表变形及井下矿压监测 本标准适用于采高5m以下的综合机械化壁式工作面 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T10171一2016建筑施工机械与设备混凝土搅拌站(楼 GB/T17671水泥胶砂强度检验方法(IsO法 GB/T20105风筒涂覆布 GB50026工程测量规范 HG;/T2580橡胶或塑料涂覆织物拉伸强度和拉断伸长率的测定 JB/T7043液压轴向柱塞泵 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3.1 超高水材料superhigh-watermaterial 由A料、AA料组成的A组分和由B料,BB料组成的B组分构成,两种组分分别加水制成浆体时. 数小时不凝结,混合后快速凝结、硬化,其固结体水体积占比达97%时仍有一定强度的一种水硬性 材料 3.2 A料 A material 由铝帆土、石灰石和少量其他矿物烧制的硫铝酸盐水泥熟料研磨至一定细度制成 3.3 B料Bmaterial 由硬石膏,生石灰研磨至一定细度制成 3.4 AA料AAmaterial 由悬浮分散剂、缓凝剂等组成的一种阻化剂 3.5 BB料BB" material 由悬浮分散剂、促凝剂等组成的一种催化剂
GB/T39337一2020 3.6 A料浆Aslurry A组分加水搅拌后形成的单浆体 3.7 B料浆野slury B组分加水搅拌后形成的单浆体 3.8 充填袋fillimgbag 由风筒涂覆布或其他阻燃抗静电的聚合物制成,用来盛装浆体并使其在预定位置固结成型的一种 密封袋 3.9 制浆系统pulpimgsystem 可实现既定配比,将超高水材料制成合格浆体的一套集称重、搅拌于一体,并实现自动控制的机械 系统 3.10 双液匹配及流量控制系统doublcfluidmatchingandflowcontrollingsystem 能够控制超高水材料浆体流量,使两种浆体等量输送的一种自动控制系统 3.11 浆体输送系统slurytramsportationystemm 由输浆管路、混合装置和控制系统等组成,利用充填泵或自流的方式通过双液匹配及流量控制系统 控制浆体流量并输送至指定区域,实现自动化控制的一种机械系统 3.12 混合装置mixingmachine 可实现超高水材料两种浆体之间均匀混合的一种装置 3.13 anizedagGlin 综合机械化超高水材料袋式充填采煤flmech ingminingwith 1superhigh-watermaterial 采用充填袋限制超高水材料浆体的流动,使其形成具有一定强度的固结体,并能及时支撑采空区上 覆岩层,减少地表沉降的一种综合机械化充填采煤方法 3.14 rinpwweresuppot 充填液压支架 可以同时掩护采煤区域和充填区域的一种液压支架 3.15 单浆管singleslurrypipeline 从储浆池到工作面混合装置的输浆管路 3.16 混合管路mixingpipeline 由混合装置出口至工作面内的输浆管路 3.17 工作面分浆管stbslurryppelinethewrkinaee 由混合管路向不同充填袋内分配输送混合浆体的软管
GB/39337一2020 3.18 等效采高equivalentminingheight 工作面实际采高与有效充填高度的差值 超高水材料强度要求 超高水材料工业品各龄期单轴抗压强度不应低于表1的数值,试验方法执行附录A的规定 表1超高水材料工业品各龄期单轴抗压强度 单轴抗压强度/MPa 水灰质量比 水体积占比/% 3d 89," 1.00 1.60 1.80 2.00 4 1.00 1.20 92.1 0.50 0.80 93.5 0.30 0,50 0,.65 0.80 6;1 94.6 0.20 0.40 0.50 0.60 95.3 0.15 0,25 0.35 0.40 95.9 0.10 0.20 0,25 96.3 0.1o 0.15 0.20 0.25 9; 10:" 96.7 0.05 0.10 0.15 0.20 11:1 97.0 0.05 0.10 0.12 0.15 超高水材料充填系统组成 5.1充填站布置 综合机械化超高水材料袋式充填采煤充填站应建在地面并符合GB/T101712016第5章的规 定,系统应实现自动化控制 超高水材料充填系统布置见图1 整个充填系统主要由制浆系统,浆体输送系统和相应的控制系 统等组成,制浆系统和控制系统一般布置在充填站中 超高水材料AA料、.BB料预先加水活化.