摘要：隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，煤礦矸石逐漸成為新的環(huán)境污染源。本文通過(guò)研究井下洗選和矸石充填綜合應(yīng)用，為解決井下生產(chǎn)條件提供參考依據(jù)。另外通過(guò)矸石填充可以減少地面塌陷，進(jìn)而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此，矸石充填開(kāi)采技術(shù)成為煤炭行業(yè)持續(xù)、健康、和諧發(fā)展的必然選擇，這也是本文研究的意義所在。

關(guān)鍵詞：井下洗選 矸石充填 持續(xù)發(fā)展

1 研究背景

目前，全國(guó)“三下”壓煤量達(dá)137億t，全國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦村下壓煤52.2億t。隨著煤炭企業(yè)的發(fā)展，我國(guó)煤礦現(xiàn)有矸石山1600余座，累計(jì)堆積量約45億t，占地約15萬(wàn)km2。一方面由于地下采空區(qū)引發(fā)的地面沉降而導(dǎo)致工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通及居住等環(huán)境的破壞；另一方面煤炭資源開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢棄物形成新的環(huán)境污染源。

新驛煤礦地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷層多，煤層薄且含夾矸，特別是在綜采工作面過(guò)斷層時(shí)原煤含矸率會(huì)進(jìn)一步增加。另外新驛煤礦井田內(nèi)村莊多，礦井村莊壓煤造成的呆滯煤量大，造成礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張，嚴(yán)重制約著礦井發(fā)展的后勁，給我礦帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

井下原煤洗選系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)原煤中的矸石、塊煤、沫煤在井下預(yù)先分離，篩出的沫煤通過(guò)主井提升至地面；洗出的塊煤通過(guò)塊煤皮帶運(yùn)至塊煤倉(cāng)再返回原煤倉(cāng)或通過(guò)副井提升至地面；井下矸石倉(cāng)儲(chǔ)存的矸石集中運(yùn)輸時(shí)，可以通過(guò)手選皮帶直接進(jìn)矸石倉(cāng)；洗選后的矸石進(jìn)入矸石倉(cāng)，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)載輸送到矸石充填面，進(jìn)行填充。

井下矸石充填技術(shù)，一方面可以解決“三下”壓煤?jiǎn)栴}，有利于資源的充分回收，避免了因地面沉降而導(dǎo)致的地面搬遷，減少了經(jīng)濟(jì)投入；另一方面，充分解決了占地問(wèn)題，提高了土地利用率。

因此，新驛煤礦規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)井下洗選及充填系統(tǒng)，是提高礦井生產(chǎn)能力的必要途徑，是礦井進(jìn)一步發(fā)展的內(nèi)在要求。應(yīng)用矸石充填開(kāi)采技術(shù)成為煤炭行業(yè)持續(xù)、健康、和諧發(fā)展的必然選擇。

新驛煤礦井下洗選及充填系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)項(xiàng)目，是提高礦井生產(chǎn)能力的有效途徑。該項(xiàng)目需建設(shè)一套完整的井下洗選及充填系統(tǒng)，井下洗選工程需在井下掘進(jìn)井巷工程803m，兩個(gè)矸石倉(cāng)、兩個(gè)塊煤倉(cāng)；井下充填工程需在井下掘進(jìn)施工巷道約1500m，一個(gè)矸石倉(cāng)。引進(jìn)一套原煤滾動(dòng)篩、兩臺(tái)對(duì)輥式破碎機(jī)、一部手選膠帶輸送機(jī)、五部傳送膠帶輸送機(jī)、一部拋?lái)窓C(jī)，研制一部大傾角矸石膠帶輸送機(jī)。

2 基本原理及原理說(shuō)明圖

2.1 井下原煤洗選系統(tǒng)

我礦原煤由南翼大皮帶、北翼大皮帶進(jìn)入主井煤倉(cāng)，在主井煤倉(cāng)安裝可切換的漏煤斗，原煤可以直接落入主井煤倉(cāng)，也可以通過(guò)滾盤(pán)篩選，顆粒直徑小于50mm的落入煤倉(cāng)，大于50mm的上洗選硐室的手選皮帶，手選出大塊的矸石進(jìn)入矸石倉(cāng)，手選皮帶上的粗選塊煤運(yùn)輸?shù)絼?dòng)篩跳汰機(jī)進(jìn)行精選，洗選出的精煤由膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)綁K煤倉(cāng)，洗選出的矸石經(jīng)過(guò)膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)巾肥瘋}(cāng)，洗選過(guò)程產(chǎn)生的煤泥水，經(jīng)過(guò)濃縮池溢流，清水進(jìn)入循環(huán)池繼續(xù)循環(huán)使用，濃縮池底的污泥由污泥泵排到壓濾機(jī)進(jìn)行壓泥，泥餅由膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸至原煤運(yùn)輸系統(tǒng)即返回原煤倉(cāng)。

