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        煤炭充填開采技術(shù)在東曲煤礦中的設(shè)計探究

        2019-06-06 02:39:56高文晉
        山東煤炭科技 2019年5期
        關(guān)鍵詞:支架系統(tǒng)

        高文晉

        (山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司東曲煤礦,山西 古交 030200)

        通過技術(shù)創(chuàng)新尋求一種綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的矸石處理方法,建立“地面洗選—井下回填”一體化協(xié)作系統(tǒng),建立地面矸石破碎、集控、運輸與井下采充作業(yè)一體化協(xié)作系統(tǒng)。實現(xiàn)矸石井下處理,減少固體廢棄物地面堆積對環(huán)境的污染破壞,改善礦區(qū)周邊生態(tài)與生活環(huán)境,創(chuàng)建地面不建矸石山、無矸石外排的生態(tài)開采示范礦井,為西山礦區(qū)類似條件礦井開采提供重要的前沿技術(shù)探索,開創(chuàng)西山礦區(qū)煤炭資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)和諧發(fā)展的新模式。

        1 東曲煤礦充填開采概況

        東曲煤礦作為西山煤電集團(tuán)公司所轄主力礦井之一,東曲礦每年產(chǎn)出矸石150萬t,包括初選大粒徑矸石30萬t,小粒徑洗矸120萬t。多年的矸石地面排放、堆積占用了大量土地,對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了較大影響,需付出的環(huán)境治理費用逐年遞增。當(dāng)前國家要求建設(shè)生態(tài)文明礦區(qū)的引導(dǎo)政策日漸明確,采用傳統(tǒng)的地面堆積處理矸石的方法難以持續(xù),因此迫切需要通過技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)一種綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的矸石井下處理方法,建立地面矸石破碎、集控、運輸與井下采充作業(yè)一體化協(xié)作系統(tǒng),實現(xiàn)矸石井下處理,減少固體廢棄物地面堆積對環(huán)境的污染破壞,改善礦區(qū)周邊生態(tài)與生活環(huán)境,創(chuàng)建地面不建矸石山、無矸石外排的生態(tài)開采示范礦井,為西山礦區(qū)類似條件礦井開采提供重要的前沿技術(shù)探索。

        為此根據(jù)公司要求,充填開采項目作為兩級集團(tuán)公司的重點工程,根據(jù)礦井銜接規(guī)劃及目前礦井現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)情況,八采區(qū)為上山開采且矸石運輸相對其他生產(chǎn)采區(qū)距離較近,因此把該采區(qū)作為矸石充填專設(shè)采區(qū)較合適??紤]6~8年長遠(yuǎn)規(guī)劃,將八采區(qū)作為矸石充填專設(shè)采區(qū),擔(dān)負(fù)全礦矸石井下處置任務(wù)。

        2 充填開采關(guān)鍵性技術(shù)

        將地面洗煤廠矸石經(jīng)排矸斜井、高抽運輸巷、矸石充填工作面軌道順槽運至工作面,轉(zhuǎn)載至充填支架回填采空區(qū)。東曲礦充填目的是以處理矸石為主,結(jié)合礦實際條件,充填系統(tǒng)、技術(shù)、裝備只包括:地面矸石破碎運輸系統(tǒng)、井下矸石皮帶運輸系統(tǒng)、綜采充填工藝、留巷技術(shù)、充填液壓支架、充填刮板輸送機(jī)。

        3 工作面充填系統(tǒng)簡介

        工作面充填工藝:割煤機(jī)采過一段距離后,開始充填工作,充填工藝流程具體工序如下:

        矸石充填作業(yè)緊隨采煤作業(yè)進(jìn)行,通過綜采工作面充填設(shè)備,進(jìn)行采空區(qū)充填。矸石面的充填工作主要靠支架下方(靠近采空區(qū)側(cè))刮板輸送機(jī)和推壓機(jī)共同完成矸石充密充實作業(yè)。東曲煤礦矸石主要來源于地面洗煤廠、開拓巷道所產(chǎn)生的矸石,通過返矸通道運輸至充填工作面返矸皮帶。