分别配送到搅拌桶内制备成A料浆.B料浆,并分别输送 到储浆池中 A料浆、,B料浆利用重力自流或泵送的方式通过双液匹配及流量控制系统送人井下,经过 混合装置将混合浆体输送至工作面采空区充填袋内
GB/T39337一2020 说明: -AA料仓; 储浆池; -A料仓; 10 流量控制及双液匹配系统; 11 储水池; 单浆管; 混合装置; 水秤; 12 称料斗; 13 混合管路 14 搅拌桶 工作面分浆管 B料仓; 15 充填袋; 16 B料仓; 充填体 图1超高水材料充填系统示意图 5.2制浆系统布置 制浆系统由储料系统、配比系统、搅拌系统和储浆池等组成,分A,B两套,并且A、B两套的设备完 全相同 每套系统均包含搅拌主机、配料装置、卸料装置、添加剂配制装置、气路控制系统、电器控制系 统等 储料能力满足生产能力要求,可根据运输条件、储料能力设定储料比例 制浆系统用水满足充填能 力要求,水温应在18C一30C,pH值应不小于7. 5.3浆体输送系统 5.3.1系统构成 浆体输送系统主要包括动力系统、双液匹配及流量控制系统、混合装置、高压风水联动清洗系统及 输浆管路等 5.3.2动力系统 超高水材料浆体利用其重力自流输送至井下 如果重力自流无法满足要求时也可采用充填泵输 送 超高水材料浆体的输送泵宜选用柱塞式,可根据充填倍线,浆体水力坡度、管路长度等因素进行选 型,并符合JB/T7043的规定,其输送能力应与设计制浆能力匹配
GB/39337一2020 5.3.3双液匹配及流量控制系统 双液匹配及流量控制系统主要用于控制A料浆与B料浆等量输送 5.3.4浆料混合装置 混合装置可由三通、搅拌容器或两种形式相结合的方式 5.3.5高压风水联动清洗系统 充填结束后应采用先冲水后压风的高压风水联动系统清洗管路 5.3.6输浆管路 输浆管路主要包括单浆管、混合管路和工作面分浆管,进人工作面的混合管路宜采用高压软管 " 单 浆管内流速不宜小于2m/s,混合管路直径不宜大于单浆管直径的1.2倍,混合管路的长度应保证混合 浆液进人最近的充填袋的流动时间不应小于30s 袋式充填工作面 6.1工作面布置 综合机械化超高水材料袋式充填采煤与垮落法的采煤区域系统布置相同,充填作业在充填支架后 顶梁控顶区域内进行 综合机械化超高水材料袋式充填采煤工作面布置见图2
GB/T39337一2020 说明 充填袋; 刮板输送机; 充填体; 充填液压支架; 转载机; 后挡板; 10 -待充空间 -组合开关 超前支护 前顶梁 1l 采煤机; 12 后顶梁 图2袋式充填工作面平面布置图 6.2充填液压支架 充填液压支架为多立柱支撑式液压支架 顶梁分为前顶梁与后顶梁,前顶梁掩护采煤作业,后顶梁 掩护充填作业 两个作业区域利用后挡板隔离 在常规充填液压支架的基础上,在后顶梁与底座之间安装垂直于煤壁的纵向隔板,实现整个工作面 分组隔离充填 6.3充填袋 充填袋应满足如下要求: 充填袋材料满足GB/T20105的要求 a b 充填袋的经、纬向扯断负荷不应低于500N/50mm,试验方法应符合HG;/T2580的规定;