針對(duì)我礦原煤煤質(zhì)差、含矸量高這一特點(diǎn)，本工藝分四級(jí)篩選，最大限度的篩除原煤中的矸石等雜質(zhì)，一級(jí)篩選用的是齒輥式滾盤(pán)篩，特點(diǎn)是運(yùn)輸效率高、零震動(dòng)、易維護(hù)、能耗低；二級(jí)篩選用的是手選皮帶輸送機(jī)，主要靠人工挑選塊煤中尺寸比較大的矸石，大塊矸石選出，減輕下一級(jí)篩選負(fù)荷及設(shè)備磨損度，特點(diǎn)是可靠性高、機(jī)動(dòng)性高；三級(jí)篩選用的是井下機(jī)械動(dòng)篩跳汰機(jī)，特點(diǎn)是效率高、篩分精度高；四級(jí)篩選用的是井下高頻篩，作為最后一級(jí)篩選，主要是去除煤泥水中的煤泥，便于水的循環(huán)利用，既節(jié)約用水又保護(hù)循環(huán)水泵。對(duì)于選出的矸石，由破碎機(jī)進(jìn)行破碎，破碎后進(jìn)入矸石倉(cāng)，以備充填用，而經(jīng)過(guò)動(dòng)篩跳汰機(jī)選出的矸石，可以直接進(jìn)入矸石倉(cāng)，用于充填。

2.2 井下矸石充填系統(tǒng)

井下充填所用矸石主要來(lái)源于兩個(gè)方面。一是井下洗選系統(tǒng)所分離出來(lái)的矸石通過(guò)膠帶輸送機(jī)輸送到井下矸石倉(cāng)；二是井上中介洗煤廠洗出的矸石及原有矸石山堆積的矸石通過(guò)地面直投孔直接投送到井下矸石倉(cāng)；三是井下全巖掘進(jìn)工作面和綜采工作面過(guò)斷層期間所出的矸石由井下矸石倉(cāng)集中儲(chǔ)存、運(yùn)輸，經(jīng)過(guò)井下原煤洗選系統(tǒng)調(diào)節(jié)后矸石通過(guò)手選皮帶直接進(jìn)入矸石倉(cāng)。

根據(jù)設(shè)計(jì)，充填工作面選用兩種方式進(jìn)行充填。一是煤層厚度在1.5～2.0m的工作面采用高檔普采單體支柱進(jìn)行充填或采用充填支架進(jìn)行充填；二是煤層厚度在大于2.0m的工作面采用充填支架進(jìn)行充填。

高檔普采單體支柱充填工作面采用見(jiàn)六充三頂板控頂方式進(jìn)行充填，即每推進(jìn)2.4m進(jìn)行一次矸石充填。工作面鋪設(shè)一部運(yùn)煤刮板輸送機(jī)、一部矸石充填刮板輸送機(jī)和一部拋?lái)窓C(jī)，運(yùn)煤刮板輸送機(jī)隨工作面推進(jìn)前移，矸石充填刮板輸送機(jī)隨充填縮短。依據(jù)充填量決定采煤量，確保充填與采煤連續(xù)化。

支架充填工作面，采煤機(jī)進(jìn)刀完成后，及時(shí)將支架后懸充填刮板輸送機(jī)順直。充填時(shí)，先開(kāi)動(dòng)充填刮板輸送機(jī)，再啟動(dòng)順槽內(nèi)的矸石充填系統(tǒng)輸送矸石，刮板輸送機(jī)的上鏈運(yùn)輸矸石，下鏈推平矸石。溜矸孔依次打開(kāi)，自下而上地進(jìn)行充填。采空區(qū)充填完成后，系統(tǒng)隨工作面煤機(jī)割煤及支架推移，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

2.3 原理圖（見(jiàn)下圖）

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該系統(tǒng)建成后，一是將大大提高主井提升的有效利用率，二是可以解放礦井村莊壓煤造成的呆滯煤量3035.6萬(wàn)t，礦井主井有效提升能力增加30萬(wàn)t/a，為礦井的可持續(xù)發(fā)展奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。矸石充填后可以大大減少地面塌陷面積，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。另外，還可實(shí)現(xiàn)矸石不升井，消滅地面矸石山。這樣可為礦井創(chuàng)造數(shù)億元的經(jīng)濟(jì)效益，緩和礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張局面，延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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