綜合機械化固體廢棄物充填采煤技術開發(fā)與應用（新）課件

二○一○綜合機械化固體(廢棄物)充填采煤技術開發(fā)與應用主要內容一、項目開發(fā)的背景二、充填采煤的歷史三、充填采煤系統(tǒng)與裝備四、采場礦壓與地表沉陷五、項目推廣應用及效果一、項目開發(fā)的背景1.“三下”壓煤問題遺留的煤柱問題土地與環(huán)境問題煤矸石排放問題風積沙與黃土山解決問題的辦法

據鄂爾多斯介紹，該地區(qū)現有30~40億噸小煤礦開采留下的煤柱，房柱式采出率僅為35%左右。煤柱不僅浪費資源，而且給礦區(qū)生產留下瓦斯、水、火、礦壓等嚴重危害。2.遺留的煤柱問題一、項目開發(fā)的背景3.土地與環(huán)境問題

每年由于煤炭開采塌陷土地面積約4萬hm2左右。目前，受煤炭開采下沉影響的土地面積達60萬hm2左右。直接經濟損失約20億元。一、項目開發(fā)的背景4.煤矸石排放問題

我國煤礦現有矸石山1600余座，堆積量約45億t，占地約15000hm2。每年矸石產生量約為1.5～2.0億t，約占地300～400hm2。新汶礦區(qū)的煤流矸石高達30%~40%。一、項目開發(fā)的背景解決問題的總體思路技術措施固體廢棄物直接充填置換“三下”壓煤及煤柱循環(huán)利用礦區(qū)廢棄物保護礦區(qū)土地與環(huán)境回收“三下”壓煤資源實施目標存在問題傳統(tǒng)辦法實際效果矸石與粉煤灰及固體廢棄物露天排放占用土地、污染環(huán)境、爆炸制磚等用量少、產品質量、環(huán)保等問題“三下”壓煤及煤柱遷村開采噸煤增加成本50元左右，歷史與文化問題條帶開采采出率30%傳統(tǒng)充填開采沒有實現規(guī)?；茝V應用一、項目開發(fā)的背景6.解決問題的辦法二、充填采煤的歷史1.充填采礦的歷史2.充填采煤的歷程3.現代充填采煤技術的特征4.充填采煤的難點5.綜合機械化固體充填采煤二、充填采煤的歷史1.充填采礦的歷史充填采礦的歷史已超過100年1915年澳大利亞北萊爾礦用廢石充填礦房水砂充填——用水運移尾礦砂至礦房膏體充填——固體+水+化學材料各種礦石(礦砂)膠結充填(支撐體)二、充填采煤的歷史3.現代充填采煤技術的特征高效、高回收率采出煤炭；嚴格控制巖層運動與地表沉陷；先進機械化裝備與安全保障。4.充填采煤的難點二、充填采煤的歷史采煤工作面快速移動采空區(qū)頂板隨采隨垮水平層狀礦體結構充填系統(tǒng)普采與充填工作面布置矸石充填高速動力拋矸機二、充填采煤的歷史5.綜合機械化固體充填采煤傳統(tǒng)綜采液壓支架結構圖固體充填采煤液壓支架三、充填采煤系統(tǒng)與裝備1.綜合機械化固體充填采煤系統(tǒng)布置1-固體堆積物；2-推土機；3-刮板輸送機；4-分級篩；5-破碎機；6-膠帶輸送機；7-地面投料站控制室；8-投料井；9-井下儲料倉；10-運矸皮帶巷道；11-進風巷；12-運矸皮帶；13-刮板輸送機；14-回風巷；15-正四連桿六柱支撐式充填采煤液壓支架；16-固體充填物料多孔底卸式輸送機；三、充填采煤系統(tǒng)與裝備1.綜合機械化固體充填采煤系統(tǒng)布置綜合機械化固體充填采煤的工作面布置方式三、充填采煤系統(tǒng)與裝備2.綜合機械化固體充填采煤液壓支架(a)第一代固體充填采煤液壓支架(b)第二代固體充填采煤液壓支架(d)第四代固體充填采煤液壓支架(c)第三代固體充填采煤液壓支架綜合機械化固體充填采煤的四代液壓支架三、充填采煤系統(tǒng)與裝備3.固體充填物料刮板輸送機與壓實系統(tǒng)固體充填物料刮板輸送機三、充填采煤系統(tǒng)與裝備4.固體廢棄物垂直輸送系統(tǒng)（裝備）垂直輸送系統(tǒng)(動畫)三、充填采煤系統(tǒng)與裝備5.履帶行走式固體充填物料輸送轉載機四、采場礦壓與地表沉陷1.固體充填采煤采場礦壓控制原則保護工作面生產人員的安全

