安全高效高回收率综合机械化固体充填采煤技术.ppt

汇汇 报报 提提 纲纲1 充填采煤基本原理充填采煤基本原理2 立项的工程背景立项的工程背景3 充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置4矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性5 矸石与粉煤灰投料系统设计矸石与粉煤灰投料系统设计6 关键设备的研制关键设备的研制7 采场矿压与覆岩移动规律采场矿压与覆岩移动规律8 经济与社会效益经济与社会效益9 主要结论主要结论图图1自夯式充填开采液压支架夯实原理图自夯式充填开采液压支架夯实原理图图图2 充填采煤技充填采煤技术术框架框架图图1.2 矸石与粉煤灰充填采煤系统矸石与粉煤灰充填采煤系统1 充填采煤基本原理充填采煤基本原理图图3 充填采煤系充填采煤系统统布置布置1 充填采煤基本原理充填采煤基本原理项目项目“安全高效高回收率综合机安全高效高回收率综合机械化固体充填采煤技术械化固体充填采煤技术”录像录像 包括内容：包括内容：（1）立项背景）立项背景 （2）充填开采井上下系统）充填开采井上下系统 （3）主要创新点）主要创新点1 充填采煤基本原理充填采煤基本原理（1 1）矸石与粉煤灰充填开采投料系统设计）矸石与粉煤灰充填开采投料系统设计（2 2）矸石与粉煤灰自夯式充填开采液压支架研制）矸石与粉煤灰自夯式充填开采液压支架研制（3 3）矸石与粉煤灰充填开采输送机设计）矸石与粉煤灰充填开采输送机设计（4 4）矸石与粉煤灰充填开采工艺设计）矸石与粉煤灰充填开采工艺设计（5 5）采空区充填率与地表沉陷控制）采空区充填率与地表沉陷控制1.3 充填采煤关键技术充填采煤关键技术1 充填采煤基本原理充填采煤基本原理2.1 建筑物下采煤技术建筑物下采煤技术2.2 邢台矿建下压煤概况邢台矿建下压煤概况2 立项的工程背景立项的工程背景2 立项的工程背景立项的工程背景（1 1）迁村开采）迁村开采（2 2）条带开采）条带开采（3 3）传统充填开采）传统充填开采（4 4）离层带注浆开采）离层带注浆开采2.1 建筑物下采煤技术建筑物下采煤技术2 立项的工程背景立项的工程背景固体充填材料：矸石：地面矸石山占地：4.6万m2 矸石量：380万m3 选煤厂洗矸：30万m3/a 粉煤灰：自备矸石电厂：37万m3/a2.2 邢台矿建下压煤概况邢台矿建下压煤概况煤炭储量：剩余可采储量：2327.9万t 建下压煤：5823万t2 立项的工程背景立项的工程背景3.1 地质采矿条件地质采矿条件3.2 采区巷道布置采区巷道布置3 充填开采地质采矿条件充填开采地质采矿条件 及采区巷道布置及采区巷道布置3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置主采煤层：主采煤层：2 2#煤层煤层煤层埋深：煤层埋深：295295335m335m，平均约为，平均约为320m320m煤层厚度：煤层厚度：5.79m5.79m，分层开采，分层开采,上分层上分层2.79m2.79m、下分层、下分层3.0m3.0m煤层倾角煤层倾角:7:71010，平均倾角，平均倾角9 9煤层瓦斯：绝对涌出量为煤层瓦斯：绝对涌出量为0.2 m0.2 m3 3/min/min 相对涌出量为相对涌出量为0.02 m0.02 m3 3/t/t3.1 地质采矿条件地质采矿条件3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置图图4 充填开采区域柱状充填开采区域柱状图图3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置 试验区域位于邢台矿工业广场西北部，有以下试验区域位于邢台矿工业广场西北部，有以下建（构）筑物：建（构）筑物：矿区专用铁路线和南三环公路；矿区专用铁路线和南三环公路；矿机修厂电器车间、矿标宿楼、机修车间、地矿机修厂电器车间、矿标宿楼、机修车间、地面注浆站。面注浆站。