煤礦井下巷道矸石充填技術(shù)研究與實現(xiàn)

1、科技創(chuàng)新 兗州煤業(yè)股份有限公司協(xié)辦 煤礦井下巷道矸石充填技術(shù)研究與實現(xiàn) 劉建功 趙慶彪 張文海 趙計生(河北金牛能源股份有限公司 , 河北省邢臺市 , 054000 摘 要 、研究 , 進行了矸石充填工程的整體規(guī)劃 、 設(shè)計 、 試驗 ,進行了改進 。關(guān)鍵詞 1 井下矸石處理技術(shù)的研究111 邢東礦井概況邢東礦井的地層賦存情況具有第四系沖積層 厚 、 埋藏深的特點 , 2#主采煤層埋深一般為 -650 -1250m ; 上部覆蓋的第四系沖積層較厚 , 210 320m , 基巖厚度為 440930m 。礦井主采煤層 為 2#煤 , 老頂屬二級頂 , 其來壓明顯 , 直接頂頂 板巖石為淺灰砂巖

2、, f =46, 中等穩(wěn)定 , 屬 級 。 由于開采深度大 , 地壓大 , 頂板易冒落 。 礦井 矸石主要為細砂巖 , 砂巖密度為 215t/m 3, 矸石密 度為 1156t/m 3, 矸石松散系數(shù) 116, 井上手選矸石 塊度一般為 300100mm ; 井下開拓矸石塊度最大 400mm , 一般為 150mm , 約含 20%矸泥 。邢東礦井在邢臺市三環(huán)以內(nèi) , 且地面均為基本 農(nóng)田 , 從環(huán)保型企業(yè)的發(fā)展趨勢及邢東礦井的實際 情況出發(fā) , 開始研究實施井下排放矸石 。 但到目前 為止 , 國內(nèi)外井下矸石充填工程還沒有成功的經(jīng)驗 可以借鑒 。 我們把工業(yè)廣場和先于村保護煤柱范圍 作為矸石

3、充填試驗區(qū)域 , 該區(qū)域位于 -760m 大巷 東側(cè) , 南鄰主副暗斜井 , 北鄰 F 21斷層 , 東面是邢 東礦井深部采區(qū) 。南北平均長 455m , 東西平均寬 680m , 面積 30194萬 m 2。 該區(qū)域煤層走向 N W29°N E2°, 傾向 N E , 2#煤層厚度 31623195m , 平均 3185m , 傾 角 10°, 煤 層 賦 存 深 度 842 975m 。 構(gòu)造簡單 , 煤層賦存穩(wěn)定 。根據(jù)試驗需要 , 掘進巷道設(shè)計尺寸為 415m ×315m , 斷面 15175m 2。 112 巷道不充填時地表影響分析如果按照充填

4、區(qū)內(nèi)不進行充填 , 巷道之間留設(shè) 3m 寬煤柱的情況下 , 模擬地表移動變形結(jié)果達到 級變形 , 地表變形極大特征值見表 1。表 1 地表移動 II 級變形極大特征值W/mm I/mm m -1U/mm E/mm m -1 12863107-2195625-650211-3185從模擬變形結(jié)果來看 , 采用不充填方案在建筑 物下實施巷式開采是不可行的 , 地表變形嚴重 , 地 面建筑物將會產(chǎn)生損壞 。113 井下矸石充填的研究11311 巷道初始充填率巷道充填剩余空間是普遍存在的 , 它與巷道傾 角 、 充填工藝有關(guān) 。邢東礦井規(guī)劃區(qū)內(nèi)煤層傾角 61513°, 平均 10°

