綜合機(jī)械化固體廢棄物充填采煤技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用（新）課件

二○一○綜合機(jī)械化固體(廢棄物)充填采煤技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用主要內(nèi)容一、項(xiàng)目開發(fā)的背景二、充填采煤的歷史三、充填采煤系統(tǒng)與裝備四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷五、項(xiàng)目推廣應(yīng)用及效果一、項(xiàng)目開發(fā)的背景1.“三下”壓煤?jiǎn)栴}遺留的煤柱問題土地與環(huán)境問題煤矸石排放問題風(fēng)積沙與黃土山解決問題的辦法

據(jù)鄂爾多斯介紹，該地區(qū)現(xiàn)有30~40億噸小煤礦開采留下的煤柱，房柱式采出率僅為35%左右。煤柱不僅浪費(fèi)資源，而且給礦區(qū)生產(chǎn)留下瓦斯、水、火、礦壓等嚴(yán)重危害。2.遺留的煤柱問題一、項(xiàng)目開發(fā)的背景3.土地與環(huán)境問題

每年由于煤炭開采塌陷土地面積約4萬(wàn)hm2左右。目前，受煤炭開采下沉影響的土地面積達(dá)60萬(wàn)hm2左右。直接經(jīng)濟(jì)損失約20億元。一、項(xiàng)目開發(fā)的背景4.煤矸石排放問題

我國(guó)煤礦現(xiàn)有矸石山1600余座，堆積量約45億t，占地約15000hm2。每年矸石產(chǎn)生量約為1.5～2.0億t，約占地300～400hm2。新汶礦區(qū)的煤流矸石高達(dá)30%~40%。一、項(xiàng)目開發(fā)的背景解決問題的總體思路技術(shù)措施固體廢棄物直接充填置換“三下”壓煤及煤柱循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物保護(hù)礦區(qū)土地與環(huán)境回收“三下”壓煤資源實(shí)施目標(biāo)存在問題傳統(tǒng)辦法實(shí)際效果矸石與粉煤灰及固體廢棄物露天排放占用土地、污染環(huán)境、爆炸制磚等用量少、產(chǎn)品質(zhì)量、環(huán)保等問題“三下”壓煤及煤柱遷村開采噸煤增加成本50元左右，歷史與文化問題條帶開采采出率30%傳統(tǒng)充填開采沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；茝V應(yīng)用一、項(xiàng)目開發(fā)的背景6.解決問題的辦法二、充填采煤的歷史1.充填采礦的歷史2.充填采煤的歷程3.現(xiàn)代充填采煤技術(shù)的特征4.充填采煤的難點(diǎn)5.綜合機(jī)械化固體充填采煤二、充填采煤的歷史1.充填采礦的歷史充填采礦的歷史已超過(guò)100年1915年澳大利亞北萊爾礦用廢石充填礦房水砂充填——用水運(yùn)移尾礦砂至礦房膏體充填——固體+水+化學(xué)材料各種礦石(礦砂)膠結(jié)充填(支撐體)二、充填采煤的歷史3.現(xiàn)代充填采煤技術(shù)的特征高效、高回收率采出煤炭；嚴(yán)格控制巖層運(yùn)動(dòng)與地表沉陷；先進(jìn)機(jī)械化裝備與安全保障。4.充填采煤的難點(diǎn)二、充填采煤的歷史采煤工作面快速移動(dòng)采空區(qū)頂板隨采隨垮水平層狀礦體結(jié)構(gòu)充填系統(tǒng)普采與充填工作面布置矸石充填高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)二、充填采煤的歷史5.綜合機(jī)械化固體充填采煤傳統(tǒng)綜采液壓支架結(jié)構(gòu)圖固體充填采煤液壓支架三、充填采煤系統(tǒng)與裝備1.綜合機(jī)械化固體充填采煤系統(tǒng)布置1-固體堆積物；2-推土機(jī)；3-刮板輸送機(jī)；4-分級(jí)篩；5-破碎機(jī)；6-膠帶輸送機(jī)；7-地面投料站控制室；8-投料井；9-井下儲(chǔ)料倉(cāng)；10-運(yùn)矸皮帶巷道；11-進(jìn)風(fēng)巷；12-運(yùn)矸皮帶；13-刮板輸送機(jī)；14-回風(fēng)巷；15-正四連桿六柱支撐式充填采煤液壓支架；16-固體充填物料多孔底卸式輸送機(jī)；三、充填采煤系統(tǒng)與裝備1.綜合機(jī)械化固體充填采煤系統(tǒng)布置綜合機(jī)械化固體充填采煤的工作面布置方式三、充填采煤系統(tǒng)與裝備2.綜合機(jī)械化固體充填采煤液壓支架(a)第一代固體充填采煤液壓支架(b)第二代固體充填采煤液壓支架(d)第四代固體充填采煤液壓支架(c)第三代固體充填采煤液壓支架綜合機(jī)械化固體充填采煤的四代液壓支架三、充填采煤系統(tǒng)與裝備3.固體充填物料刮板輸送機(jī)與壓實(shí)系統(tǒng)固體充填物料刮板輸送機(jī)三、充填采煤系統(tǒng)與裝備4.固體廢棄物垂直輸送系統(tǒng)（裝備）垂直輸送系統(tǒng)(動(dòng)畫)三、充填采煤系統(tǒng)與裝備5.履帶行走式固體充填物料輸送轉(zhuǎn)載機(jī)四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷1.固體充填采煤采場(chǎng)礦壓控制原則保護(hù)工作面生產(chǎn)人員的安全

