安全高效高回收率综合机械化固体充填采煤技术课件

1、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第1页，共35页。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 主要结论第2页，共35页。图1自夯式充填开采液压支架夯实原理图第3页，共35页。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 充填采煤基本原理第4页，共35页。图3 充填采煤系统布置1 充填采煤基本原理第5页，共35页。项目“安全高

2、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 充填采煤基本原理第6页，共35页。（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 充填采煤基本原理第7页，共35页。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 立项的工程背景第8页，共35页。（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

3、的工程背景第9页，共35页。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/a2.2 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t2 立项的工程背景第10页，共35页。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第11页，共35页。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

4、斯：绝对涌出量为0.2 m3/min 相对涌出量为0.02 m3/t3.1 地质采矿条件3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置第12页，共35页。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第13页，共35页。 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第14页，共35页。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第15页，共35页。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

5、 m设计可采储量：10.81 万t3.2 采区巷道布置3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置第16页，共35页。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第17页，共35页。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第18页，共35页。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第19页，共35页。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第20页，共35页。 结论

6、：（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第21页，共35页。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参 数 项 参 数 值 参 数 项 参 数 值 投料井井深/m 350 储料仓直径/m 4 投料井高度/m 300 投料井直径/m 0.486 储料仓高度/m 50 5 矸石与粉煤灰投料系统设计第22页，共35页。投料系统工艺流程5 矸石与粉煤灰投料系统设计第23页，共35页。投料系统设备布置5 矸石与粉煤灰投料系统设计第24页，共35页

7、。投料系统缓冲装置5 矸石与粉煤灰投料系统设计第25页，共35页。（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 关键设备的研制第26页，共35页。（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

8、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 关键设备的研制第27页，共35页。（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 关键设备的研制第28页，共35页。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 关键设备的研制第29页，共35页。（2）地表变形观测预计结果7 采场矿压与覆岩移动规律开采方式开采状态下沉（mm）倾斜（mm/m）水平变形（mm/m）水平移动（mm）曲率（mm/m2）垮落开采开采一分层2272.22.4880.07开采一、二分层4824.94.81830.1充填开采

9、开采一分层520.50.6200.02开采一、二分层1131.11.2430.03实测开采一分层16第30页，共35页。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第31页，共35页。8 经济与社会效益8.1 项目设备投入费用项目设备名称单位价格（万元）用 量（台、套）服务煤量（万t）总投资（万元）吨煤成本（元/t）地面650皮带输送机60.61580.9560.60.104胶带0

10、.028500m140.024给料机7.52150.026计量装置19.8119.80.034粉煤灰运输车76.82153.60.264底架及框架16.7116.70.029投料孔相关控制设备和电源线以及设备安装用附件161160.028钻机351350.06投料567快速起闭器4.71580.954.70.008堵塞报警器501500.086缓冲装置10011000.172井下650皮带输送机60.64242.40.417650胶带0.0281470m41.20.07自夯式充填液压支架12344080.702自移式转载机681680.117充填开采输送机461460

11、.079矿压监测设备72.7172.70.125合计1415.73.9128 经济与社会效益第32页，共35页。8.2 充填开采工程费用名称单位价格/万元用 量总投资/万元服务煤炭/万t吨煤成本/元/t地面改造5050580.950.086钻 孔1350m245580.950.422孔内管0.301296m891200.742储料仓331个33580.950.057煤 巷0.3957m287.1580.950.494合计704.11.8018 经济与社会效益第33页，共35页。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