5、。充填巷道沿偽俯斜布置 , 一 般 38°。 經(jīng)過觀測在變形的巷道中 , 矸石充填率 可達到 93%左右 , 也就是說 , 在變形的巷道中有 約 7%的空間屬于充填剩余空間 , 它在設(shè)計巷道斷 面中約占 610%左右 。11312 矸石密實度矸石的密實度與矸石巖性 、 粒度 、 含水率 、 充 填處理方式及時間 、 外部施壓環(huán)境等有關(guān) 。 邢東礦 井掘進矸石一般屬于砂巖或砂質(zhì)頁巖 , 其初始碎脹 系數(shù)一般為 11601180, 密實后殘余碎脹系數(shù)為 11101115。 在本充填試驗中 , 巷道的充填矸石粒 度一般為 20150mm 。若矸石自然堆積和自然密63中國煤炭第 31卷第 8

6、期 2005年 8月實 , 待巷道掘進達一定 (數(shù)量 程度時 , 沿空送巷 所留窄小煤皮在完全屈服狀態(tài)下 , 所充填的矸石在 頂板壓力作用下呈一種垂向壓縮密實狀態(tài) 。 根據(jù)各 礦區(qū)覆巖 、 地表觀測站實測資料 , 以及有關(guān)老空區(qū) 上方鉆孔巖芯資料 , 并結(jié)合破裂巖體碎漲 -密實規(guī)律 (參考礦山開采沉陷工程綜合分析 , 充填 矸石的密實度 與延續(xù)時間 T 過程具有下列關(guān)系 :=A -B ×ln (T 從式中可見 , 矸石充填后前幾年時間內(nèi)密實較 快 , 到十余年后密實速度明顯變緩慢 , 見圖 1 。圖 1 充填矸石的密實度與時間延續(xù)關(guān)系11313 充填率與巷道傾角的關(guān)系結(jié)合實際觀測矸石

7、充填后的堆積角 (安息角 約為 3641°, 經(jīng)模擬 , 利用現(xiàn)有充填工藝 , 巷道 充填率與巷道傾角關(guān)系如圖 2所示 。圖 2 充填率與巷道傾角關(guān)系從圖 2可以看出 , 在近似水平巷道的俯斜充填率約為 92%94%, 俯斜 13°的巷道充填率約為 98%。 總體而言 , 在緩傾斜煤層中 , 充填率與俯斜巷道傾 角有一定關(guān)系 , 但關(guān)系不大 , 因為前述觀測分析 中 , 巷道充填后的剩余空間僅有 610%左右 。 11314 充填方式對充填率的影響巷道中采出的是實體煤 , 充填的矸石是松散 的 , 如何把松散的矸石充滿整個巷道 、 怎樣提高密 實度與選擇充填方式密切相關(guān) ,

8、 在研究中采取了如 下措施 :(1 , 為 , 、快速充填 ; , 采用高壓注 , 以提高充實度 , 盡量減少地表 ; (3 為避免相鄰巷道掘進頂板應(yīng)力 過分集中 , 擾動已有巷道產(chǎn)生過量變形 , 影響實際 充填效果 , 實際掘進時應(yīng)選擇合理的巷道布局和掘 進 、 充填順序 ; (4 加強管理 , 加強巷道形變 、 充 填密實度 、 礦壓及地面觀測 , 當(dāng)開掘 58條巷道 后 , 建立地面觀測站 , 實施動態(tài) 、 長期觀測 。 114 地表影響分析根據(jù)前述分析結(jié)果 , 潛在空間的存在 , 是導(dǎo)致 覆巖移動的直接原因 。 也是本次微機模擬 、 評價地 表移 動 變 形 的 實 際 依 據(jù) 。地

9、表 沉 陷 預(yù) 計 采 用 PASSM 系統(tǒng) 。 在充填率 5612%的情況下 , 預(yù)計極大移動變形值 , 見表 2。 從表 2中可以看出 , 變形 都在 級之內(nèi) , 在邢東礦井的實際充填中遠遠超過5612%, 即變形大大小于表 2數(shù)據(jù) 。表 2 地表移動變形 I 級極大特征值充填率 /%W/mm I/mm m -1U/mmE/mm m -15612-487-11131116-246237-11456017232 充填方法的研究處理技術(shù)工藝流程的研究也就是充填方法的研 究是這項技術(shù)的關(guān)鍵 , 在對多種方案進行對比分析 后 , 確定了使用矸石充填輸送機直接充填和高壓泵 巷道注漿的充填方案 。 2

