冀中能源充填采煤工藝調(diào)研報告

1、冀中能源充填采煤工藝調(diào)研報告根據(jù)省煤炭廳晉煤科發(fā)【2013】1254號文件精神，促進充填開采應(yīng)用，在省廳苗總工程師、張?zhí)庨L的組織下于2013年10月30日至11月1日對冀中能源充填開采進行了調(diào)研，具體行程安排：10月31日上午對冀中能源邢東礦矸石充填工作面進行現(xiàn)場參觀；10月31日下午召開了“三下”開采交流會；10月31日交流會結(jié)束后對河北金牛能源機械裝備有限公司和河北煤科院高水材料實驗室進行了觀摩；11月1日上午對邯鄲礦業(yè)集團有限公司陶一礦高水充填工作面進行現(xiàn)場參觀；11月1日下午對峰峰集團新三礦膏體充填工作面進行現(xiàn)場參觀；11月1日晚，就此次調(diào)研結(jié)果及感受召開了總結(jié)會。通過此次調(diào)研，了解了

2、冀中能源充填開采的工藝，深化了我們珍惜資源、合理開發(fā)利用資源的理念?，F(xiàn)根據(jù)此次調(diào)研行程安排，對調(diào)研情況進行簡要總結(jié)：一、邢東礦“矸石充填”河北金能集團金牛股份邢東礦于2001年年底竣工投產(chǎn)，是華北地區(qū)煤層賦存最深的礦井。所產(chǎn)煤炭屬于特低灰、特低硫、特低磷、高熱值的優(yōu)質(zhì)氣肥煤。由于該礦瀕臨邢臺市區(qū)，緊鄰農(nóng)村，為了減少對周邊影響，早在2002年，該礦率先實施了井下矸石充填技術(shù)，井上不設(shè)矸石山，避免了矸石堆積占地，長期風(fēng)化所造成的污染。2004年，該礦的“煤礦井下矸石充填技術(shù)及裝備研究”項目榮獲煤炭工業(yè)十大科技進步獎；同年，邢東礦被評為“煤炭工業(yè)科技進步雙十佳礦井”，榮獲“中國煤炭工業(yè)科技創(chuàng)新示范礦

3、”和全國煤炭系統(tǒng)“文明煤礦”等稱號。2012，邢東礦研發(fā)了建筑物下綜合機械化充填采煤技術(shù)研究，將井下產(chǎn)生的矸石，由專門的運輸系統(tǒng)運至矸石充填聯(lián)巷破碎后，利用拋矸皮帶及專用矸石充填支架，將其運送到充填開采工作面的采空區(qū)，通過研制矸石自夯式充填開采液壓支架等配套設(shè)備實現(xiàn)矸石的采空區(qū)充填。12212充填工作面矸石充填系統(tǒng)主要由拋矸皮帶、充填支架及后矸石刮板輸送機組成，其中拋矸皮帶為自制，支架為zt9400/30/50型端頭液壓支架與zc5160/30/50型充填液壓支架。支架后部懸掛使用sgz730/264型矸石充填后刮板輸送機作為采面矸石充填。自2012年11月中旬正式投入使用至今，已安全產(chǎn)煤5.

4、8萬噸。此項工藝的實施，不僅大大提高了礦井煤炭采出率，延長了礦井服務(wù)年限，并且實現(xiàn)矸了石井下處理，有效改善了礦區(qū)周邊生態(tài)與生存環(huán)境。二、“三下”開采交流會2013年10月31日，“三下”開采交流會上，冀中能源副總經(jīng)理、國家能源充填采煤技術(shù)重點實驗室主任劉建功就“三下”開采理論、實踐的發(fā)展和在冀中能源所取得的經(jīng)濟、社會效益進行了詳細(xì)講解。隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，冀中能源煤炭資源消耗大幅增加，可開采量日益短缺。一方面由于煤炭可開采資源不斷減少，開采深度下延，成本加大；另一方面 “三下”壓覆煤炭資源無法有效利用。2002年冀中能源煤炭資源出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象，結(jié)合資源現(xiàn)狀和傳統(tǒng)的搬遷或條帶開采方式開采引發(fā)的經(jīng)濟

5、、生態(tài)環(huán)境、社會等問題。該集團于2002年開始組織技術(shù)力量就如何解決“三下”采煤引發(fā)的各種問題，將開采損害控制到最低，從而實現(xiàn)礦區(qū)經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益最大化，走可持續(xù)發(fā)展道路進行了充填開采研究與實踐，經(jīng)過13年的不斷努力，目前冀中能源充填開采取得了豐碩的成果。目前，冀中能源充填開采工藝所采用的充填材料大致有以下三類：（1）以廢矸石為充填物的干式部分充填，主要是利用破碎后的矸石對采空區(qū)進行充填；該充填工藝雖然可以處理一定的煤矸石，但采空區(qū)充填不夠緊實，對于淺埋深煤層地面沉降量的控制效果不理想。（2）以高水材料充填，但試用于仰采工作面。雖然可以達到密實并可以有效地控制地表沉陷，但該方法充填成本較高

