综合机械化固体废弃物充填采煤技术开发与应用（新）课件

二○一○综合机械化固体(废弃物)充填采煤技术开发与应用主要内容一、项目开发的背景二、充填采煤的历史三、充填采煤系统与装备四、采场矿压与地表沉陷五、项目推广应用及效果一、项目开发的背景1.“三下”压煤问题遗留的煤柱问题土地与环境问题煤矸石排放问题风积沙与黄土山解决问题的办法

据鄂尔多斯介绍，该地区现有30~40亿吨小煤矿开采留下的煤柱，房柱式采出率仅为35%左右。煤柱不仅浪费资源，而且给矿区生产留下瓦斯、水、火、矿压等严重危害。2.遗留的煤柱问题一、项目开发的背景3.土地与环境问题

每年由于煤炭开采塌陷土地面积约4万hm2左右。目前，受煤炭开采下沉影响的土地面积达60万hm2左右。直接经济损失约20亿元。一、项目开发的背景4.煤矸石排放问题

我国煤矿现有矸石山1600余座，堆积量约45亿t，占地约15000hm2。每年矸石产生量约为1.5～2.0亿t，约占地300～400hm2。新汶矿区的煤流矸石高达30%~40%。一、项目开发的背景解决问题的总体思路技术措施固体废弃物直接充填置换“三下”压煤及煤柱循环利用矿区废弃物保护矿区土地与环境回收“三下”压煤资源实施目标存在问题传统办法实际效果矸石与粉煤灰及固体废弃物露天排放占用土地、污染环境、爆炸制砖等用量少、产品质量、环保等问题“三下”压煤及煤柱迁村开采吨煤增加成本50元左右，历史与文化问题条带开采采出率30%传统充填开采没有实现规模化推广应用一、项目开发的背景6.解决问题的办法二、充填采煤的历史1.充填采矿的历史2.充填采煤的历程3.现代充填采煤技术的特征4.充填采煤的难点5.综合机械化固体充填采煤二、充填采煤的历史1.充填采矿的历史充填采矿的历史已超过100年1915年澳大利亚北莱尔矿用废石充填矿房水砂充填——用水运移尾矿砂至矿房膏体充填——固体+水+化学材料各种矿石(矿砂)胶结充填(支撑体)二、充填采煤的历史3.现代充填采煤技术的特征高效、高回收率采出煤炭；严格控制岩层运动与地表沉陷；先进机械化装备与安全保障。4.充填采煤的难点二、充填采煤的历史采煤工作面快速移动采空区顶板随采随垮水平层状矿体结构充填系统普采与充填工作面布置矸石充填高速动力抛矸机二、充填采煤的历史5.综合机械化固体充填采煤传统综采液压支架结构图固体充填采煤液压支架三、充填采煤系统与装备1.综合机械化固体充填采煤系统布置1-固体堆积物；2-推土机；3-刮板输送机；4-分级筛；5-破碎机；6-胶带输送机；7-地面投料站控制室；8-投料井；9-井下储料仓；10-运矸皮带巷道；11-进风巷；12-运矸皮带；13-刮板输送机；14-回风巷；15-正四连杆六柱支撑式充填采煤液压支架；16-固体充填物料多孔底卸式输送机；三、充填采煤系统与装备1.综合机械化固体充填采煤系统布置综合机械化固体充填采煤的工作面布置方式三、充填采煤系统与装备2.综合机械化固体充填采煤液压支架(a)第一代固体充填采煤液压支架(b)第二代固体充填采煤液压支架(d)第四代固体充填采煤液压支架(c)第三代固体充填采煤液压支架综合机械化固体充填采煤的四代液压支架三、充填采煤系统与装备3.固体充填物料刮板输送机与压实系统固体充填物料刮板输送机三、充填采煤系统与装备4.固体废弃物垂直输送系统（装备）垂直输送系统(动画)三、充填采煤系统与装备5.履带行走式固体充填物料输送转载机四、采场矿压与地表沉陷1.固体充填采煤采场矿压控制原则保护工作面生产人员的安全

从充填支架结构图中可以看到，由支架的前后顶梁挡住了顶板岩石的垮落，与综采不同的是采空区顶板已被充填物支撑不会随采随垮，因而可不设掩护斜梁。四、采场矿压与地表沉陷1.固体充填采煤采场矿压控制原则②掩护采煤工作面机械化作业

虽然支架还要具备保护采煤作业面全空间稳定性的功能，但由于没有周期来压等矿压显现现象，维护端面顶板和煤壁稳定已十分简单。四、采场矿压与地表沉陷2.固体充填采煤采场矿山压力模型固体充填采煤采场矿山压力模型四、采场矿压与地表沉陷支架上方顶板表面向上变形位移曲线3.支架受力与主动力控顶原理顶板位移W计算公式：四、采场矿压与地表沉陷固体充填液压支架与传统综采支架比较，必须强调如下三个特点：第一，在同样地质开采条件下充填支架的支撑能力设计必须大于综采支架；第二，充填支架后顶梁的支撑强度要大于前顶梁；第三，充填支架的初撑力即为额定工作能力，工作面供液系统必须能适应这一新的液压支架动力控制的要求。3.支架受力与主动力控顶原理四、采场矿压与地表沉陷4.岩层与地表移动预计的等价采高方法等价采高顶板下沉充填开采

固体充填采煤等价采高的概念

固体充填采煤岩层移动控制稳定性判据Mmax——建筑物能承受的最大允许采高。四、采场矿压与地表沉陷Me=M－Mc+(kc－k0)Mc

其中Me——等价采高；

M——实际采高；

Mc——充填高度；

kc——充填固体初始压实后的孔隙率；

k0——最后压实后的残余孔隙率。4.岩层与地表移动预计的等价采高方法五、项目推广应用及效果1.本项目推广应用的单位2.邢台7606工作面岩移观测3.翟镇建下开采地表移动观测4.生产技术指标与效益1.本项目推广应用的单位五、项目推广应用及效果新汶翟镇煤矿（镇政府与小学建筑物下）冀中邢台煤矿（工厂与城市下）淮北杨庄煤矿（口子窑酒厂与省级文物建筑下）皖北五沟煤矿（四含水岩层下）开滦唐山煤矿（铁路站网下煤层群）兖州济三煤矿（微山湖堤岸下）平煤十二煤矿（工厂与建筑物下）内蒙泰源煤矿（铁路、公路、电厂、工厂）五、项目推广应用及效果2.邢台7606工作面岩移观测回风大巷与7606工作面相对位置及测点布置14、15、16测点随工作面推进变化曲线五、项目推广应用及效果3.翟镇建筑物下开采地表移动观测比较项目全高开采预计采高2.1m综采充填预计等价采高0.6m综采充填实测

最大下沉量/mm1580420380

最大水平变形/mm/m3.20.80.5

建筑物破坏等级ⅡⅠⅠ新汶翟镇矿村镇下综采充填地表移动预计与实测平均采深500m实际采高2.1m等价采高0.6m工作面采出率95%综采矸石充填地表下沉曲线对比图

全高开采预计采高2.1m15803.2Ⅱ综采充填预计等价采高0.6m4200.8Ⅰ综采充填实测3800.5Ⅰ五、项目推广应用及效果4.生