矸石不升井的井下清洁开采技术

井下矸石不升井的井下清洁开采技术高庄煤矿2023920井下矸石不升井的井下清洁开采技术在煤炭大量开发和利用的同时，也带来一系列环境和生态问题，如井下开采产生的煤矸石压占耕地良田，露天矿剥离物外排占地，煤矸石山自燃造成大气污染等，不仅破坏了矿区生产环境，也对社会文明进步产生不利影响。在分析高庄煤矿井下矸石来源与分类的根底上，因地制宜的开发出矿井矸石不出井的井下清洁开采技术：一是矿井井下矸石分选系统；二是在3

504工作面实施预置充填带，实现无煤柱开采；从而下到达煤炭清洁生产、削减环境破坏的目的。井下矸石来源与分类高庄矿井下在生产过程中排放的矸石，主要来源于井下岩石巷道的掘进、煤仓和溜煤眼的掘进以及工作面在推动过程中的矸石(主要包括：掺入煤炭中的顶、底板岩石、煤层夹矸以及过断层岩石)。对于井下生产过程中产生的矸石，依据用途和所产生地点的不同，将其依据以下两类进展处理。岩石巷道、煤仓以及溜煤眼等掘进过程中所产生的矸石，通过皮带或者矿车将其运至井下矸石处理场进展裂开，裂开后的矸石一局部用于井下废弃巷道等充填，一局部作为无煤柱开采预置充填带的骨料。炭一起进入井下矸石分选系统分选后，运送至无煤柱开采充填带充填系统处，与其他充填材料混合充填到无煤柱开采充填带处。矿井井下矸石分选系统井下矸石分选系统建立必要性2023年以前承受全水力化采煤，2023年改扩建后，形成水以东的西一、西三采区为水采生产。2023300t，其中旱208.28t92t。20235月随着水采生产完毕，整个矿井生产由原来的水、旱两套生产系统变为一套生产系统，加之邵集断层以东的西七采区开拓尚未完成，整个矿井只能靠一套旱采系统单翼生产，即矿井产量全部由矿井西五采区担当。在生产过程中，综放工作面架后放煤和工作面遇到地质构造均有大量大块矸石进入煤流运输系统，造成卡仓、砸坏提升箕斗等事故，为解决提升运输系统中的卡仓问杜绝了矸石卡仓现象，降低机械事故率，提高原煤提升效率，保证了矿井正常生产是格外必要的。矸石分选系统方案设计方案选择依据现有原煤提升系统及装卸载方式，对矸石分选系统建立的位置提出如下三个设计方案：方案一：系统建在西五采区煤仓处。巷道总掘进工程量约为400m，矸石仓深度25670m3个月完成。500m，20m2m25m6m。以上工程量70m4个月完成。656m，扩刷105m130m6m240m，6m70m6.5个月完成。各方案比较方案一优点：系统简洁牢靠，工程量最少，能较快到达矿领导早日进展矸石筛分的要求。缺点：矸石运输量大，对矿井整个运输系统有肯定影响。方案二优点：胶带手选断面处断面小，系统简洁。缺点：①较方案二工程量大，施工工期长；②施工溜煤眼时，有可能影响矿井生产；③矸石运输量大，对矿井整个运输系统影响较大。方案三统从长远角度看，对矿井进展最为有利。缺点：工程量大，施工工期长，施工难度大。由以上方案比较可以看出，方案一更加经济牢靠，生产系统简洁易于快速形成，因此本设计选择方案一为矸石分选系统的方案，方案一矸7-2所示。选矸系统绕道车场选矸系统绕道车场西五强力胶带机巷分矸系统分选皮带巷行人通道溜煤道分矸系统关心上山上车场分矸系统回煤皮带巷信号硐室分选皮带联络车场西五采区胶带机头硐室N西五采区胶带机巷7-2 井下矸石分选系统图施工组织施工预备保护，确保放炮安全。