安全高效高回收率綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)課件

1、二OO八年十二月冀中能源金牛能源股份有限公司中國(guó)礦業(yè)大學(xué)金牛能源股份有限公司邢臺(tái)礦安全高效高回收率綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)第1頁(yè)，共35頁(yè)。匯 報(bào) 提 綱1 充填采煤基本原理2 立項(xiàng)的工程背景3 充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置矸石與粉煤灰充填材料基本特性5 矸石與粉煤灰投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)6 關(guān)鍵設(shè)備的研制7 采場(chǎng)礦壓與覆巖移動(dòng)規(guī)律8 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益9 主要結(jié)論第2頁(yè)，共35頁(yè)。圖1自夯式充填開(kāi)采液壓支架夯實(shí)原理圖第3頁(yè)，共35頁(yè)。圖2 充填采煤技術(shù)框架圖1.2 矸石與粉煤灰充填采煤系統(tǒng)1 充填采煤基本原理第4頁(yè)，共35頁(yè)。圖3 充填采煤系統(tǒng)布置1 充填采煤基本原理第5頁(yè)，共35頁(yè)。項(xiàng)目“安全高

2、效高回收率綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)”錄像 包括內(nèi)容： （1）立項(xiàng)背景 （2）充填開(kāi)采井上下系統(tǒng) （3）主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)1 充填采煤基本原理第6頁(yè)，共35頁(yè)。（1）矸石與粉煤灰充填開(kāi)采投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）矸石與粉煤灰自夯式充填開(kāi)采液壓支架研制（3）矸石與粉煤灰充填開(kāi)采輸送機(jī)設(shè)計(jì)（4）矸石與粉煤灰充填開(kāi)采工藝設(shè)計(jì)（5）采空區(qū)充填率與地表沉陷控制1.3 充填采煤關(guān)鍵技術(shù)1 充填采煤基本原理第7頁(yè)，共35頁(yè)。2.1 建筑物下采煤技術(shù)2.2 邢臺(tái)礦建下壓煤概況2 立項(xiàng)的工程背景2 立項(xiàng)的工程背景第8頁(yè)，共35頁(yè)。（1）遷村開(kāi)采（2）條帶開(kāi)采（3）傳統(tǒng)充填開(kāi)采（4）離層帶注漿開(kāi)采2.1 建筑物下采煤技術(shù)2 立項(xiàng)

3、的工程背景第9頁(yè)，共35頁(yè)。固體充填材料： 矸石： 地面矸石山占地：4.6萬(wàn)m2 矸石量： 380萬(wàn)m3 選煤廠洗矸： 30萬(wàn)m3/a 粉煤灰： 自備矸石電廠： 37萬(wàn)m3/a2.2 邢臺(tái)礦建下壓煤概況煤炭?jī)?chǔ)量：剩余可采儲(chǔ)量：2327.9萬(wàn)t 建下壓煤：5823萬(wàn)t2 立項(xiàng)的工程背景第10頁(yè)，共35頁(yè)。3.1 地質(zhì)采礦條件3.2 采區(qū)巷道布置 充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件 及采區(qū)巷道布置3充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置第11頁(yè)，共35頁(yè)。主采煤層：2#煤層煤層埋深：295335m，平均約為320m煤層厚度：5.79m，分層開(kāi)采, 上分層2.79m、下分層3.0m煤層傾角: 710，平均傾角9煤層瓦

4、斯：絕對(duì)涌出量為0.2 m3/min 相對(duì)涌出量為0.02 m3/t3.1 地質(zhì)采礦條件3充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置第12頁(yè)，共35頁(yè)。圖4 充填開(kāi)采區(qū)域柱狀圖3充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置第13頁(yè)，共35頁(yè)。 試驗(yàn)區(qū)域位于邢臺(tái)礦工業(yè)廣場(chǎng)西北部，有以下建（構(gòu)）筑物：礦區(qū)專用鐵路線和南三環(huán)公路；礦機(jī)修廠電器車(chē)間、礦標(biāo)宿樓、機(jī)修車(chē)間、地面注漿站。試驗(yàn)區(qū)域地表建筑物狀況：3充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置第14頁(yè)，共35頁(yè)。圖5 地表建（構(gòu)）筑物分布狀況3充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置第15頁(yè)，共35頁(yè)。工作面名稱：7606充填開(kāi)采面工作面傾斜長(zhǎng)度：50 m工作面推進(jìn)長(zhǎng)度：460

