安全高效高回收率综合机械化固体充填采煤技术.ppt

二OO八年十二月,冀中能源金牛能源股份有限公司 中国矿业大学 金牛能源股份有限公司邢台矿,安全高效高回收率综合机械化固体充填采煤技术,汇 报 提 纲,1 充填采煤基本原理 2 立项的工程背景 3 充填开采地质采矿条件及采区巷道布置 矸石与粉煤灰充填材料基本特性 5 矸石与粉煤灰投料系统设计 6 关键设备的研制 7 采场矿压与覆岩移动规律 8 经济与社会效益 9 主要结论,图1 自夯式充填开采液压支架夯实原理图,图2 充填采煤技术框架图,1.2 矸石与粉煤灰充填采煤系统,1 充填采煤基本原理,图3 充填采煤系统布置,1 充填采煤基本原理,项目“安全高效高回收率综合机械化固体充填采煤技术”录像 包括内容： （1）立项背景 （2）充填开采井上下系统 （3）主要创新点,1 充填采煤基本原理,（1）矸石与粉煤灰充填开采投料系统设计 （2）矸石与粉煤灰自夯式充填开采液压支架研制 （3）矸石与粉煤灰充填开采输送机设计 （4）矸石与粉煤灰充填开采工艺设计 （5）采空区充填率与地表沉陷控制,1.3 充填采煤关键技术,1 充填采煤基本原理,2.1 建筑物下采煤技术 2.2 邢台矿建下压煤概况,2 立项的工程背景,2 立项的工程背景,（1）迁村开采 （2）条带开采 （3）传统充填开采 （4）离层带注浆开采,2.1 建筑物下采煤技术,2 立项的工程背景,固体充填材料： 矸石： 地面矸石山占地：4.6万m2 矸石量： 380万m3 选煤厂洗矸： 30万m3/a 粉煤灰： 自备矸石电厂： 37万m3/a,2.2 邢台矿建下压煤概况,煤炭储量： 剩余可采储量：2327.9万t 建下压煤： 5823万t,2 立项的工程背景,3.1 地质采矿条件 3.2 采区巷道布置,充填开采地质采矿条件 及采区巷道布置,3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置,主采煤层：2#煤层 煤层埋深：295335m，平均约为320m 煤层厚度：5.79m，分层开采, 上分层2.79m、下分层3.0m 煤层倾角: 710，平均倾角9 煤层瓦斯：绝对涌出量为0.2 m3/min 相对涌出量为0.02 m3/t,3.1 地质采矿条件,3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置,图4 充填开采区域柱状图,3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置,试验区域位于邢台矿工业广场西北部，有以下建（构）筑物： 矿区专用铁路线和南三环公路； 矿机修厂电器车间、矿标宿楼、机修车间、地面注浆站。,试验区域地表建筑物状况：,3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置,图5 地表建（构）筑物分布状况,3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置,工作面名称：7606充填开采面 工作面倾斜长度：50 m 工作面推进长度：460 m 设计可采储量：10.81 万t,3.2 采区巷道布置,3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置,表1 矸石与粉煤灰试验配比方案,4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性,4.1 矸石与粉煤灰充填材料的力学特性,4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性,图6 不同配比条件下充填材料压实度与压实力的变化关系,4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性,图7 矸石与粉煤灰配比1:0.6的压实曲线,4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性,图8 现场充填材料（1:0.3）压实度随压实曲线,4.2 现场试验充填材料基本特性测试,4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性,结论： （a）总变形量：11.5。包括压实阶段变形：8.7；流变：2.8。 （b）煤与充填材料的质量比：1：0.83。,图9 现场充填材料的时间相关特性,4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性,表2 投料井设计相关参数,5 矸石与粉煤灰投料系统设计,投料井技术参数,5 矸石与粉煤灰投料系统设计,投料系统工艺流程,5 矸石与粉煤灰投料系统设计,投料系统设备布置,5 矸石与粉煤灰投料系统设计,投料系统缓冲装置,5 矸石与粉煤灰投料系统设计,（1）设计要求 （a）自夯式充填液压支架后部必须提供可供充填机 构工作所需的空间； （b）充填液压支架尾梁必须有足够的强度； （c）需要安设可调整充填开采输运机高度的设备； （d）需要在支架尾梁下部设计滑道； （e）需要设计夯实机构将充填料推压夯实； （f）自夯式充填液压支架的足够的稳定性。,6 关键设备的研制,6.1 自夯式充填开采液压支架,6 关键设备的研制,（1）设计要求 （a）要满足工作面正常生产时对充填料运输量的要求 （b）设计落料量大且均匀的卸料孔形状及合理间距 （c）充填开采输送机各部件应连接可靠，重量轻 （d）充填开采输送机应有足够的弯曲度 （e）充填开采输送机运行的可靠性要高,6.2 充填开采输送机,6 关键设备的研制,（2）充填开采输送机,a. 充填开采输送机卸料孔整体布置图,b.卸料孔局部放大图,6 关键设备的研制,图12 自移式矸石与粉煤灰转载设备结构原理示意图,6.3 自移式矸石与粉煤灰转载设备,6 关键设备的研制,（2）地表变形观测,预计结果,7 采场矿压与覆岩移动规律,实测结果,从工作面开切眼开始进行连续观测，矿用铁路沿线最大下沉值为16 mm，位于7606充填工作面东侧水平距离约37 m处，沿南外环公路的观测线没有任何下沉变化。因此，7606充填开采工作面的开采基本上还没有影响到地表的建筑和设施。,7 采场矿压与覆岩移动规律,8 经济与社会效益,8.1 项目设备投入费用,8 经济与社会效益,8.2 充填开采工程费用,8 经济与社会效益,8.3 其它费用,（1）增加工人费用：17.8元/t （2）技术合作费用：0.344元/t （3）地面变形补偿费用：3元/t,综上分析可知，因为充填开采增加成本为： 3.912+1.801+17.8+0.344+3=26.857(元/t)。,8 经济与社会效益