②工程施工前，由机电单位对西翼一部皮带机机尾硐室进展保护，确保不影响正常的矿井生产。施工挨次为确保该工程能够顺当进展，对该工程进展如下施工安排：①巷道工程手选胶带机联络巷、手选胶带机巷、回煤胶带机关心上山、回煤胶带机巷由开拓工区进展施工。矸石运输环形车场由普掘工区进展施工。②矸石仓工程该工程由三处施工队进展施工。③安装工程由矿安装部门对手选胶带机、回煤胶带机和西五采区煤仓上口筛子进展安装。施工中实行的措施为了确保分选系统按期安全投入使用，实行安全目标治理。在确保安全的前提下，到达安排进度要求。治理负责单位要加强现场治理，要明确任务、责任到人，按施工工期要求进展超前组织安排。对需要协调的工作要准时联系，确保施工正常进展。矸石仓施工时成立工作组，现场跟班负责治理。不成当天任务的进展分析缘由并制定出整改措施。矸石分选系统效果分析矸石分选系统工艺流程高庄矿井下矸石分选系统其工艺流程主要包括：筛选、分选、回煤三道工序流程。①筛分150mm以下的煤、矸进入西五采区煤仓；150mm以上的块煤、矸石进入下一流程，7-3所示。小块矸石通过筛子 (b)大块矸石通过筛子(a)左侧工人处理大块矸石(b)右侧工人处理大块矸石7-3筛分工艺流程②分选由筛分工艺筛分出来的大块的煤与矸石进入分选工艺，分选工人将分选皮带上的大块矸石分选出来放进身旁的装矸铁漏斗中溜入矸石仓，由矿车运至井下矸石裂开场，进展井下裂开用于井下充填需要矸石的场所，分选皮带上的块煤经分选皮带尾部的倾斜漏斗漏入回煤皮带，分选7-4所示。7-4分选工艺流程③回煤块煤经回煤皮带进入西五采区煤仓。(a)分选皮带将煤溜入回煤皮带 (b)煤炭通过回煤皮带运走7-5回煤工艺流程使用效果①增加了综采放顶煤回收率。井下选矸系统的使用，使综放工作面回收率。②解决了提升运输系统的卡仓问题。综放工作面架后放煤和工作面遇到地质构造均有大量大块矸石进入煤流运输系统，在原煤提升系统中2023从未消灭大块矸石卡堵煤仓和洗煤厂原煤系统事故，大大延长了主井箕斗、井下装载定量仓的使用寿命。88500元销价计算，8×500元/吨=0.4亿元人民币，其效益是相当可观的。④解决了充填材料问题。井下选出的矸石，经矿车直接运抵充填系统进展充填，解决了充填料来源问题，实现了手选、充填、置换的闭合循环。将大块矸石提前拣出，完善了井下煤质掌握流程。预置充填带无煤柱开采技术3～6m的煤柱，目的是为了防止生产〔或预备〕工作面与相邻采空区通透漏风而引起自然发火，同时也兼顾了工作面矿山压力的影响。工作面区段之间留设煤柱虽然短期内对防治窜风、自然发火起到肯定作用，但却〔大约损失2～3%甚至压碎，极易造成采空区煤柱自燃发火，对安全生产构成威逼。因此，实现工作面无煤柱开采，无论是对安全生产，还是对增加经济效益和社会效益，都具有格外重要的意义。针对高庄矿工作面区段间煤柱如何采出进展了争论，提出了工作面区段间预置充填带无煤柱开采技术，成功实现了工作面的无煤柱开采。预置充填带无煤柱开采，就是在上一区段运输巷靠近下一区段轨道巷的巷帮沿运输巷预置一条充填带，下区段轨道巷掘进时，沿预置的充填带进展掘进，不再留设煤柱，用充填带把上下两个区段间该留设的煤柱置换出来，实现工作面无煤柱开采。采区概况高庄矿西五采区布置为下山双翼采区，承受走向长壁采煤法开采。采区设有三条下山〔一条为回风下山、一条为轨道下山、一条为胶带机运输下山，效劳于3 上