6、，。（3）以高濃度膏體為充填物的全部充填工藝，該技術(shù)將煤矸石、粉煤灰和水泥等固體廢棄物制作成膏狀漿體，通過泵壓或重力作用，經(jīng)過管道輸送到回采工作面，充填采空區(qū)。該充填技術(shù)具有材料選擇廣泛、采出率高、環(huán)保、安全性高等優(yōu)點。但其地面或井下充填站的建設(shè)投資較大。三、陶一礦“高水充填”陶一煤礦隸屬邯鄲礦業(yè)集團有限公司，位于邯鄲、武安兩市交界處，邯長公路、邯長鐵路從礦區(qū)穿過，建有專門的鐵路專用線，交通十分便利。礦井1976年投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)為30萬噸，已有37年開采歷史，井田面積8.36平方公里。礦井周圍最多時有133個小煤窯，整體資源破壞嚴(yán)重。截至2012年底，可采儲量不足370萬噸，其中350萬噸是建

7、（建筑物）下開采。要想解放這部分資源，延長礦井壽命，必須進行充填開采。就此，陶一礦進行了超高水材料充填開采技術(shù)研究與試驗。超高水材料充填技術(shù)是以礦井水為主要成分，加入不到5%的超高水速凝材料，注入工作面回采后形成的采空區(qū)。由于95%以上的充填材料來自礦井水，大大降低了排水費用，減少了對地面的污染。與傳統(tǒng)矸石充填和膏體充填工藝相比，該技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施投資低，可操作性強，適用更為廣泛。通過不斷努力，該礦研制了大流量制漿充填工藝系統(tǒng)。目前，該礦的超高水材料地面充填泵站每小時充填漿體達到320立方、充填能力比原來提高2.7倍，充填率比原來提高2倍，人工效能提高10倍以上。每年可多采原煤33.5萬噸、可節(jié)約

8、人工費用261萬元，同時實現(xiàn)充填開采規(guī)模化生產(chǎn)。四、新三礦“膏體充填”峰峰集團公司新三礦位于河北省邯鄲市市區(qū)西南約45公里，東南距河南省安陽市35公里。東距京廣鐵路馬頭站20公里，北距邯鄲環(huán)行鐵路峰峰站10公里。該礦于1995年11月5日建成投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力45萬噸，目前核定生產(chǎn)能力95萬噸，煤種為肥煤和焦煤,具有低硫、中灰、高發(fā)熱量的特點。新三礦是峰峰集團的老礦井，地面存有大量的矸石，并且井下每年產(chǎn)生的大量矸石升井后存放在矸石山，具備充足的主要充填材料。其在矸石山附近建立了地面破碎與篩分系統(tǒng)，矸石的破碎與篩分根據(jù)粒徑級配的原則來實現(xiàn)。三種粒徑的粒度分別為小于9.5mm的矸石占35%，粒徑在

9、9.531.5mm之間的矸石占30%，粒徑在31.580mm之間的矸石占24%，三種粒徑的矸石含量占充填材料重量的89%，其余部分為水泥占5%，水占6%。通過對矸石進行破碎與篩分后形成三種粒徑的矸石，并通過皮帶輸送機運輸?shù)降孛娉涮顝V場建造的三種矸石儲存?zhèn)}分別儲存成品矸石，然后按照一定的配比將三種矸石混合裝車運輸?shù)姐@孔處，并通過鉆孔投放到井下矸石倉。新三礦井下采空區(qū)充填技術(shù)優(yōu)點：減少礦山壓力及井巷建筑的破壞；厚煤層分層開采充填采空區(qū)，有利于下分層再生頂板的形成，并防止采空區(qū)殘煤的自燃；減少了地面矸石的堆積量；通過充填，減輕了地面塌陷以及對地面建筑物、耕地的破壞。五、充填開采調(diào)研總結(jié)會2013年11月1日晚，省煤炭廳總工程師組織此次調(diào)研團隊就調(diào)研內(nèi)容和感受召開了調(diào)研總結(jié)會，并要求各調(diào)研人員要將調(diào)研內(nèi)容向礦領(lǐng)導(dǎo)進行詳細(xì)匯報。會上各調(diào)研人員充分肯定了充填開采在集中能源取得的成果，并結(jié)合省內(nèi)礦井推廣充填開采工藝發(fā)表了各自看法：1、本次調(diào)研充分論證了充填開采技術(shù)已趨于成熟，其對礦井的安全生產(chǎn)、煤炭資源綠色開采和環(huán)境保護都具有較現(xiàn)實的意義。2、目前，充填開采工藝較垮落法采煤工藝噸煤生產(chǎn)成本增加150元左右，但此工藝對解放 “三下”壓覆資源、延