從充填支架結構圖中可以看到，由支架的前后頂梁擋住了頂板巖石的垮落，與綜采不同的是采空區(qū)頂板已被充填物支撐不會隨采隨垮，因而可不設掩護斜梁。四、采場礦壓與地表沉陷1.固體充填采煤采場礦壓控制原則②掩護采煤工作面機械化作業(yè)

雖然支架還要具備保護采煤作業(yè)面全空間穩(wěn)定性的功能，但由于沒有周期來壓等礦壓顯現現象，維護端面頂板和煤壁穩(wěn)定已十分簡單。四、采場礦壓與地表沉陷2.固體充填采煤采場礦山壓力模型固體充填采煤采場礦山壓力模型四、采場礦壓與地表沉陷支架上方頂板表面向上變形位移曲線3.支架受力與主動力控頂原理頂板位移W計算公式：四、采場礦壓與地表沉陷固體充填液壓支架與傳統(tǒng)綜采支架比較，必須強調如下三個特點：第一，在同樣地質開采條件下充填支架的支撐能力設計必須大于綜采支架；第二，充填支架后頂梁的支撐強度要大于前頂梁；第三，充填支架的初撐力即為額定工作能力，工作面供液系統(tǒng)必須能適應這一新的液壓支架動力控制的要求。3.支架受力與主動力控頂原理四、采場礦壓與地表沉陷4.巖層與地表移動預計的等價采高方法等價采高頂板下沉充填開采

固體充填采煤等價采高的概念

固體充填采煤巖層移動控制穩(wěn)定性判據Mmax——建筑物能承受的最大允許采高。四、采場礦壓與地表沉陷Me=M－Mc+(kc－k0)Mc

其中Me——等價采高；

M——實際采高；

Mc——充填高度；

kc——充填固體初始壓實后的孔隙率；

k0——最后壓實后的殘余孔隙率。4.巖層與地表移動預計的等價采高方法五、項目推廣應用及效果1.本項目推廣應用的單位2.邢臺7606工作面巖移觀測3.翟鎮(zhèn)建下開采地表移動觀測4.生產技術指標與效益1.本項目推廣應用的單位五、項目推廣應用及效果新汶翟鎮(zhèn)煤礦（鎮(zhèn)政府與小學建筑物下）冀中邢臺煤礦（工廠與城市下）淮北楊莊煤礦（口子窯酒廠與省級文物建筑下）皖北五溝煤礦（四含水巖層下）開灤唐山煤礦（鐵路站網下煤層群）兗州濟三煤礦（微山湖堤岸下）平煤十二煤礦（工廠與建筑物下）內蒙泰源煤礦（鐵路、公路、電廠、工廠）五、項目推廣應用及效果2.邢臺7606工作面巖移觀測回風大巷與7606工作面相對位置及測點布置14、15、16測點隨工作面推進變化曲線五、項目推廣應用及效果3.翟鎮(zhèn)建筑物下開采地表移動觀測比較項目全高開采預計采高2.1m綜采充填預計等價采高0.6m綜采充填實測

最大下沉量/mm1580420380

最大水平變形/mm/m3.20.80.5

建筑物破壞等級ⅡⅠⅠ新汶翟鎮(zhèn)礦村鎮(zhèn)下綜采充填地表移動預計與實測平均采深500m實際采高2.1m等價采高0.6m工作面采出率95%綜采矸石充填地表下沉曲線對比圖

全高開采預計采高2.1m15803.2Ⅱ綜采充填預計等價采高0.6m4200.8Ⅰ綜采充填實測3800.5Ⅰ五、項目推廣應用及效果4.生