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        淺談煤礦“采、選、充、留”連續(xù)開采工藝系統(tǒng)

        2021-11-09 07:58:36
        山東煤炭科技 2021年10期
        關(guān)鍵詞:排矸矸石篩分

        楊 明

        (冀中能源股份有限公司邢東礦,河北 邢臺 054000)

        1 礦井概況

        邢東礦地處邢臺市市郊,地理位置決定了礦井周邊不能建設(shè)矸石山。由于礦井地面村莊密集,建下壓煤占全礦儲量的87%以上??量痰拈_采條件使得邢東礦自建礦開始便研究應(yīng)用矸石井下充填開采技術(shù)。隨著建下開采技術(shù)的發(fā)展,邢東礦經(jīng)過多年的研究實踐,逐步形成了完善的“采、選、充、留”一體化的開采系統(tǒng)。在工作面回采過程中,通過研究有效的巷旁散料充填體成型技術(shù),將現(xiàn)工作面的運料運矸巷道沿充填體保留下來,作為下一個工作面的運輸巷使用,大大提高工作面回采效率的同時,實現(xiàn)了采煤、排矸、充填、留巷連續(xù)化充填開采[1-6]。

        2 采選充一體化開采工藝

        2.1 原煤篩分與跳汰排矸工藝流程

        井下跳汰排矸系統(tǒng)作用是將塊煤中矸石排出。井下主暗斜井一部皮帶上的原煤經(jīng)除鐵器除鐵后進(jìn)入正弦篩進(jìn)行預(yù)篩分,篩下物為30 mm 以下粒徑,直接進(jìn)入末煤倉,篩上30~200 mm 原煤進(jìn)入塊煤皮帶井塊煤倉存儲、轉(zhuǎn)載后,進(jìn)入跳汰系統(tǒng)進(jìn)行煤矸分離,產(chǎn)生矸石和精煤分別經(jīng)鏈斗提升脫水機轉(zhuǎn)載至矸石倉和精煤倉。精煤通過煤炭運輸系統(tǒng)提升到地面,矸石倉矸石通過矸石充填系統(tǒng)運輸至矸石充填工作面進(jìn)行充填。原煤篩分及跳汰排矸工藝流程如圖1。

        圖1 原煤篩分及跳汰排矸工藝流程圖

        2.2 跳汰排矸設(shè)備選型

        正弦篩:型號為ZS1.3-22/10,有3 個篩面,篩面為傾斜布置,利用多軸同向等速旋轉(zhuǎn)推動物料沿篩面運動,額定處理能力600 t/h,最大進(jìn)料粒度≤500 mm,篩下物粒度0~30 mm,篩分效率可達(dá)95%。正弦篩煤篩不堵煤、不卡塞,有較高的篩分效率;整體具有良好的密封性,運行時不會有煤塵外溢;采用清掃裝置,以防止篩軸粘煤;有足夠的強度和剛度,不會有變形和斷裂現(xiàn)象。正弦篩如圖2。

        圖2 正弦篩現(xiàn)場應(yīng)用圖

        一級破碎機:型號為PELM980/2000,處理能力可達(dá)200 t/h,入料粒度700 mm,出料粒度300 mm。

        二級破碎機:型號為SSC800,處理能力可達(dá)200 t/h,入料粒度700 mm,出料粒度200 mm。

        跳汰機:型號為SKT-5,入洗物料30~200 mm塊原煤,處理能力為200~250 t/h,跳汰機采用水介質(zhì)重力分選,根據(jù)物料密度不同實現(xiàn)輕重物料分離,具有能耗低、效率高、處理量大的優(yōu)點。跳汰機現(xiàn)場應(yīng)用如圖3。

        圖3 跳汰機現(xiàn)場應(yīng)用圖

        鏈斗機:寬800 mm,長20 m,最大速度0.39 m/s,最大處理能力220 t/h。鏈斗機各節(jié)段有適宜弧度,可以根據(jù)井下巷道的實際情況調(diào)整,鏈斗機設(shè)計成彎曲形狀,最大程度節(jié)約井下空間。鏈斗機現(xiàn)場工作如圖4。

        圖4 異形鏈斗機現(xiàn)場應(yīng)用圖

        2.3 采選充一體化工藝

        礦井原煤通過跳汰排矸系統(tǒng)后,排出的矸石經(jīng)過-760 運矸皮帶進(jìn)入1100 運矸系統(tǒng)及1300 運矸系統(tǒng),再經(jīng)工作面運矸皮帶進(jìn)入工作面采空區(qū)充填,形成了井下“采煤→洗選→充填→采煤”的閉合循環(huán)系統(tǒng)。

        回采充填系統(tǒng)包括ZC5160/29/48D 型掩護(hù)式液壓支架、ZT9400/30/50D 型端頭支架、MG500/1140WD 型采煤機及SGZ800/200 充填刮板機等設(shè)備,充填能力可達(dá)500 t/h。整套系統(tǒng)通過運矸皮帶將矸石輸送至工作面支架后部SGZ800/200充填刮板機,通過卸料孔將矸石卸載至采空區(qū),然后通過搗實機構(gòu)將矸石充分搗實并完全接頂,待支架后方空間全部充填滿并搗實后,再進(jìn)行下一刀割煤工序。割煤與移架、推溜、充填順序進(jìn)行。

        3 沿充留巷開采工藝

        通過研究有效的巷旁散料充填體成型技術(shù),將現(xiàn)工作面的運料運矸巷道沿充填體保留下來,作為下一個工作面的運輸巷使用,每個工作面可以少掘進(jìn)一條巷道,大大提高工作面掘進(jìn)效率。采用專門的沿充留巷支架,不占用工作面內(nèi)正常支架空間,對巷旁充填體注漿,將散體改性為膠結(jié)性較好的固體材料,形成穩(wěn)定的巷道壁,如圖5。

        圖5 沿充留巷工藝示意圖

        傳統(tǒng)沿空留巷通過切頂卸壓來控制圍巖穩(wěn)定性(圖6),沿充留巷圍巖控制機理為護(hù)頂控壓(圖7),因此充填體不需要很高的強度,留巷工藝簡便,且留巷成本低。

        圖6 沿空留巷圍巖控制

        圖7 沿充留巷圍巖控制

        4 結(jié)論

        煤礦“采、選、充、留”連續(xù)開采系統(tǒng)的建立,解決了礦井可采資源緊張、建下壓煤多無法采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行回采的技術(shù)難題。這一高效全面的充填體系在有效控制地表變形沉陷量的同時,對于生產(chǎn)安全也有很大的幫助。該工藝技術(shù)具有良好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益,對于解決我國煤礦存在的大量建下壓煤問題具有重大的推廣應(yīng)用價值。

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