《煤矿充填开采技术规范》

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煤矿充填开采技术规范

1范围

本文件规定了煤矿充填开采充填材料有害物质检测及处理、充填开采技术、地表变形及井下矿压监测、对环境影响监测、实施方案编制等方面的要求。

本文件适用于井工煤矿充填开采。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。

GB8978污水综合排放标准

GB/T14848地下水质量标准

GB15618土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)

GB25974.1煤矿用液压支架第1部分：通用技术条件

GB/T30363森林植被状况监测技术规范

GB/T34230煤和煤研石淋溶试验方法

GB/T34679智慧矿山信息系统通用技术规范

GB/T39336沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技术要求

GB/T39337综合机械化超高水材料袋式充填采煤技术要求

HJ/T20工业固体废物采样制样技术规范

HJ164地下水环境监测技术规范

HJ/T166土壤环境监测技术规范

HJ298危险废物鉴别技术规范

HJ557固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法

KA/T11煤矿巷道矿山压力显现观测方法

NB/T10727煤矿膏体充填开采技术规范

NB/T11434.3煤矿膏体充填第3部分效果评价方法

NB/T51019

固体充填材料压实特性测试方法

NB/T51020

煤矿用固体充填液压支架技术条件

NB/T51022

固体充填材料垂直投料管技术条件

NB/T51023

固体充填材料自重投料系统技术要求

NB/T51070

煤矿膏体充填材料试验方法

《煤矿测量规程》(能源煤总〔1989〕25号)

《煤矿安全规程》(应急管理部令第8号)

《煤矿智能化标准体系建设指南》(国能发科技〔2024)18号〕

《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(安监总煤装〔2017〕66号)

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

充填开采backfillmining

随着回采工作面的推进，利用充填系统将充填材料充填到回采工作面后方的采空区内，用来控制上覆岩层移动的一种采煤技术，包括固体充填开采、膏体充填开采、高水材料充填开采等。

3.2

固体充填材料solidfllingmaterials

由研石、粉煤灰、矿渣、建筑垃圾、河沙、黄土、尾矿等一种或多种，经筛分、破碎制备而成的固体颗粒材料。

3.3

膏体充填材料pastefillingmaterial

将破碎的煤矸石、粉煤灰、炉渣、风积砂、河沙、黄土、尾矿等材料与胶凝材料和水(可含添加剂或掺合料)按适当比例配合、均匀搅拌后充填到采空区的复合材料。

3.4

高水材料highwatermaterials

由A料(硫铝酸盐水泥熟料等组分)、B料(石膏、生石灰、悬浮剂、促凝剂等组分)两种组分构成，两种组分分别加水形成单一组分浆体时不凝结，混合后能快速凝结、硬化且具有一定强度的材料。

3.5

充填率fillingrate

充填区域内充填的物料体积与所充填空间的百分比。

3.6

充填采煤工作面fillingcoalminingface

可以实现采煤和充填协同作业要求的工作面。

3.7

充填液压支架fillinghydraulicsupport

可以同时掩护采煤区域和充填区域的一种液压支架。

4基本原则

4.1煤矿企业实施充填开采要进行科学论证，确保技术的安全性和可靠性，能够实现煤炭资源充分回采与矿区生态环境保护的双重目标。

4.2在生态敏感区采煤宜采用充填开采技术，在受保护的基本农田、林地、草原、水体、铁路及重要构筑物下采煤，应采用充填开采。

4.3充填采煤所采用的充填材料应进行有毒、有害物质检测，对危害生态环境的充填材料应当进行无毒、无害化处理。

4.4应根据地面保护体和生态环境情况确定充填率、设计充填工艺，在确保地面保护体免受损害的前提下最大限度降低对生态环境的影响。

5有害物质的检测及处理

5.1制备充填材料的原料应进行有毒、有害物质检测，查明重金属含量、PH值、有机质含量、水溶性盐含量等。

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5.2有毒、有害物质的采样按照HJ298和HJ/T20的要求进行，有毒、有害物质的检测按照HJ298、HJ557及GB/T34230规定的方法进行。