10、11 帶式輸送充填矸石礦車經(jīng)推車機推入翻車機 , 翻車機翻矸到 破碎機 , 破碎機把矸石破碎成粒徑小于 150mm 的 矸石存放到矸石倉 , 矸石倉下口安給料機 , 把矸放 到機尾驅(qū)動式 DSP -1010/650帶式輸送機上 , 650帶式輸送機把矸石運到充填點 , 通過帶式輸送充填 到巷道內(nèi) 。 粒徑小于 150mm 的矸石不存在竄倉問 題 , 同時考慮到大塊矸石堵放矸漏斗的情況 , 因此 把破碎機置于矸石倉上部 , 見圖 3。 212 巷道注漿矸石充填輸送機拋矸膠帶完成充填后 , 再對巷 道充填矸石的空隙采用注漿法加以充填密實 , 使巷 道的充填率達到 100%, 使充填體內(nèi)潛在空間盡可

11、 能減小 。 矸石管道輸送及巷道充填注漿系統(tǒng)位于充 填巷迎頭 , 矸石充填輸送機的后面 , 矸石通過 650帶式輸送機到達篩分設(shè)備后篩分出粒徑小于 5mm73煤礦井下巷道矸石充填技術(shù)研究與實現(xiàn)的粉末 , 由注漿系統(tǒng)加壓注入充填矸石上部空隙。 圖 3 矸石充填系統(tǒng)工藝流程示意圖通過綜合比較 , 采用 3 矸石充填系統(tǒng)經(jīng)濟效益 311 矸石山排矸系統(tǒng)經(jīng)濟分析建矸石山排矸系統(tǒng)需投入設(shè)備費 、占地費共 970萬元 , 使用期限 20年 , 每年折舊及其他消耗 4815萬元 , 人工費及電耗費每年 3613萬元 , 設(shè)備維修消耗費用 914萬元 /年 , 井下運輸及副井提升費用 8104萬元 /年 ,

12、則使用建矸石山排矸系統(tǒng)每年 需投入 10213萬元 。 312 矸石充填工程排矸系統(tǒng)經(jīng)濟效益(1 煤巷及經(jīng)濟效益 。 每年矸石充填巷掘進煤 量 =巷道長度 ×寬度 ×高 ×容重 =1800m ×415m ×315m ×115t/m 3=42525t ;新增產(chǎn)值 =掘進煤量 ×平均售價 =42525t ×490元 /t =208115萬元 ;新增利稅 =掘進煤量 ×(平均售價 -平均成 本 =42525t ×(490-115 =159417萬元 。(2 矸石充填工程固定投入 。 巖巷工程每米材 料

13、費 3400元 , 上部車場巖巷工程共需資金 :288×3400=9719萬元 , 軌道投入費用 35萬元 , 施工矸 石倉費用 40萬元 (包括材料費 、人工費以及其他 費用 , 設(shè)備費用 14219萬元 , 設(shè)備安裝費用 10萬 元 , 其他費用 10萬元 。則首期矸石充填工程一次 3351。 根據(jù)邢東礦井計劃 1km , 矸石量為 4102萬 t 、電費 、人工 費等 為 14133元 /t 。每 年 的 排 矸 費 用 為 4102×14133萬元 =5716萬元 。 313 經(jīng)濟效益分析矸石充填工程每年增加利稅 159417萬元 (已 將工程固定投入及每年排矸費用

14、攤?cè)雵嵜撼杀?, 比填埋方式排矸系統(tǒng)每年支出 7614萬元 , 多創(chuàng)利 稅 151813萬元 (159417-7614=151813 , 比建矸 石山 排 矸 系 統(tǒng) 每 年 支 出 10213萬 元 多 創(chuàng) 利 稅 149214萬元 (159417-10413=149214 。在巨大的社會效益的同時 , 用矸石置換出永久 煤柱的煤炭資源 , 為建下開采開辟了一個新途徑 , 這不僅為煤炭企業(yè)帶來新的利潤增長點 , 也為煤炭 資源的充分開發(fā)提供了一個新的技術(shù)支持 。(責(zé)任編輯 王雅琴 (上接第 32頁 把企業(yè)的成本劃分為固定和變動兩部分 。 但是我們在對這些費用進行劃分時 , 既要 考慮固定因素