v试验区域地表建筑物状况：试验区域地表建筑物状况：3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置图图5 地表建（构）筑物分布状况地表建（构）筑物分布状况3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置工作面名称：工作面名称：76067606充填开采面充填开采面工作面倾斜长度：工作面倾斜长度：50 m50 m工作面推进长度：工作面推进长度：460 m460 m设计可采储量：设计可采储量：10.81 10.81 万万t t3.2 采区巷道布置采区巷道布置3充填开采地质采矿条件及采区巷道布置充填开采地质采矿条件及采区巷道布置表表1矸石与粉煤灰矸石与粉煤灰试验试验配比方案配比方案4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性4.1 矸石与粉煤灰充填材料的力学特性矸石与粉煤灰充填材料的力学特性4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性图图6 不同配比条件下充填材料不同配比条件下充填材料压实压实度与度与压实压实力的力的变变化关系化关系4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性图图7 矸石与粉煤灰配比矸石与粉煤灰配比1:0.6的的压实压实曲曲线线4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性图图8 现场现场充填材料（充填材料（1:0.3）压实压实度随度随压实压实曲曲线线4.2 现场试验充填材料基本特性测试现场试验充填材料基本特性测试4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性 结论结论：（a）总变总变形量：形量：11.5。包括。包括压实阶压实阶段段变变形：形：8.7；流；流变变：2.8。（b）煤与充填材料的）煤与充填材料的质质量比：量比：1：0.83。图图9 现场现场充填材料的充填材料的时间时间相关特性相关特性4 矸石与粉煤灰充填材料基本特性矸石与粉煤灰充填材料基本特性表表2 投料井投料井设计设计相关参数相关参数5 矸石与粉煤灰投料系统设计矸石与粉煤灰投料系统设计v投料井技术参数投料井技术参数参参 数数 项项 参参 数数 值值 参参 数数 项项 参参 数数 值值 投料井井深/m 350 储料仓直径/m 4 投料井高度/m 300 投料井直径/m 0.486 储料仓高度/m 50 5 矸石与粉煤灰投料系统设计矸石与粉煤灰投料系统设计v投料系统工艺流程投料系统工艺流程5 矸石与粉煤灰投料系统设计矸石与粉煤灰投料系统设计v投料系统设备布置投料系统设备布置5 矸石与粉煤灰投料系统设计矸石与粉煤灰投料系统设计v投料系统缓冲装置投料系统缓冲装置5 矸石与粉煤灰投料系统设计矸石与粉煤灰投料系统设计（1 1）设计要求）设计要求（a a）自夯式充填液压支架后部必须提供可供充填机）自夯式充填液压支架后部必须提供可供充填机 构工作所需的空间；构工作所需的空间；（b b）充填液压支架尾梁必须有足够的强度；）充填液压支架尾梁必须有足够的强度；（c c）需要安设可调整充填开采输运机高度的设备；）需要安设可调整充填开采输运机高度的设备；（d d）需要在支架尾梁下部设计滑道；）需要在支架尾梁下部设计滑道；（e e）需要设计夯实机构将充填料推压夯实；）需要设计夯实机构将充填料推压夯实；（f f）自夯式充填液压支架的足够的稳定性。）自夯式充填液压支架的足够的稳定性。6 关键设备的研制关键设备的研制6.1 自夯式充填开采液压支架自夯式充填开采液压支架6 关键设备的研制关键设备的研制（1 1）设计要求）设计要求（a a）要满足工作面正常生产时对充填料运输量的要求）要满足工作面正常生产时对充填料运输量的要求（b b）设计落料量大且均匀的卸料孔形状及合理间距）设计落料量大且均匀的卸料孔形状及合理间距（c c）充填开采输送机各部件应连接可靠，重量轻）充填开采输送机各部件应连接可靠，重量轻（d d）充填开采输送机应有足够的弯曲度）充填开采输送机应有足够的弯曲度（e e）充填开采输送机运行的可靠性要高）充填开采输送机运行的可靠性要高6.2 充填开采输送机充填开采输送机6 关键设备的研制关键设备的研制（2 2）充填开采）充填开采输输送机送机a.