煤矿矸石井下分选协同原位充填开采方法

煤矿开采伴随着矸石等固废排放和采场矿压与地表沉陷控制问题,推进煤矿绿色开发将是从源头上保护矿区生态环境的重要手段,统筹考虑煤炭采掘、原煤加工和固废排放的关系对于建设绿色矿山尤为重要,而煤矿井下采-选-充协同将是从根本上解决上述问题的技术途径。基于此,在充分考虑采煤、分选和充填基础上,以井下分选为核心,围绕充填开采方法构建了煤矿矸石井下分选协同原位充填开采模式,阐述了煤矿井下采、选、充系统的时空协同关系,揭示了"就近分选+原位充填"的科学内涵,实现了充填能力与分选能力匹配、采充系统与分选系统布置、采充工艺与分选工艺组织和矸石物流运输与调控4个方面的协同;提出了实现不同目标层次的煤矿矸石井下分选协同原位充填开采技术体系,主要包括全粒级分选、煤矸分离和毛煤排矸3个不同等级的井下煤矸分选技术和实现采场矿压与地表沉陷控制、矸石处理和资源回收不同目标的井下原位充填技术2个方面;分析评价了新型跳汰分选、旋流器分选、重介浅槽分选、动筛跳汰分选和γ射线分选5种井下煤矸分选方法的适用性,给出了煤矿矸石井下分选方法选择流程,确定了煤矿矸石井下分选系统及巷硐布置要求,探讨了煤矿井下全粒级分选的发展方向;提出了全采全充、全采局充、局采局充和局采全充4种典型充填开采方法,明确了4种典型充填开采方法的定义、系统布置及技术优势,形成了充填开采方法选择流程,进一步对比分析了4种典型充填开采方法的地表沉陷与采场矿压控制效果。研究成果为实现煤矿煤炭开采、井下分选和矸石处理集约化提供技术借鉴,进一步丰富我国煤矿绿色开采的技术体系。     

井下泵送矸石似膏体充填开采技术研究

井下泵送矸石似膏体充填开采是实现煤矿绿色开采的重要途径之一。结合王河煤矿采深已达800 m左右、煤炭资源日趋减少、矸石山生态环境污染严重等问题,为延长矿井生产年限,提高煤炭资源回收率,消灭矸石山,保护矿区村庄建筑,研发了井下泵送矸石似膏体充填技术,分析似膏体组合料的最优配比技术参数,并对似膏体充填原料进行了优化试验。实践结果表明,在煤矿井下运用泵送矸石似膏体充填技术是可行的,实现了煤矿无污染开采。     

矸石浆体充填空间特征研究与工程实践

煤矸石浆体充填是一项顺应煤炭绿色可持续发展、响应国家环保政策的矸石绿色处置新技术。宏观的破碎空间特征与微观的空隙特征是决定矸石浆体充填效果的关键,为建立浆体充填基础理论体系,采用理论分析、模拟实验与现场工业实验结合的方法,揭示了浆体充填空间覆岩运动规律,探索了破碎空间内可供浆体充填的空隙分布特征,明确矸石浆体-采空空隙的作用关系。研究表明,采动过程中控制岩层是影响浆体充填空间范围的关键,“拱-梁-壳”的空间演化过程分别对应浆体充填空间的自由堆积区、载荷影响区及压实区,直接决定矸石浆体充填效果;采空区内垮落岩体的孔隙率沿倾向、走向及垂向均满足负对数函数关系,据此建立了浆体充填空间空隙分布模型,并确定浆体充填的重点区域;通过开展地面原位注浆充填试验,证明了矸石浆体在采空空间的可充填特性,阐述了矸石浆体-采空空隙的作用过程普遍经历了初始流淌、垂直涌流及水平扩散3个阶段;在黄陵二号煤矿井下针对浆体充填空间自由堆积区与载荷影响区开展了矸石浆体充填工程实践,成功验证了井下矸石浆体充填技术的可行性及理论的正确性,为矸石绿色处置提供了新的依据。     