5.3按照HJ298、HJ557及GB/T34230规定的方法获得的原料浸出液中，任何一种有毒、有害物质浓度均未超过GB8978规定的最高浓度且pH值在6～9范围，可以直接用来制备充填材料。

5.4对于不符合5.3要求的原料应采用无害化技术处理，符合要求后方可进行充填材料的制备。

6煤矿充填采煤方法适用条件

6.1固体充填

固体充填采煤适用条件：

a)对地表沉陷控制要求不高，矿井周边有丰富的固体废弃物、尤其是研石处理要求迫切的矿井，优先采用固体充填采煤；

b)充填工作面采用俯采布置时倾角不应超过12°,超过12°应有支架防倒、防滑措施；充填工作面采高不应大于6m;

c)充填工作面长度为50m~200m,超过200m应按照NB/T51020、NB/T51022、NB/T51023及《煤矿安全规程》(应急管理部令第8号)要求对充填开采可行性进行专项论证。

6.2膏体充填

膏体充填采煤适用条件：

a)对地表沉陷控制要求较高的矿区(村镇、重要建筑物、水库、铁路等),优先采用膏体充填采煤；

b)充填工作面采用走向长壁工作面或仰采工作面；

c)用于特厚煤层充填时，应采用上行充填采煤，每分层厚度2.5m~4.0m,区段倾斜长度100m~250m,走向长度应根据充填泵的运输范围确定。

6.3高水材料充填

高水材料充填采煤适用条件：

a)对地表沉陷控制要求较低的矿区(用于保护地表森林、植被等),优先采用高水材料充填；

b)高水充填工作面煤层采厚不应大于1.3m;

c)充填工作面应为走向长壁或仰斜布置。

7煤矿充填材料性能及充填系统

7.1普通机械化充填材料及充填系统

7.1.1充填材料性能指标：

a)充填材料性能指标应满足充填设计的要求；

b)固体充填材料应进行压实特性测试，测试方法按照NB/T51019的规定执行；

c)膏体充填材料性能指标(流动性、抗压强度、泌水率、坍落度等)测试方法按照NB/T51070的规定执行；

d)高水充填材料应进行各龄期单轴抗压强度测试，测试方法按照GB/T39337的规定执行。

7.1.2充填材料输送系统：

a)固体充填开采应建立符合NB/T51022、NB/T51023要求的井上充填材料投送系统与井下充填材料运料系统，二者能够实现有效衔接；

b)膏体充填材料输送系统应符合NB/T10727要求；

c)高水材料浆体输送系统应符合GB/T39336、GB/T39337要求；

d)充填材料输送系统不应影响矿井正常采煤、行人及通风等，且具备系统异常情况自动报警功能。

7.1.3充填采煤工作面：

a)充填采煤工作面分为充填工作面及采煤工作面，沿煤层倾向布置，与普通采煤工作面布置方法相同；

b)充填工作面布置在充填支架后顶梁控顶区域，充填支架应为多立柱双顶梁掩护式，充填支架支护强度不小于普通采煤工作面支架支护强度，且符合NB/T51020和GB25974.1的要求。

7.1.4充填采煤工作面充填率控制：

a)对薄及中厚煤层实施固体充填、膏体充填及高水材料充填时，对应的充填率应分别不小于80%、85%、90%;

b)对厚及特厚煤层实施固体充填、膏体充填及高水材料充填时，对应的充填率均不能小于80%;

c)针对特殊保护对象(重要建筑物、铁路等)实施的充填采煤，应按照《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(安监总煤装〔2017)66号〕的要求，确定合理的充填率。