充填开采输送机卸料孔整体布置图b.卸料孔局部放大图6 关键设备的研制关键设备的研制图12 自移式矸石与粉煤灰转载设备结构原理示意图6.3 自移式矸石与粉煤灰转载设备自移式矸石与粉煤灰转载设备6 关键设备的研制关键设备的研制（2）地表变形观测v预计结果预计结果7 采场矿压与覆岩移动规律采场矿压与覆岩移动规律开开采采方方式式开采状开采状态态下下沉沉（mm）倾倾斜斜（mm/m）水平水平变变形形（mm/m）水平移水平移动动（mm）曲率曲率（mm/m2）垮落开采开采一分层2272.22.4880.07开采一、二分层4824.94.81830.1充填开采开采一分层520.50.6200.02开采一、二分层1131.11.2430.03实测开采一分层16v实测结果实测结果 从从工工作作面面开开切切眼眼开开始始进进行行连连续续观观测测，矿矿用用铁铁路路沿沿线线最最大大下下沉沉值值为为16 mm，位位于于7606充充填填工工作作面面东东侧侧水水平平距距离离约约37 m处处，沿沿南南外外环环公公路路的的观观测测线线没没有有任任何何下下沉沉变变化化。因因此此，7606充充填填开开采采工工作作面面的的开开采采基基本本上上还还没没有有影影响响到到地地表表的的建建筑和设施。筑和设施。7 采场矿压与覆岩移动规律采场矿压与覆岩移动规律8 经济与社会效益经济与社会效益8.1 项目设备投入费用项目设备投入费用项项目目设备设备名称名称单单位价格位价格（万元）（万元）用用 量量（台、套）（台、套）服服务务煤量煤量（万（万t）总总投投资资（万元）（万元）吨煤成本吨煤成本（元（元/t）地面650皮带输送机60.61580.9560.60.104胶带0.028500m140.024给料机7.52150.026计量装置19.8119.80.034粉煤灰运输车76.82153.60.264底架及框架16.7116.70.029投料孔相关控制设备和电源线以及设备安装用附件161160.028钻机351350.06投料管18811201881.567快速起闭器4.71580.954.70.008堵塞报警器501500.086缓冲装置10011000.172井下650皮带输送机60.64242.40.417650胶带0.0281470m41.20.07自夯式充填液压支架12344080.702自移式转载机681680.117充填开采输送机461460.079矿压监测设备72.7172.70.125合计1415.73.9128 经济与社会效益经济与社会效益8.2 充填开采工程费用充填开采工程费用名称单位价格/万元用 量总投资/万元服务煤炭/万t吨煤成本/元/t地面改造5050580.950.086钻 孔1350m245580.950.422孔内管0.301296m891200.742储料仓331个33580.950.057煤 巷0.3957m287.1580.950.494合计704.11.8018 经济与社会效益经济与社会效益8.3 其它费用其它费用（1）增加工人费用：）增加工人费用：17.8元元/t（2）技术合作费用：）技术合作费用：0.344元元/t（3）地面变形补偿费用：）地面变形补偿费用：3元元/t综上分析可知，因为充填开采增加成本为：综上分析可知，因为充填开采增加成本为：3.912+1.801+17.8+0.344+3=26.857(3.912+1.801+17.8+0.344+3=26.857(元元/t)/t)。8 经济与社会效益经济与社会效益8.4 综合经济效益分析综合经济效益分析 充填试验区域：充填试验区域：采出煤炭量：采出煤炭量：580.95万万t；产生经济效益：；产生经济效益：43亿元。亿元。邢台矿：邢台矿：采出煤炭量：采出煤炭量：2000万万t；产生经济效益：产生经济效益：148亿元。亿元。河北金牛能源股份有限公司：河北金牛能源股份有限公司：采出煤炭量：采出煤炭量：2.5亿亿t；产生经济效益：产生经济效益：1850亿元。亿元。