1、井下矸石充填工藝課件第一頁，共28頁。一、矸石充填意義一、矸石充填意義 可以實現(xiàn)煤矸石不升井，減少運輸費用，減少地面占地和環(huán)境污染。 煤矸石充填采空區(qū)實現(xiàn)以矸換煤，可以減少地表下沉，使對土地和建筑物的破壞降到最低，減少賠償費用。煤矸石充填采空區(qū)，減少對頂?shù)装迤茐模瑥亩鴾p少頂?shù)装逅挠砍觯档突夭晒ぷ髅嫠纪{、提高回采效率、提高煤質(zhì)和降低排水費用。煤矸石充填采空區(qū)，將采空區(qū)底板覆蓋上密實的充填體，減少瓦斯涌出，保證回采快速、安全。煤矸石充填采空區(qū)，將靠近留巷段的采空區(qū)充實，可以保證充填留巷效果，降低留巷費用。從而實現(xiàn)無煤柱開采，提高煤炭資源回收率，減少巷道掘進量，緩解采掘接續(xù)緊張。更有利于分儲

2、分運效能的發(fā)揮，有利于單軌吊系統(tǒng)的運行和徹底消滅井下地軌。 成熟、高效的充填技術可為受水害威脅的后組煤開采打下堅實的基礎。第二頁，共28頁。二、煤矸石現(xiàn)狀二、煤矸石現(xiàn)狀 煤矸石是煤炭開采和洗選加工時排出的廢棄物，排放量約占煤炭產(chǎn)量的 10%20%。目前，我公司煤礦井下矸石的排放大多數(shù)仍采用由井下運輸提升至地面，再向指定的區(qū)域排放，久而久之形成矸石山。矸石山。第三頁，共28頁。煤矸石現(xiàn)狀煤矸石現(xiàn)狀 矸石山的存在，不僅占用大量的土地資源，而且造成了嚴重的環(huán)境破壞，矸石中含有的S、P、C等幾十種成份對大氣、水源、土壤等造成了不同程度的污染，有時矸石山還會發(fā)生自燃現(xiàn)象，引發(fā)其他事故。這些都在不同程度上

3、危機人類的健康與安全，成為一大公害，甚至被稱為煤礦的毒瘤。因此，如何減少矸石占用土地，消除或減少環(huán)境污染，是當前煤炭生產(chǎn)行業(yè)很有必要研究的一個課題。第四頁，共28頁。三、采空區(qū)塌陷現(xiàn)狀三、采空區(qū)塌陷現(xiàn)狀1、近年來由于采空區(qū)塌陷形成山體崩塌、地面塌陷、地表裂縫等地質(zhì)災害日漸增多，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、基礎設施和當?shù)厝罕姷纳敭a(chǎn)安全造成嚴重威脅。 2、采空塌陷區(qū)造成的另一項危害是使水資源遭受破壞，從而引起區(qū)域性地表水泄漏、地下水位下降，使礦區(qū)及周邊大范圍內(nèi)的地下水均衡系統(tǒng)受到破壞 3、采空塌陷區(qū)的面積日漸擴大，不僅致使地下千瘡百孔，地上環(huán)境惡化，而且火災隱患也日漸增大，直接威脅著礦區(qū)群眾的生命健康安全。

4、 第五頁，共28頁。四、矸石泵式充填四、矸石泵式充填 泵送膏體充填方式：泵送膏體充填方式： 國外膏體充填：國外膏體充填：膏體充填技術在國外金屬礦山已經(jīng)有20多年的發(fā)展歷史。世界上首次膏體充填試驗是1979年在德國格倫德鉛鋅礦進行的。試驗成功以后，膏體充填技術在澳大利亞、奧地利、加拿大、英國、摩洛哥、葡萄牙、俄羅斯、南非、美國等國家的金屬礦山得到了推廣應用。 國內(nèi)膏體充填：國內(nèi)膏體充填： “八五”、“九五”期間，甘肅金川有色金屬公司與北京有色冶金設計研究總院合作，利用國家重點科技攻關項目“全尾砂膏體泵送充填工藝及其設備研究”，在金川二礦區(qū)建成了我國第一條主要利用洗選尾砂、棒磨砂和粉煤灰的膏體充填