15、 , 也要考慮可變因素 。 對某一產(chǎn)品成 本的核算基礎(chǔ) , 應(yīng)依據(jù)相關(guān)范圍而定 , 不能對某一 產(chǎn)品成本一經(jīng)確定就永不改變 。 比如 , 員工工資在 某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)是固定成本 , 但在另一階段卻又是變 動成本 。(2 以 “ 目標(biāo)成本”為起點和核心 , 深入挖潛 增效 。 在對企業(yè)成本進行目標(biāo)管理時 , 首先要把成 本管理的每一項目深入明晰地落實到每一個具體作 業(yè)環(huán)節(jié)上 ; 其次 , 對每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)成本制訂 應(yīng)具有科學(xué)性和可行性 。(3 全方位進行成本控制。 應(yīng)充分運用量本利 分析法、 投資決策分析的回收期法等管理會計方法 , 認真推行責(zé)任會計制度 , 將企業(yè)成本控制與責(zé)任部 門有效結(jié)合起

16、來 , 從而達到提高經(jīng)濟效益的目的。參考文獻1 吳大軍等 1管理會計 1東北財經(jīng)大學(xué)出版社 , 2004年2 蘇偉倫 1財務(wù)主管績效管理 1中國紡織出版社 , 2004年3 財務(wù)管理等 1全國會計專業(yè)技術(shù)資格考試用書 4 馮巧根 1管理會計在我國企業(yè)中的應(yīng)用研究 1會計研究 , 1997, 75 喬彥軍 1為什么國有企業(yè)在應(yīng)用管理會計上乏力 1會計研究 , 1997, 4(責(zé)任編輯 周 舟 83中國煤炭第 31卷第 8期 2005年 8月Abstracts in EnglishE conomic evalu ation model for coal mine methane drainage

17、and utilization project The amount of coal mine met hane drainage has increased for t hese years. A lot of met hane drainage p roject s will be carried out wit h t he invest ment s and inp ut s on work safety increased by government and enterp rises. Therefore , it is necessa 2 ry to st udy and buil

18、d econo mic evaluation model of coal mine met hane ext raction and utilization p roject s in or 2 der to offer t heoretical references to establishment of economy support policy on economic evaluation and st udy of coal mine ext raction and utilization. Rolling develop ment conception is in t he eco

19、nomic e 2 valuation model given in t his paper , finance evaluation , domestic , environment benefit e 2 valuation based on CDM system are included in. The met hane drainage and utilization is given based onChina should be a from a big country on coal preparation Expatiates t he p res 2 ent sit uati

20、ons of coal technology and coal p reparatio n equip ment s in China , analyzes t he factors t hat rest rict o ur co unt ry as a great power o n coal p reparation , and submit s some suggestions.The technological development of jigging and it s equipments in China Expatiates t he position of jigging

21、tech 2 nology and jigging equip ment s in coal preparation indust ry in China , int roduces t he new develop ment of jig 2 ging t heories , and emp hasizes t he technology progress of jigging equip ment s.The risks of coal enterprise internationalization stratagem and it s prevention Analyzes t he f

22、linty sit uation of energy shortage and t he important position of coal industry in China s domestic economy and energy security st ratagem , offers t he internatio nal expanding stratagem of coal resource ; analyzes t he invest ment risks of coal p roject s abroad , such as invest ment environment

23、risks , project invest ment risks , invest ment manage 2 ment risks in order to submit decisio n -making references to solve t he issues our coal indust ry face during in 2 ternationalization.The study and practice of coal mine underground roadw ay w aste -f illing technology Introduces underground roadway waste -filling technology , t he p ractice and test of underground roadway waste -filling project in 2 cluding project plan and design in Xingdong Coal Mine , also int roduces t