GB/39337一2020 充填袋尺寸根据设计的分组隔离充填参数和循环进度确定,长、,宽、高三个方向的富余系数不 应小于1.l; d 充填袋顶部至少设置两个袖孔,一个为注浆袖孔，一个为排气袖孔;袖孔长度便于和注浆管扎 紧,防止溢浆 袋式充填开采工艺流程 7.1采煤与充填的时间配合 综合机械化超高水材料袋式充填采煤工作面采用日单循环作业方式,一个班采煤，一个班充填,移 架应在充填作业结束后4h以上进行 7.2充填作业工艺流程及技术要求 7.2.1工艺流程 充填作业主要包含充填前的准备、充填,管路清洗和现场清理四个步骤,具体的工艺流程为: 采煤移架后,充填空间达到要求的充填步距,清理充填空间并挂设充填袋; aa b 挂设好充填袋后,对充填袋进行压风充气,使充填袋处于鼓起状态 充填袋充气后,将分浆管与注浆袖孔连接并扎紧 c d 通知地面充填站进行制浆并输送; 地面充填站进行制浆、输送并通知井下作业人员 打开进人充填袋阀门,进行充填 对充填区域和输浆管路进行巡查,防止出现漏浆现象; g h)充填完毕后,对全部管路进行清洗 7.2.2技术要求 充填作业的技术要求为: 充填开始后,充填系统若发生管路堵塞等故障,预判影响时间在30min以上,地面应停止向井 a 下输送浆体,并将浆体放到事故池中,必要时清洗输浆管路; b 充填结束后,应采用风水联动清洗管路,风速不应小于50m/s,风压不应小于0,4MPa,清洗时 间根据管路工况条件和长度确定; 采高大于2.5m,支架后方挂袋时,应架设梯子或脚手架,工人需配备安全带 7.3制浆输送工艺流程及技术要求 7.3.1工艺流程 浆体制备及输送主要包括以下几个步骤 计算采空充填区域体积,确定大概的制浆量; a b) 开启制浆系统; 开启流量控制及双液匹配系统,开始进行浆体输送; c d根据井下剩余充填空间的大小,及时调整制浆量 充填完毕后,采用高压风水对管路进行清洗 e 7.3.2技术要求 浆体制备及输送的技术要求为:
GB/T39337一2020 制浆输送时需与井下加强联络,保证信息畅通 a b 管路流量不能匹配时,停止注浆,并通知井下,检查整个充填系统,找到原因,及时处理 出现停电、设备损坏时,通知井下人员,放空充填浆体,井下对管路进行反冲洗 c d)设置材料储用台账,保证材料供应不影响充填生产 7.4充填体强度要求 开采设计时,应对煤层上覆岩层结构和采场矿压状态进行分析,对充填体承载压力进行估算,确定 合理的充填体强度 8 地表变形及井下矿压监测 8.1等效采高计算 等效采高为实际采高诚去有效充填高度，士要由四部分组成,拨式)进行计算 M=H一Y=H十H，十H十H 式中: 等效采高,单位为毫米(mm); M 实际采高,单位为毫米(mm); 有效充填高度,单位为毫米(mm). H 充前顶板下沉量,单位为毫米(mm). H 液压支架后顶梁厚度,单位为毫米(mm) H 充填欠接顶量,单位为毫米(mm). H 充填固结体压实时产生的顶板下沉量,单位为毫米(mm) H、H.、H、H，的取值根据实际的生产技术条件确定 8.2地表变形监测 地表变形监测要求如下 用于“三下”开采时,在开采前应进行地表沉降变形的预计,预测煤层开采后对地表的影响程 a 度,预计中的煤层开采厚度应按等效采高计算 充填开采应在地面建立相应的测点或测站,按照GB50026的要求进行地表变形观测,观测内 b 容包括水平位移观测、竖向位移观测、裂缝观测、地表倾斜观测等 预计数据与开采数据进行 对比,及时调整开采方式,减小沉降影响范围 充填开采地表变形监测的时间不应少于工作面回采结束后2年 8.3井下矿压监测 充填工作面矿压观测的内容主要包括支架工作阻力监测、巷道变形观测,超前支承压力观测等 定 期观测记录支架工作阻力,在工作面前方设置测站观测巷道表面位移,同时采用钻孔应力传感器等采集 工作面前方支承应力数据,所有的观测内容进行记录存档
GB/39337一2020 附 录 A 规范性附录 超高水材料单轴抗压强度试验方法 A.1材料 A组分和B组分符合本标谁的要求 A.1.1 A.1.2水:纯净水 A.2仪器设备 A.2.1天平 最小分度值不大于0.1g A.2.2搅拌机、压力试验机 符合GB/T17671的规定,加荷速度控制在(50士5)N/s A.2.3试模 mm×70.7mm×70.7mnm 采用三联试模,其内部尺寸为70.7" n的立方体 A.3试验步骤 A.3.1试验条件 试验室温度(20士2)C,相对湿度大于50%,试验用水温度(20士1) A.3.2配料与搅拌 