下

5m，承受综采防顶上

4m15°～21°17°，煤下1.35t/m3。采区开采挨次从上向下进展，区段上巷为轨道巷，下3m煤柱，区段巷道支护均承受锚网梯索支护。方案实施争论依据工作面区段间预置充填带无煤柱开采方案，开展技术争论，制定了两个实施方案：一是砌墙充填带置换煤柱开采方案；二是矸石渣混凝土置换煤柱开采方案。通过方案比较，确定承受矸石渣混凝土置换煤柱开采方案。1、实施地点和长度确实定依据高庄煤矿目前的运输环节和采场状况，在3下504综采工作面实施无煤柱开采，该面位于西五采区内，从采动状况看，工作面运输巷受2023年7月份进展回采，目前剩余走向长度800m，巷道高度3～4m，承受锚网梯支护，承受扩帮充填的方式施工。2、无煤柱开采关键技术与设备充填材料选择及强度确实定无煤柱开采所用的充填材料有多种选择，我矿选用的是以矸石渣为主辅以少量水泥、河沙加水混合而成的胶结体，属于混凝土系列中的轻骨料品种。由于矸石混凝土充填时，搅拌料承受混凝土输送泵输送，要求其稳定性不变型、不分散；和易性要有肯定的自然流平力；泵送性要不堵塞、不离析、粘塑性不损失、泌水率低。通过屡次泵送试验，确定水泥、河沙、矸石渣按重量配比比例为1：1：4.7。28小时到达C18形特性要求，具有良好的承载特性和变形性能。防爆混凝土输送泵争论防爆混凝土输送泵是实施该项技术的关键设备之一。依据我矿的要求，混凝土输送泵厂家对地面混凝土输送泵非防爆装置进展了改造。该泵是具有体积小、功率大、耐磨、输送距离长、防爆等特点。充填带规格确实定依据充填带凝固时间、工作面运输巷长度、断面尺寸和矿压对充填带的影响，要求充填带既有牢靠的抗压性、稳定性、柔韧性外，还要确如图7-6所示。充填带扩刷充填带扩刷承受打眼爆破法施工。从3

507工作面停采线开头，沿上运输巷由外向里逐段进展，其断面在运输巷已掘设计断面的根底上，按充填带规格向下帮扩刷。扩刷支护承受锚网梯索柱支护，巷道扩刷后，顶板打锚网梯索，扩刷帮承受竹锚杆，支护参数与运输巷全都，支柱设1m，随扩刷随打，充填带的扩刷断面参数示意7-7所示。充填带断面 (b)已充填好的充填体固定充填体的模板图7-6 充填带充填效果0780008 300

1100

1000

1000

1200

0900 3300充填局部煤层底板 19001600

1900图7-7 充填带扩刷断面参数示意充填带充填施工充填带扩刷后，充填带从下向上一段一段的施工。充填带施工时，

504下支设模板，充填底板以上的局部，充填带现场施工效果如图7-8所示。施工中的充填带端头 (b)施工中的充填带侧面图7-8 充填带现场施工效果工艺流程水泥、河沙、矸石渣充填料分别用矿车运至搅拌站，搅拌机搅拌后的混凝土浆液进入混凝土输送泵，通过管路注入待充填段。充填时沿充填带外侧支设模板，从后向前逐段施工，进展全断面充填，形成满足设计要求的混凝土墙。7-9所示。搅拌机上料斗上口 (b)搅拌机上料斗下口充填泵 (b)充填泵通过管路将混凝送往充填地点图7-9 工艺流程施工设备HBT-90型混凝土输送泵一台，90型搅拌机一台，注浆管路〔直径159mm〕长度1000m1、创点将地面建筑混凝土输送泵改造为适应井下现场的矸石混凝土输送泵，实现了井下长距离充填材料的输送，极大的简化了无煤柱充填的施工环节，提高了工效，减轻了工人的劳动强度。充填材料的选择、配比完全满足了泵送的要求，充填形成的矸石混凝土墙完全到达了煤柱的支护效果，且矸石渣来源于洗选精煤产生的价格低廉的洗矸，解决了注浆充填矸石来源缺乏和掘进矸石需要多级裂开带来的本钱增加、环境污染问题。奇异设计注浆泵硐室的位置，充分利用原有巷道，增加了上口搅拌机硐室环形车场的存储力量，削减了充填材料的运输环节，从而保证了系统的连续充填。2、实施效果高庄煤矿预置充填带无煤柱开采试验段，于202311243507上束。从工作面推到充填带观看状况看，充填带体除了在充填带上部向下13m分根本完好，完全满足工作面开采要求。3、经济和社会效益分析从2023年12月下旬在3

504工作面运输巷承受边扩刷边充填的方式下230米。施工人员经受了对设备操作和材料配比的不娴熟到完全娴熟操作、配比的过程，充填工作正顺当有序的开展。3.1、经济效益分析3504800m，1.7m，高度平均3.5m，充填材料水泥、河沙、矸石渣按重量配比为：1：1：4.7，取得的经济效益如下：投入费用共计：351.48万元①设备及安装费用36.08万元315.40支护节约费用：在下一相邻工作面材料巷沿充填侧掘进季节约支护费用19.92万元。置换煤量：35043×3.5×800×1.35=11340效益分析按目前原煤销售价格600元/吨计算，800m充填带置换出的原煤销售收入为：11340×600=6