采空区煤矸石浆体充填技术研究进展与展望

煤矸石浆体充填是一种低干扰条件下矸石无害化规模处置的重要技术手段，是实现煤炭绿色开采的重要途径之一，符合国家绿色发展理念。但针对浆体充填材料制备缓存、浆体长距离输送及采空区充填处置等方面的研究仍不完善，部分问题的研究尚属空白，严重制约浆体充填技术在煤矸石固废处置领域的发展。通过近年来研究，煤矸石浆体充填在基础理论及关键技术均取得了大量的成果。文章系统性地梳理了多种煤矸石充填固废处置技术及其发展历程，总结了其适用性及优缺点，阐述了浆体充填诞生的技术背景及科学内涵，明确了浆体充填关键技术与工艺原理。从大规模推广应用角度出发，总结了浆体材料精准制备与流变特性、矸石浆体长距离管输特征、采空区空隙空间浆体介入规律3项关键科学问题，围绕以上关键科学问题，重点开展了精准制浆技术、管道输送技术、浆体多位充填技术等方面的研究。分析了多因素耦合条件矸石浆体流变特性，揭示了矸石浆体成浆机理，构建了矸石浆体精准制备模型，提出了矸石浆体管道输送关键参数确定方法，总结了高位、低位、邻位3种形式的浆体流动扩散规律，进而指导浆体充填工程实践。在以上研究基础上，分析了浆体充填技术当前研究的不足及未来研究的重点难度，并对...     

充填开采城下煤炭 打造绿色生态矿山

5月7日,在第三批国家级绿色矿山试点单位、国土资源部和财政部确立的煤炭资源综合利用示范基地——安徽淮北矿业集团杨庄煤矿364综采工作面,源源不断的矸石、粉煤灰等充填材料被输送到井下用于回填。杨庄煤矿是一座开采了47年的老矿,目前仅城市下压煤就达1 000多万吨,严重影响生产接续。为实现绿色开采,杨庄煤矿积极与中国矿业大学合作,推广应用城下密实矸石充填综合机械化开采技术,今年以来已成功采出城市下压煤2万多吨。据了解,这项技术是通过向井下采空区送入矸石、粉煤灰等充填材料,并在充填体保护下进行采     

煤矿“短充长采”科学开采模式研究

随着我国煤炭持续高强度开发,开采条件逐渐恶化,传统开采方法带来一系列资源、安全与环境问题。基于"岩层低损伤","无煤柱开采"和"固废零排放"的思路,提出了以煤矿井下采区内就近分选矸石为主形成的固体废弃物充填带取代区段煤柱的"短充长采"科学开采构想及其技术原理。探索了"采-选-充-留"关键技术路径,统筹研究解决遗留煤柱的资源浪费、固废排放的环境污染、传统开采的技术瓶颈和深部开采的安全风险等问题。建立了"短充长采"固体废弃物充填带能量缓释理论和低损伤岩层控制理论。阐述了5项关键技术:"短充长采"系统设计方法,井下智能干法轻量模块化分选系统,自成巷前进高效采充技术与装备,沿充填带留巷技术与装备,"短充长采"系统集成控制技术。现场应用结果表明:"短充长采"科学开采模式在葫芦素煤矿和刘庄煤矿井下矸石直接充填能力分别达到200万t/a和100万t/a,利用有限的的固废资源集成解决了煤炭开采的资源、安全和环保问题,可以实现井下无煤柱、地面固废零排放。该模式创新了绿色开采新理论、新技术、新方法,构建了我国新型绿色开采的科学开采体系。     

绿色开采的概念与技术体系

阐述了煤矿绿色开采概念的提出、内涵及绿色开采技术体系。绿色开采技术的主要内容应包括：保水开采，建筑物下采煤与离层注浆减沉，条带与充填开采，煤与瓦斯共采，煤巷支护与部分矸石的井下处理，煤炭地下气化等。岩层控制的关键层理论为绿色开采研究提供了一个理论平台。     

新疆煤基固体废弃物处置与资源化利用研究

新疆煤炭资源储量丰富,是我国重要的煤炭生产接续区和战略性储备区,开发利用过程中产生的煤基固废合理处置与资源化问题是制约矿区环境保护的难题之一。总结分析了新疆煤基固废的理化特征和分类形式及其产生的地质背景。分析表明:吐哈、准噶尔、伊犁、库拜4大煤田产生的煤基固废的理化特征存在明显地区差异,以低阶烟煤为主的低变质煤田区域的煤矸石多以砂岩、黏土岩、钙质岩为主;通过对典型煤基固废的综合评价,提出了新疆煤基固废梯级资源化利用的产业链布局模式;提出了以煤基固废的就地充填为基础,协同发展保水开采、净水开采、储能开采等煤基固废利用的新方法,探讨了煤基固废-电-化、煤基固废-电-建等高附加值开发利用产业布局模式,详细阐述了煤基固废在发电利用、建材利用、化工产品制备、充填处置及工程填料等方面综合资源化利用方法的原理和技术路线,提出了以合理处置矸石和水资源保护为目标的煤炭资源高效集约化开采技术。研究成果对新疆地区优化煤炭产业布局、煤基固废梯级资源化利用及矿区生态环境保护具有重要的指导意义。     