5、 m設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量：10.81 萬(wàn)t3.2 采區(qū)巷道布置3充填開(kāi)采地質(zhì)采礦條件及采區(qū)巷道布置第16頁(yè)，共35頁(yè)。表1矸石與粉煤灰試驗(yàn)配比方案4 矸石與粉煤灰充填材料基本特性4.1 矸石與粉煤灰充填材料的力學(xué)特性4 矸石與粉煤灰充填材料基本特性第17頁(yè)，共35頁(yè)。圖6 不同配比條件下充填材料壓實(shí)度與壓實(shí)力的變化關(guān)系4 矸石與粉煤灰充填材料基本特性第18頁(yè)，共35頁(yè)。圖7 矸石與粉煤灰配比1:0.6的壓實(shí)曲線4 矸石與粉煤灰充填材料基本特性第19頁(yè)，共35頁(yè)。圖8 現(xiàn)場(chǎng)充填材料（1:0.3）壓實(shí)度隨壓實(shí)曲線4.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)充填材料基本特性測(cè)試4 矸石與粉煤灰充填材料基本特性第20頁(yè)，共35頁(yè)。 結(jié)論

6、：（a）總變形量：11.5。包括壓實(shí)階段變形：8.7；流變：2.8。（b）煤與充填材料的質(zhì)量比：1：0.83。圖9 現(xiàn)場(chǎng)充填材料的時(shí)間相關(guān)特性4 矸石與粉煤灰充填材料基本特性第21頁(yè)，共35頁(yè)。表2 投料井設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)5 矸石與粉煤灰投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)投料井技術(shù)參數(shù)參 數(shù) 項(xiàng) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 項(xiàng) 參 數(shù) 值 投料井井深/m 350 儲(chǔ)料倉(cāng)直徑/m 4 投料井高度/m 300 投料井直徑/m 0.486 儲(chǔ)料倉(cāng)高度/m 50 5 矸石與粉煤灰投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)第22頁(yè)，共35頁(yè)。投料系統(tǒng)工藝流程5 矸石與粉煤灰投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)第23頁(yè)，共35頁(yè)。投料系統(tǒng)設(shè)備布置5 矸石與粉煤灰投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)第24頁(yè)，共35頁(yè)

7、。投料系統(tǒng)緩沖裝置5 矸石與粉煤灰投料系統(tǒng)設(shè)計(jì)第25頁(yè)，共35頁(yè)。（1）設(shè)計(jì)要求（a）自夯式充填液壓支架后部必須提供可供充填機(jī) 構(gòu)工作所需的空間；（b）充填液壓支架尾梁必須有足夠的強(qiáng)度；（c）需要安設(shè)可調(diào)整充填開(kāi)采輸運(yùn)機(jī)高度的設(shè)備；（d）需要在支架尾梁下部設(shè)計(jì)滑道；（e）需要設(shè)計(jì)夯實(shí)機(jī)構(gòu)將充填料推壓夯實(shí)；（f）自夯式充填液壓支架的足夠的穩(wěn)定性。6 關(guān)鍵設(shè)備的研制6.1 自夯式充填開(kāi)采液壓支架6 關(guān)鍵設(shè)備的研制第26頁(yè)，共35頁(yè)。（1）設(shè)計(jì)要求（a）要滿足工作面正常生產(chǎn)時(shí)對(duì)充填料運(yùn)輸量的要求（b）設(shè)計(jì)落料量大且均勻的卸料孔形狀及合理間距（c）充填開(kāi)采輸送機(jī)各部件應(yīng)連接可靠，重量輕（d）充填開(kāi)采輸