5、工藝系統(tǒng)，其中，水泥漿獨立泵送，在井下離充填點20-30m處與集料膏體漿液混合，與水泥漿混合后的膏體充填料漿重量濃度為82%，水泥用量平均280kg/m3，充填體最終抗壓強度大于4MPa。該套膏體充填工藝系統(tǒng)采用德國施維英公司生產(chǎn)的KSP-140HDR礦用充填泵，泵送壓力13MPa，充填能力100m3/h，利用自制的雙軸連續(xù)攪拌機制漿，由美國霍尼韋爾公司生產(chǎn)的TDC-3000型工業(yè)集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機控制。該項成果2000年獲得了國家科技進步二等獎，并在銅綠山礦得到推廣應用。第六頁，共28頁。矸石泵式充填方式的選擇矸石泵式充填方式的選擇 河北金牛能源邢東礦自2001年11月投產(chǎn)以來就致力于

6、矸石充填項目研究，與中國礦業(yè)大學合作，經(jīng)過33個月的探索試驗，最終形成了完備的井下矸石充填系統(tǒng)把礦井生產(chǎn)中產(chǎn)生的矸石，填到井下那些不能開采的建筑物永久煤柱里，不但實現(xiàn)矸石不升井，避免占用土地和環(huán)境污染，而且還可以把常規(guī)方法不可能采出的煤炭資源采出，提高資源開發(fā)率。 山東新汶礦業(yè)集團孫村煤礦地表煤矸石充填系統(tǒng)正式生產(chǎn)開工典禮于2006年9月15日上午舉行。 中國恩菲電氣系統(tǒng)部和礦機專業(yè)承擔該項目充填工藝的主體設計、電力、儀表、控制系統(tǒng)等設計工作，并承包了該項目的全部配電設備、控制系統(tǒng)設備、自動化儀表的集成工作。在短短一個月的時間內(nèi)，完成了現(xiàn)場調(diào)試工作，并順利投入生產(chǎn)。該項目采用孫村煤礦生產(chǎn)的廢棄

7、物煤矸石為骨料，配合粉煤灰和水泥為添加物，充填能力80-100 m3/h，礦漿濃度為72%。該項目的實施既可以解決煤矸石占地和排放廢氣的環(huán)保問題，也可以利用充填物作為支撐，替換井下保留的煤柱，是一個環(huán)保和經(jīng)濟效益雙贏的項目。該項目在國內(nèi)煤炭行業(yè)是第一家將充填工藝用于工業(yè)化生產(chǎn)的煤礦，也是中國恩菲在煤炭行業(yè)承擔的第一個充填項目。 山東華恒礦業(yè)有限公司自2007年11月份開始調(diào)研泵送矸石充填系統(tǒng)，首先與泰安海天工程機械有限公司合作研發(fā)矸石回填泵，在地面做工業(yè)性試驗，取得成功。2008年7月確定了泵送矸石充填設備配套及布置方案，在十三層工作面經(jīng)過一個月的充填試驗，達到預期效果，每小時平均充矸能力50

8、m3。2008年9月份華恒礦業(yè)公司第二套充填系統(tǒng)應用，實現(xiàn)了矸石不升井。第七頁，共28頁。矸石泵式充填方式的選擇矸石泵式充填方式的選擇 機械輸送、原生矸石充填方式機械輸送、原生矸石充填方式新汶礦區(qū)應用比較廣泛的其它充填方式為機械輸送方式，一般采用皮帶機（需施工專用巷道）、溜子運輸矸石，利用拋矸皮帶將矸石拋擲于采空區(qū)，或綜采支架后方懸吊溜子將矸石卸至采空區(qū)。 膏體充填技術相對于機械充填技術的優(yōu)缺點：膏體充填技術相對于機械充填技術的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：優(yōu)點：與機械充填相比，系統(tǒng)簡單、不需獨立的充填運輸巷道，占用人員少、勞動強度低、占用設備少，充矸能力大。 缺點：缺點：技術要求比較嚴格，工藝復雜，管道輸

9、送時常常因為大摩擦損失或高管道壓力引起管道堵塞等。 充填方式確定：充填方式確定：基于泵送矸石充填能力大、系統(tǒng)簡單、效率高的特點，選擇泵送矸石充填技術，進一步研究應用薄煤層綜采支架后方連續(xù)充填、快速充填，充實率高的技術，創(chuàng)出一套適合我礦現(xiàn)場實際的成套技術方案。第八頁，共28頁。矸石泵式充填方式的選擇矸石泵式充填方式的選擇 機械輸送、原生矸石充填方式機械輸送、原生矸石充填方式新汶礦區(qū)應用比較廣泛的其它充填方式為機械輸送方式，一般采用皮帶機（需施工專用巷道）、溜子運輸矸石，利用拋矸皮帶將矸石拋擲于采空區(qū)，或綜采支架后方懸吊溜子將矸石卸至采空區(qū)。 膏體充填技術相對于機械充填技術的優(yōu)缺點：膏體充填技術相