煤矿绿色开采技术的研究与实践

阐述了煤矿绿色开采的提出、概念及绿色开采技术体系。绿色开采技术的主要内容应包括:保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条带与充填开采、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等,介绍了基于岩层控制的关键层理论开展的绿色开采技术研究与实践成果。     

煤矿绿色开采技术的研究与实践

阐述了煤矿绿色开采的提出、概念及绿色开采技术体系.绿色开采技术的主要内容应包括:保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条带与充填开采、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等,介绍了基于岩层控制的关键层理论开展的绿色开采技术研究与实践成果.     

煤电化基地大宗固废“三化”协同利用基础与技术

我国14个大型煤炭基地及89个大宗固体废弃物综合利用示范基地建设,标志着矿区大宗固废利用已被纳入全国战略发展布局。长期以来煤炭资源高强度的开发与利用,造成矿区浅埋煤层资源临近枯竭,煤电化基地大规模固废堆积及地表沉陷,已成为制约矿区绿色低碳、高质量发展的难题。大宗煤基固废协同利用与绿色充填是解放“三下一上”压煤,延长矿井服务年限,实现固废无害化、资源化、规模化“三化”利用的有效途径。基于产煤大省山西省、“华东能源粮仓”安徽两淮基地及宁东能源化工基地的煤基固废种类和产量,详细阐述了以煤矸石、粉煤灰、炉底渣、气化渣和脱硫石膏等为主要材料的煤基固废通过重金属吸附解吸和络合钝化技术实现无害化处置,列举煤基固废分类应用于低热值煤基固废发电、制备建筑材料如水泥、砖瓦等资源化利用途径,对比分析煤基固废采煤沉陷区复垦回填及井下充填规模化利用途径,突出煤基固废井下充填的优越性。基于煤电化基地深部煤炭资源,提出绿色充填开采理论与关键技术,包括深部煤矸石源头减量与采选充协同技术、充填材料高效制备与深部井下输送技术及煤基固废充填材料深部多场耦合机理,探究多源煤基固废从源头、过程到终端的深部充填开采全过程的技术原...     

小保当煤矿矸石充填技术研究及应用

基于小保当煤矿生产能力和地质条件,以建设矸石不升井绿色矿山为目标,通过对现有矸石充填技术分析对比,结合小保当矸石产量预测,提出了小保当煤矿矸石充填总体方案。在井下矸石分选的基础上,对井下充填区域、充填工艺方式等核心问题进行了研究。结果表明:小保当煤矿矸石在井下分选后,利用防爆无轨胶轮车进行矸石运输,在一号矿井联络巷及带式输送机运输巷废弃巷道进行巷道充填,二号矿井充填区进行旺格维利综合充填的充填方案可以实现小保当煤矿矸石不升井、绿色开采的目标。     

煤矿固体废弃物流态化浆体充填技术

煤炭资源为我国工业和经济社会的发展提供了基础动力,但是其大规模的开采和利用带来了一系列环境问题。为解决我国煤炭行业普遍面临的固体废弃物排放、环境污染等难题,通过总结传统固体废弃物处理技术的发展历程和技术瓶颈,明确了新型处理技术的具体要求,并创新性地提出了流态化浆体充填技术构想,阐述了其内涵和优势,详细介绍了流态化浆体充填技术包含的6项核心技术:智慧管道输送、四维协同充填、高效精准制浆、采动覆岩钻进、全息远程控制和安全生产保障技术。在此基础上,提出了井下智能分选+就地制浆充填和智能化浆体充填2大技术发展方向,初步形成了煤矿固体废弃物流态化浆体充填技术架构,并结合实际案例予以说明。流态化浆体充填技术的提出为我国矿山企业提供了全新的固废处理方法,丰富了我国煤炭行业固体废弃物处理技术体系,为实现煤炭资源绿色开采、清洁利用和零废排放奠定了基础。     

鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统设计

为解决煤炭生产过程中矸石严重影响生态环境的问题,实现安全、高效、绿色开采。结合鑫岩煤矿井上、下生产系统和开采条件,确定鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统。针对系统中滚轴筛设备选型及布置、原煤仓和矸石仓容量、综采工作面充填能力及关键设备选型和地面矸石垂直投料系统管径选型进行了设计,为鑫岩煤矿实现绿色开采提供技术保障,为类似条件矿井的井下分选与充填开采设计提供借鉴。     

综放工作面局部采空区浆体充填试验研究

以桑树坪二号井3307工作面局部采空区为研究对象，通过采空区残留空洞理论公式和地表瞬变电磁采空区勘探技术预计采空区残余空间大小；利用工作面顶板“三带”发育规律和物理相似模拟试验确定冒落带高度，为浆体充填钻孔布置提供依据；开展井下浆体充填现场试验，在3307回风联巷中布置充填试验系统，3308进风顺槽内穿过煤柱向采空区打充填钻孔，试验按照一定的工艺流程通过充填管路进行料浆充填。试验分析了影响充填因素，同时从料浆浓度、钻孔布置方式、钻孔直径和相关工艺等方面提出进一步优化建议，可为充分利用井下采空区开展充填工程，合理处理煤矿矸石等固废提供理论依据。     

煤矸石充填技术在明水一号矿的应用与探索

煤矸石作为煤矿开采废弃物,既占用土地资源,又污染生态环境,对煤矸石的综合治理成为矿山企业急需解决的问题。明水一号煤矿积极探索煤矸石充填技术,将采煤过程中产生的矸石在井下直接充填至采空区,一方面减少了煤矿产矸量,提升企业经济效益;另一方面,采空区内通过充填矸石,减少岩层变形空间,在一定程度上防止了顶板垮落或变形,从而控制了煤炭开采后地表原岩的位移和沉降,消除对地质地貌的影响,保护了矿山地质环境,全面实现"节能减排、绿色开采"。     

高煤公司井下矸石置换煤炭技术应用研究

井下矸石充填置换系统,是为了将村庄等压覆的煤炭资源有序地开采出来,利用充填开采技术及装备将压履煤炭与矸石、水泥沙浆进行置换,通过利用双向运输皮带、充填顺槽转载卸载装置、抛射机、注浆泵等,有效地完成掘进煤流运输、充填矸石运输和注浆,实现井下煤炭的置换。     

煤矸石高水喷射充填材料制备及使用方法

随着煤炭行业的深入发展,煤矿井下优质资源不断减少,为了尽量释放煤炭资源,充填开采及残煤复采成为各煤炭企业技术革新与延长矿井服务年限的一项重要技术手段。于此同时,根据环保政策的不断变化,煤矸石等矿山固体废弃物的处置逐步成为各大煤炭企业不得不面对的问题。本文通过对煤矸石及充填材料的研究,提出了煤矸石高水喷射充填材料的制备及使用方法,解决井下综合机械化矸石充填采煤技术中两隅角无法有效充填,以及井下老巷及空巷治理成本高、难度大、回填后容易对煤质造成影响等问题,同时满足了煤矿对矸石处理的需求。     

煤矸石似膏体充填开采技术研究

充填开采是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。结合孙村矿实验区的相关条件,采用矸石似膏体充填技术,对充填体组合料的最优配比技术参数进行分析,并对充填物料添加顺序进行了优化研究。研究结果表明,在煤矿井下运用矸石似膏体充填技术是可行的,可为其他类似矿井充填开采提供借鉴。     

淮北矿区海孜煤矿覆岩隔离注浆技术

绿色矿山建设成为行业共识,众多煤矿都在积极探寻高效环保的新型生产方式。淮北矿区海孜煤矿将矿山充填技术与矿井废弃物处理有机结合,采用了矸石覆岩隔离注浆充填技术,介绍了技术的背景、思路、原理以及实际应用情况。该技术能有效减少地面塌陷及地裂隙等地质灾害,同时消除地面煤矸石大量堆积导致的对矿区生态环境的破坏,实现经济效益和社会效益双达标。该技术可为矿山绿色开采提供新思路、新方法。