8、送機(jī)應(yīng)有足夠的彎曲度（e）充填開(kāi)采輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性要高6.2 充填開(kāi)采輸送機(jī)6 關(guān)鍵設(shè)備的研制第27頁(yè)，共35頁(yè)。（2）充填開(kāi)采輸送機(jī)a. 充填開(kāi)采輸送機(jī)卸料孔整體布置圖b.卸料孔局部放大圖6 關(guān)鍵設(shè)備的研制第28頁(yè)，共35頁(yè)。圖12 自移式矸石與粉煤灰轉(zhuǎn)載設(shè)備結(jié)構(gòu)原理示意圖6.3 自移式矸石與粉煤灰轉(zhuǎn)載設(shè)備6 關(guān)鍵設(shè)備的研制第29頁(yè)，共35頁(yè)。（2）地表變形觀測(cè)預(yù)計(jì)結(jié)果7 采場(chǎng)礦壓與覆巖移動(dòng)規(guī)律開(kāi)采方式開(kāi)采狀態(tài)下沉（mm）傾斜（mm/m）水平變形（mm/m）水平移動(dòng)（mm）曲率（mm/m2）垮落開(kāi)采開(kāi)采一分層2272.22.4880.07開(kāi)采一、二分層4824.94.81830.1充填開(kāi)采

9、開(kāi)采一分層520.50.6200.02開(kāi)采一、二分層1131.11.2430.03實(shí)測(cè)開(kāi)采一分層16第30頁(yè)，共35頁(yè)。實(shí)測(cè)結(jié)果 從工作面開(kāi)切眼開(kāi)始進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，礦用鐵路沿線最大下沉值為16 mm，位于7606充填工作面東側(cè)水平距離約37 m處，沿南外環(huán)公路的觀測(cè)線沒(méi)有任何下沉變化。因此，7606充填開(kāi)采工作面的開(kāi)采基本上還沒(méi)有影響到地表的建筑和設(shè)施。7 采場(chǎng)礦壓與覆巖移動(dòng)規(guī)律第31頁(yè)，共35頁(yè)。8 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益8.1 項(xiàng)目設(shè)備投入費(fèi)用項(xiàng)目設(shè)備名稱單位價(jià)格（萬(wàn)元）用 量（臺(tái)、套）服務(wù)煤量（萬(wàn)t）總投資（萬(wàn)元）噸煤成本（元/t）地面650皮帶輸送機(jī)60.61580.9560.60.104膠帶0

10、.028500m140.024給料機(jī)7.52150.026計(jì)量裝置19.8119.80.034粉煤灰運(yùn)輸車(chē)76.82153.60.264底架及框架16.7116.70.029投料孔相關(guān)控制設(shè)備和電源線以及設(shè)備安裝用附件161160.028鉆機(jī)351350.06投料567快速起閉器4.71580.954.70.008堵塞報(bào)警器501500.086緩沖裝置10011000.172井下650皮帶輸送機(jī)60.64242.40.417650膠帶0.0281470m41.20.07自夯式充填液壓支架12344080.702自移式轉(zhuǎn)載機(jī)681680.117充填開(kāi)采輸送機(jī)461460

11、.079礦壓監(jiān)測(cè)設(shè)備72.7172.70.125合計(jì)1415.73.9128 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益第32頁(yè)，共35頁(yè)。8.2 充填開(kāi)采工程費(fèi)用名稱單位價(jià)格/萬(wàn)元用 量總投資/萬(wàn)元服務(wù)煤炭/萬(wàn)t噸煤成本/元/t地面改造5050580.950.086鉆 孔1350m245580.950.422孔內(nèi)管0.301296m891200.742儲(chǔ)料倉(cāng)331個(gè)33580.950.057煤 巷0.3957m287.1580.950.494合計(jì)704.11.8018 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益第33頁(yè)，共35頁(yè)。8.3 其它費(fèi)用（1）增加工人費(fèi)用：17.8元/t （2）技術(shù)合作費(fèi)用：0.344元/t （3）地面變形補(bǔ)償費(fèi)用：3元/t綜上分析可知，因?yàn)槌涮铋_(kāi)采增加成本為：3.912+1.801