7.2煤矿智能充填材料及充填系统

7.2.1智能充填材料性能指标与普通机械化要求相同。

7.2.2智能充填材料输送系统：

a)智能固体充填材料输送系统应建立井上充填材料智能预处理及智能投放控制系统、井下智能储运系统及精准监测调控系统，并符合NB/T51022、NB/T51023要求；

b)智能膏体充填材料输送系统应建立智能骨料破碎筛分系统、智能膏体制备系统、智能膏体输送系统，并符合NB/T10727要求；

c)智能高水材料充填系统应建立智能制浆系统、浆体智能输送系统，并符合GB/T39336、GB/T39337要求；

d)各系统应搭载过程监测传感器(位移、应力、环管压降等)、控制器、执行器等装置，融合现代通讯及人工智能技术，具备复杂环境感知、智能分析、动态优化决策、协同控制功能，并符合GB/T34679相关要求。

7.2.3充填采煤工作面布置：智能充填采煤工作面应具备智能充填支架关键参数检测系统，具备充填各环节的过程监测及控制功能，按照GB/T34679要求装备矿山重大灾害智能预警系统，并符合《煤矿智能化标准体系建设指南》(国能发科技〔2024〕18号)要求。

7.2.4充填采煤工作面充填率控制要求与普通机械化充填采煤工作面相同。

8安全技术及效果评价

8.1安全技术

8.1.1井下充填开采应实现机械化，编制充填采煤作业规程；建立智能充填采煤工作面，按照GB/T34679要求装备矿山重大灾害智能预警系统。

8.1.2充填工作面应保证至少两个安全出口。

8.1.3工作面应实现全风压供风方式，用风点风速、风量满足要求，不应出现无风、微风、循环风作业，并符合《煤矿安全规程》(应急管理部令第8号)规定。

8.1.4膏体充填材料的种类和配比要明确，充填体充填率和强度符合《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(安监总煤装〔2017〕66号)要求。

8.1.5充填体散热时要加强通风，确保作业地点环境温度和空气质量符合《煤矿安全规程》(应急管理部令第8号)要求。

8.2效果评价

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应在充填工作面地表下沉稳定后进行效果评价，各项地表变形观测值(地表沉降量、地表倾斜量、水平位移量)符合充填设计和《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规范》(安监总煤装〔2017)66号)的要求，则实现了充填开采的目的；否则，应立即停止充填作业，并按照NB/T11434.3的要求对充填参数进行核验、排查，查明原因并整改后方可进行作业。

9地表变形及井下矿压监测

9.1地表变形监测

9.1.1煤矿实施充填开采应对矿区地表变形状况进行监测，包括地表沉降量、地表倾斜量、水平位移量、地表裂缝及塌陷坑，观测周期不少于2年，具体办法见《煤矿测量规程》(能源煤总〔1989〕25号)。

9.1.2地表移动变形监测数据应定期分析。当地表的移动变形量大于充填设计允许值时，应采取疏散人员、查明构筑物损伤情况、地面注浆加固等措施。

9.2矿压监测

充填工作面矿压观测的内容应包括支架工作阻力、顶板离层、巷道变形、超前支承压力，具体观测方法按照KA/T11执行。

10充填采煤对环境的影响监测

10.1对水体影响的监测

10.1.1在充填采煤实施的过程，应采用物探、钻探等手段探测充填采煤工作面覆岩导水裂隙带高度。

10.1.2实施充填采煤的煤矿应建立地下水环境监测系统，在充填工作面顶底板含水层设置监测点，监测地下水水位、水质等指标变化，监测方法按照HJ164、GB/T14848执行。

10.2对地表土壤影响的监测

10.2.1应在矿井范围地表建立土壤质量监测点，其中，充填工作面上方土壤质量测点间距不小于500m,地表土壤质量的监测项目及方法按照HJ/T166执行。

10.2.2地表土壤污染物监测项目包括汞、砷、铅、铬、铜、镍、锌，监测方法按照GB15618执行。

10.3对植被影响的监测

按照GB/T30363在矿井范围建立植被状况长期监测站点，其中，充填工作面上方地表植被监测网格面积不大于600m²。

11充填采煤实施方案编制

煤矿企业实施充填开采应编制充填开采实施方案，实施方案应包括以下内容：

a)项目背景。应包括企业概况、任务来源、充填的必要性等；

b)充填采煤区域概况。应