從充填支架結(jié)構(gòu)圖中可以看到，由支架的前后頂梁擋住了頂板巖石的垮落，與綜采不同的是采空區(qū)頂板已被充填物支撐不會(huì)隨采隨垮，因而可不設(shè)掩護(hù)斜梁。四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷1.固體充填采煤采場(chǎng)礦壓控制原則②掩護(hù)采煤工作面機(jī)械化作業(yè)

雖然支架還要具備保護(hù)采煤作業(yè)面全空間穩(wěn)定性的功能，但由于沒有周期來(lái)壓等礦壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，維護(hù)端面頂板和煤壁穩(wěn)定已十分簡(jiǎn)單。四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷2.固體充填采煤采場(chǎng)礦山壓力模型固體充填采煤采場(chǎng)礦山壓力模型四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷支架上方頂板表面向上變形位移曲線3.支架受力與主動(dòng)力控頂原理頂板位移W計(jì)算公式：四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷固體充填液壓支架與傳統(tǒng)綜采支架比較，必須強(qiáng)調(diào)如下三個(gè)特點(diǎn)：第一，在同樣地質(zhì)開采條件下充填支架的支撐能力設(shè)計(jì)必須大于綜采支架；第二，充填支架后頂梁的支撐強(qiáng)度要大于前頂梁；第三，充填支架的初撐力即為額定工作能力，工作面供液系統(tǒng)必須能適應(yīng)這一新的液壓支架動(dòng)力控制的要求。3.支架受力與主動(dòng)力控頂原理四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷4.巖層與地表移動(dòng)預(yù)計(jì)的等價(jià)采高方法等價(jià)采高頂板下沉充填開采

固體充填采煤等價(jià)采高的概念

固體充填采煤巖層移動(dòng)控制穩(wěn)定性判據(jù)Mmax——建筑物能承受的最大允許采高。四、采場(chǎng)礦壓與地表沉陷Me=M－Mc+(kc－k0)Mc

其中Me——等價(jià)采高；

M——實(shí)際采高；

Mc——充填高度；

kc——充填固體初始?jí)簩?shí)后的孔隙率；

k0——最后壓實(shí)后的殘余孔隙率。4.巖層與地表移動(dòng)預(yù)計(jì)的等價(jià)采高方法五、項(xiàng)目推廣應(yīng)用及效果1.本項(xiàng)目推廣應(yīng)用的單位2.邢臺(tái)7606工作面巖移觀測(cè)3.翟鎮(zhèn)建下開采地表移動(dòng)觀測(cè)4.生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)與效益1.本項(xiàng)目推廣應(yīng)用的單位五、項(xiàng)目推廣應(yīng)用及效果新汶翟鎮(zhèn)煤礦（鎮(zhèn)政府與小學(xué)建筑物下）冀中邢臺(tái)煤礦（工廠與城市下）淮北楊莊煤礦（口子窯酒廠與省級(jí)文物建筑下）皖北五溝煤礦（四含水巖層下）開灤唐山煤礦（鐵路站網(wǎng)下煤層群）兗州濟(jì)三煤礦（微山湖堤岸下）平煤十二煤礦（工廠與建筑物下）內(nèi)蒙泰源煤礦（鐵路、公路、電廠、工廠）五、項(xiàng)目推廣應(yīng)用及效果2.邢臺(tái)7606工作面巖移觀測(cè)回風(fēng)大巷與7606工作面相對(duì)位置及測(cè)點(diǎn)布置14、15、16測(cè)點(diǎn)隨工作面推進(jìn)變化曲線五、項(xiàng)目推廣應(yīng)用及效果3.翟鎮(zhèn)建筑物下開采地表移動(dòng)觀測(cè)比較項(xiàng)目全高開采預(yù)計(jì)采高2.1m綜采充填預(yù)計(jì)等價(jià)采高0.6m綜采充填實(shí)測(cè)

最大下沉量/mm1580420380

最大水平變形/mm/m3.20.80.5

建筑物破壞等級(jí)ⅡⅠⅠ新汶翟鎮(zhèn)礦村鎮(zhèn)下綜采充填地表移動(dòng)預(yù)計(jì)與實(shí)測(cè)平均采深500m實(shí)際采高2.1m等價(jià)采高0.6m工作面采出率95%綜采矸石充填地表下沉曲線對(duì)比圖

全高開采預(yù)計(jì)采高2.1m15803.2Ⅱ綜采充填預(yù)計(jì)等價(jià)采高0.6m4200.8Ⅰ綜采充填實(shí)測(cè)3800.5Ⅰ五、項(xiàng)目推廣應(yīng)用及效果4.生