膏體充填開采項目簡介

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1、淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司岱莊煤礦建筑物下矸石膏體充填開采項目簡介淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司岱莊煤礦二〇一〇年九月二十一日23前言2007年以來，岱莊煤礦面對資源嚴(yán)重匱乏的局面，牢固樹立“資源有限，創(chuàng)新無限”的理念，立足礦井實際，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，創(chuàng)新開采工藝，大力實施矸石膏體充填綠色開采技術(shù)，成功地實現(xiàn)了村莊條帶煤柱的二次回采，為延長礦井服務(wù)年限提供了資源保障，為企業(yè)穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展積蓄了后勁。一、項目背景岱莊煤礦是淄礦集團(tuán)在濟(jì)（寧）北礦區(qū)建設(shè)的第二對現(xiàn)代化大型礦井，地處濟(jì)寧市城北城鄉(xiāng)結(jié)合部，礦井開采范圍內(nèi)地面分布有3個鎮(zhèn)78個自然村，1.3萬多戶，5萬多人口，村

2、莊壓煤量高達(dá)80%。自礦井移交生產(chǎn)管理以來，村莊壓煤一直采用傳統(tǒng)的條帶開采技術(shù)，資源回收率不足47%；隨著濟(jì)寧市城區(qū)建設(shè)的加速及村莊的擴(kuò)展，礦井壓煤量與日俱增，可采儲量銳減，資源面臨枯竭。截至目前，岱莊煤礦已形成條帶煤柱53個，遺留條帶煤柱呆滯儲量累計達(dá)到900萬t。同時，經(jīng)過礦井十多年的開采，地面形成了一座近120萬m3的矸石山，矸石的堆放不僅占用土地，而且對周圍環(huán)境會造成不同程度的影響。為此，岱莊煤礦提出了“建筑物下矸石膏體充填置換開采”研究課題，與中國礦業(yè)大學(xué)（徐州）和徐州中礦大貝克福爾科技有限公司合作，進(jìn)行了建筑物下矸石膏體充填開采技術(shù)研究。二、矸

3、石膏體充填開采技術(shù)應(yīng)用情況岱莊煤礦矸石膏體充填開采項目于2008年1月由中國礦業(yè)大學(xué)、徐州中礦大貝克福爾科技有限公司和岱莊煤礦完成了23項目可行性研究報告和初步設(shè)計。經(jīng)專家論證后組織實施。項目總投資概算為9551.0萬元，截止目前，實際完成投資10625萬元。（一）充填原理項目主要是建立一套以煤矸石、電廠粉煤灰為主要集料的膏體充填系統(tǒng)，在遺留條帶煤柱回采工作面面后，將煤矸石、粉煤灰、膠結(jié)料等固體廢物制作成漿體，從地面通過充填泵經(jīng)鉆孔和管路充填到回采工作面面后采空區(qū)，凝固后形成以矸石膏體充填體為主的覆巖支撐體系，使地表變形始終保持在建（構(gòu)）筑物安全的允許范圍

4、內(nèi)，解決地表下沉問題，實現(xiàn)不遷村回收村莊條帶煤柱的目的。（二）充填材料矸石膏體充填使用的材料是破碎煤矸石、電廠粉煤灰、膠結(jié)料（如水泥）和礦井水等。（三）充填系統(tǒng)矸石膏體充填系統(tǒng)主要由矸石破碎倉儲系統(tǒng)、膏體攪拌制備系統(tǒng)、膏體泵送系統(tǒng)、工作面采煤及隔離充填系統(tǒng)四個子系統(tǒng)組成。（四）充填設(shè)備及設(shè)施1.矸石破碎倉儲系統(tǒng)：主要由前裝機(jī)、板式給料機(jī)、鄂式破碎機(jī)、矸石分級篩、手選皮帶、高細(xì)破碎機(jī)、振動除雜篩、袋式除塵器、除鐵器、膠帶輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)和23矸石成品料倉等設(shè)備及設(shè)施構(gòu)成。2.膏體攪拌制備系統(tǒng)：主要由間隙式強(qiáng)制雙臥軸混凝土攪拌機(jī)、傾斜皮帶輸送機(jī)、煤矸石倉、膠

5、結(jié)料倉、粉煤灰倉、膠結(jié)料螺旋給料機(jī)、粉煤灰螺旋給料機(jī)、供水泵、稱量斗和收塵袋等設(shè)備及設(shè)施構(gòu)成。3.膏體泵送系統(tǒng)：主要由充填泵、料漿緩沖斗、充填管及其配件、管道壓氣清洗組件和沉淀池等設(shè)備及設(shè)施構(gòu)成。4.工作面采煤及隔離充填系統(tǒng)：主要由充填液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、膠帶輸送機(jī)和輔助隔離設(shè)施構(gòu)成。地面充填工藝系統(tǒng)的監(jiān)測與控制實現(xiàn)了無人值守自動化控制，主要設(shè)備有控制柜、動力柜、計算機(jī)（工藝流程控制程序和設(shè)備工作控制程序）、傳感器和攝像頭構(gòu)成。圖1地面自動化控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖（五）充填工藝流程23充填工藝流程是一個先將矸石破碎加工，然后把矸石、電廠粉煤灰、膠結(jié)料

6、和礦井水等物料按比例混合攪拌制成膏體漿液，再通過充填泵把膏體漿液輸送到井下充填工作面，充填由液壓充填支架和輔助隔離措施形成的封閉采空區(qū)空間的過程（充填工藝的流程如圖2所示），整個過程分為矸石破碎、配比攪拌、管道泵送和充填體構(gòu)筑等四個基本環(huán)節(jié)。圖2岱莊煤礦矸石膏體充填工藝流程網(wǎng)絡(luò)圖23圖3岱莊煤礦矸石膏體充填工藝流程系統(tǒng)圖（六）生產(chǎn)效率及開采成本1.生產(chǎn)效率2010年1月，第一個膏體充填工作面進(jìn)行工業(yè)性充填試驗。截止到2010年8月31日，已安全充填回采村莊條帶煤柱23167.8m，累計充填膏體4.9萬m3，置換出原煤6.6萬t，消耗矸石1.8萬m3。經(jīng)過近

7、半年的摸索試驗，現(xiàn)已達(dá)到熟練階段；自下半年開始，在膏體充填隊編制僅72人的情況下，月單產(chǎn)已達(dá)到1.5萬t以上。三、充填效果分析在矸石膏體充填開采過程中，工作面面后采空區(qū)充填接頂率達(dá)到了95%以上，面后充填區(qū)頂?shù)装遄畲笠平績H為11mm，工作面及超前段均無礦壓顯現(xiàn)，地表巖移觀測站采集數(shù)據(jù)變化很小，地面建筑物損害甚微，達(dá)到了預(yù)期保護(hù)效果。四、關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點（一）為確保膏體泵送性能的可靠性，我們先后進(jìn)行了200多次配比實驗，優(yōu)化改進(jìn)了骨料粒度、材料配比參數(shù)，使膏體料漿質(zhì)量濃度達(dá)到70%以上，泌水率控制在3%以內(nèi)，料漿基本不沉淀、不泌水、不離析，穩(wěn)定性強(qiáng)，可泵送

8、性能好，充填密實程度高，充填體壓縮率低，安全有保證。（二）自主研制