10、對于機械充填技術的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：優(yōu)點：與機械充填相比，系統(tǒng)簡單、不需獨立的充填運輸巷道，占用人員少、勞動強度低、占用設備少，充矸能力大。 缺點：缺點：技術要求比較嚴格，工藝復雜，管道輸送時常常因為大摩擦損失或高管道壓力引起管道堵塞等。 充填方式確定：充填方式確定：基于泵送矸石充填能力大、系統(tǒng)簡單、效率高的特點，選擇泵送矸石充填技術，進一步研究應用薄煤層綜采支架后方連續(xù)充填、快速充填，充實率高的技術，創(chuàng)出一套適合我礦現(xiàn)場實際的成套技術方案。第九頁，共28頁。五、煤矸石泵式充填技術方案：五、煤矸石泵式充填技術方案： 技術原理及工藝流程技術原理及工藝流程 泵送矸石技術借鑒地面建筑工地混凝土泵送技術

11、，在井下利用管道泵送破碎矸石充填至采空區(qū)內(nèi)。 工藝流程：泵送矸石充填技術主要由井下矸石轉(zhuǎn)運、破碎、儲存、攪拌、泵送等五大系統(tǒng)組成。主要工藝流程是：將井下掘進矸石及原煤流中的矸石轉(zhuǎn)載到矸石破碎站，破碎后的矸石進入矸石倉儲存緩沖，然后進入矸石攪拌機，加入適量的水和添加劑進行充分攪拌，攪拌后的矸石利用矸石充填泵通過管路充填到采空區(qū)內(nèi)，在采空區(qū)內(nèi)自流接頂。 煤矸石由矸石倉用膠帶輸送機運至破碎機喂料口進行粉碎，粉碎的矸石進入攪拌機，攪拌機加水攪拌后，進入輸送泵，泵將攪拌好的水和矸石（為防止堵管和增加充填體的強度需加入適量粉煤灰）經(jīng)管道將矸石送至回采工作面（或中間加一臺泵接力輸送）進行充填。煤矸石破碎前必

12、須應用除鐵設備進行除鐵。破碎后的矸石也可以通過溜子或皮帶運至攪拌機內(nèi)。第十頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十一頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十二頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十三頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十四頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十五頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十六頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十七頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十八頁，共28頁。矸石充填關鍵設備第十九頁，共28頁。四、矸石巷式充填工藝介紹四、矸石巷式充填工藝介紹 矸石巷式充填是巷式開采與充填工藝相結合，在第一條巷道（或窄工作面）開采后，隔一定距離（需根據(jù)地質(zhì)條件等進行計算），回采另一巷道（或窄工作面

13、），同時對第一條巷道（或窄工作面）進行充填，實現(xiàn)充填與開采基本不相互影響，保證了生產(chǎn)礦井的產(chǎn)量。第二十頁，共28頁。四、矸石充填工藝介紹四、矸石充填工藝介紹 第一步：采掘第一條巷道 第二步：相隔一定寬度煤柱采掘第二條巷道，同時充填第一條巷道。第三步：依次采掘巷道并充填前一條巷道第四步：待充填完畢幾條巷道后，在其隔離煤柱中掘巷并充填 充填巷開采及充填順序示意圖充填巷開采及充填順序示意圖第二十一頁，共28頁。四、矸石充填工藝介紹四、矸石充填工藝介紹矸石充填系統(tǒng)工藝流程示意圖矸石充填系統(tǒng)工藝流程示意圖第二十二頁，共28頁。四、矸石充填工藝介紹四、矸石充填工藝介紹填充工藝流程圖填充工藝流程圖第二十三頁，共28頁。充填步驟充填步驟1、井下迎頭矸石運輸：巖巷迎頭掘進出的矸石經(jīng)后部皮帶運輸?shù)巾肥瘋}中。或：裝車后經(jīng)軌道大巷進入上部車場，出推車機將礦車推入翻車機中，將矸石倒入矸石倉中。2、地面矸石山矸石運輸：地面矸石山矸石經(jīng)選煤場選矸后裝車經(jīng)副井、軌道大巷進入上部矸石充填車場，出推車機將礦車推入翻車機中，將矸石倒入矸石倉中。3、破碎給料：將矸石倉的矸石經(jīng)破碎機把矸石破碎到250mm粒徑，再通過給煤機將破碎后的矸石給料至皮帶機上。第二十四頁，共28頁。填充步驟填充步驟 4、皮帶機運輸：由可伸縮皮帶機將矸石運送到采空填充巷迎頭，進入矸石填充機。5、矸石填充設備迎頭拋