A.3.2.1每次按成型一组3个试体的需要量分别称两种材料,按要求的水固比量取试验用水两份,以 先水后料的顺序分别倒人两个水泥净浆搅拌机锅内,启动两台搅拌机,将A组分和B组分分别搅拌 3min A.3.2.2将A料浆和B料浆同时倒人水泥胶砂搅拌锅内,记录此时间并启动搅拌机 混合搅拌3 min， 如3min内混合浆体明显变稠,可缩短搅拌时间 A.3.3装模与脱模 A.3.3.1将三联试模擦净,涂油,水平放置 将搅拌后的混合浆体分两次装人三联试模中,第一次从左 至右装至1/2处,第二次从右至左将试模装满 人工将试模振动数下,排出浆体内气泡,然后用刮平刀 将试体表面抹平,编号 A.3.3.2强度检测前使用专用脱模器脱模 A.3.4试体养护 将试模用塑料膜密封好,置于养护箱养护 养护温度(20士1),相对湿度>90%
GB/T39337一2020 A.3.5强度试验试体的龄期 试体的龄期从母料单浆和辅料单浆混合搅拌完成时算起 不同龄期的时间允许误差见表A.1. 表A.1不同龄期的时间允许误差 8h 1d 龄期 4h 3d 7d 误差 士5min 十20min 士30min 士1h 士10min A.3.6抗压强度测定 A.3.6.1试验设备采用的压力试验机,示值误差应不大于士1% A .3.6.2试体按规定龄期从养护室取出脱模后,进行抗压强度测定 A.3.6.3选择试体较平整的侧面作为受压面,并放在压力机压板中心位置 调整加荷速度,以(50士5)N/s 的速度进行均匀加荷直至破坏 A.3.6.4试体的抗压强度按式(A.1)进行计算: (A.1 R=P/A 式中: 抗压强度,单位为兆帕(MPa); P -破坏时的最大荷载,单位为牛顿(N); A -受压面积,单位为平方毫米(mm=')(70.7mm×70.7mm=4998.49mm=. A.3.7试验结果 以一组三个试体抗压强度的算术平均值作为试验结果 每个试体抗压强度结果计算至0.0MPa 三个试体抗压强度的算术平均值精确至0.01MPa,当三个强度值中有超过平均值土20%时,应剔除后 再取平均值作为抗压强度试验结果 若余下组仍有超过士20%时,则本次试验作废 0

综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术要求GB/T39337-2020

综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术是一种采用超高水材料（如水泥、沙浆等）进行充填的采煤方法。相比传统的采煤方式，这种技术能够提高煤层回收率、降低煤炭损失和环境污染。 根据GB/T39337-2020标准，综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术有以下要求： 1. 设备和工具的选择应符合安全生产和环境保护的要求，并且能够满足充填作业的需要。 2. 充填材料的选择应考虑煤层的物理力学特性和工程要求，并且应保证充填后的稳定性。 3. 充填方法应采用袋式充填，且应根据不同的煤层结构和采煤条件进行调整和改进。 4. 作业现场应设有相应的安全防护措施，如围栏、标志牌等。 5. 采煤后的现场应及时清理和处理，保持环境卫生。 在实际应用中，综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术需要结合具体的工程情况进行优化和改进。例如，在选择充填材料时，应考虑其可流动性、抗渗透性、强度等指标；在充填过程中，应加强对充填效果的监测和控制。 总之，综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术是一种绿色、高效的采煤方式，能够有效地提高煤层回收率和减少环境污染。通过遵循GB/T39337-2020标准中的规定和要求，能够更好地确保该技术的安全、高效和可持续发展性。

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