        (1)工作面每班按照正規(guī)循環(huán)割煤(循環(huán)進(jìn)尺0.8m),采煤機(jī)割過5架后推移支架一個步距,隨后檢查支架液壓系統(tǒng)及后運輸機(jī)設(shè)備完整情況,準(zhǔn)備開始充填工作;(2)開機(jī)前首先啟動工作面充填刮板輸送機(jī),然后啟動返矸皮帶機(jī);(3)充填工作面充填作業(yè)由機(jī)頭向機(jī)尾方向依次充填,因為以采煤機(jī)采過5個支架為一個步距,所以打開充填刮板輸送機(jī)機(jī)尾第5個卸料孔為一個步距,先對5個支架采區(qū)區(qū)域進(jìn)行矸石充填。充填過程為:第一個卸料孔對應(yīng)采空區(qū)后方,充填物料與充填運輸機(jī)齊平后關(guān)閉第一個卸料孔,依次類推重復(fù)上述過程,將采空區(qū)充實填滿;(4)最后關(guān)閉所有卸料孔,對機(jī)頭部分進(jìn)行充填,結(jié)束第一輪充填工作,開始第二輪充填工作。具體充填工序見圖1及工藝流程圖2、3所示。

        圖1 充填作業(yè)工序

        圖2 矸石第一充填階段傾向剖面圖

        4 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析

        4.1 實現(xiàn)充填投入資金

        工程總造價:20634.61萬元。其中礦建:2915.83萬元,土建:1702.19萬元,設(shè)備:10768.28萬元,材料及安裝:2757.92萬元,其他費用:925.56萬元,工程預(yù)備費:1349.93萬元。

        4.2 矸石充填系統(tǒng)運行成本及經(jīng)濟(jì)效益

        東曲煤礦設(shè)計成本估算,主要根據(jù)礦井實地調(diào)查資料并結(jié)合礦井充填設(shè)計的返矸,對礦井采掘開銜接、巷道布置特點及地面設(shè)施等各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)所消耗的人工、材料、電力等,按煤規(guī)字(1996)第501號文頒《煤炭工業(yè)建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)》中關(guān)于原煤成本估算的具體規(guī)定,估算正常年份原煤生產(chǎn)單位成本為32.66元/t,矸石充填總成本40.08元/t,經(jīng)營成本17.89元/t,具體詳見表1。

        圖3 矸石第二充填階段傾向剖面圖

        表1 單位成本估算

        正常年份,矸石產(chǎn)生量按150萬t計算,原排矸系統(tǒng)直接和間接產(chǎn)生成本為7819萬元,原矸石排放產(chǎn)生單位成本為46.24元/t,矸石系統(tǒng)改造后采用矸石充填直接和間接產(chǎn)生成本為6013萬元,每年可減少成本支出1905萬元。

        5 結(jié)論

        5.1 經(jīng)濟(jì)效益

        本項目建設(shè)條件優(yōu)越,技術(shù)上合理可行,同時項目能有效地降低成本,進(jìn)而提高了企業(yè)的盈利能力,在財務(wù)上可以接受,在經(jīng)濟(jì)上也合理可行。

        5.2 社會效益

        通過技術(shù)創(chuàng)新建立綠色、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的矸石井下處理系統(tǒng),將為東曲礦帶來以下社會效益:

        (1)礦井實現(xiàn)洗矸、選矸井下處理,保障礦井正常生產(chǎn)接續(xù),改善礦區(qū)周邊生態(tài)與生存環(huán)境。煤炭生產(chǎn)中伴隨著大量的矸石排放,排放的矸石對地面生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞,主要表現(xiàn)為占用土地資源、污染生態(tài)環(huán)境、危害土地資源。當(dāng)前環(huán)保政策趨嚴(yán),該項技術(shù)的成功實施,不僅可保障礦井正常生產(chǎn)接續(xù),還可解決矸石帶來的一系列危害,提高礦區(qū)生存與生活環(huán)境。

        (2)為解決礦井矸石綠色處理和“三下”壓煤問題提供技術(shù)借鑒。提前布局矸石充填開采系統(tǒng),不僅對東曲礦具有極大的現(xiàn)實意義,而且對整個西山公司矸石綠色處理及將來“三下”開采提供借鑒,甚至為山西省各礦區(qū)存在同樣問題的礦山企業(yè)提供了一條新的技術(shù)途徑,具有廣闊的應(yīng)用前景。

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