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1邢台煤矿采后固体充填工艺按:河北冀中能源邢台矿的综合机械化固体充填开采技术,是煤矿开采方法的一种理念创新,实现了煤矿地面无塌陷、无矸石山的绿色开采,同时也取得了较好的经济、社会、安全效益,所积累的经验,对解放我国东部地区建筑物下压煤、延长衰老矿井服务年限、实现煤矿清洁、安全、和谐和可持续发展具有重大的借鉴意义。关键词:固体充填 开采技术 效果冀中能源邢台矿位于河北省邢台市,1968 年建成投产,2009年核定生产能力 195 万吨。经过四十余年的开采,矿井剩余储量2256 万吨,大多为边角煤柱,开采条件越来越困难。由于该矿位于太行山东麓的华北平原,地面村庄密集,占压大量资源,各类村庄、冲积层等保安煤柱储量达 5800 多万吨。2008 年冀中能源集团与中国矿业大学合作,共同研究开发了“ 综合机械化固体充填采煤技术” ,实现 了以地面矸石和粉煤灰充填工作面采空区,解放建筑物下压煤,不迁村开采的目标,并且有效消除了采空区自燃发火、采后出水、瓦斯集聚、冲击地压的发生,具有一定的推广价值。一、充填开采的流程“综合机械化固体充填采煤技术”,就是将地面的矸石和粉煤灰按照一定的比例混合后,经大直径钻孔,直接投放到井下矸石仓,2通过皮带和转载机送到工作面机尾,经充填支架后尾梁上悬吊的开底窗运输机充填到采后空间,并由支架上的捣实机构给予夯捣密实,达到支撑顶板的目的。该技术成功地解决了大垂深直接投料和充填密实两大技术难题。研制成功了专用的充填支架和运输机等系列装备,系统简单、安全、可靠。首个完成充填试验的是该矿 7606 工作面,走向 460m,倾向50m,已于 2009 年开采完毕,回采煤炭 11.45 万吨,充填矸石和粉煤灰 12.6 万吨,考虑对工作面两巷空间的充填,实际充实率达到98%。目前,正在进行充填开采的工作面为 7608 工作面,走向700m,倾向 100m,2010 年 3 月份,充填开采单月产量达到 5.1 万吨。 运 矸 皮 带 运 输 巷 投矸钻孔 皮 带 走 廊运 输 巷运 料 巷760充 填 工 作 面 -210东 翼 大 巷 矸石仓粉煤灰仓 井下储料仓回 采 煤 壁架 前 回 采 区架 后 充 填 区 推 进 方 向 螺 旋 输 送 机3(图一:矸石和粉煤灰充填流程图)通过对充填开采工作面矿压的在线监测,没有出现初次来压,周期来压显现不明显。通过对地表建筑物的观测,变形控制在设计范围内,未影响正常使用。二、综合效果“综 合机械化固体充填采煤技术” 的研发 成功,是煤炭行业实现节约发展和清洁发展的有效途径之一,可以实现“四防一保一延长” ,即:防火、防水、防瓦斯聚集、防冲 击地压,实现节能环保和延长矿井寿命。1、防火由于整个工作面的采空区都被矸石和粉煤灰密实充填, 4(图二:井下采空区充填现场)采后不再存在空间,从根本上防止了采空区浮煤的自燃发火,对采空区容易自燃的煤层尤为重要。2、防水煤炭采后出水是矿井出水的一种主要形式,处理的难度非常大,往往造成淹井事故。采用充填开采后,对顶、底板的扰动程度比跨落法减小 7080%以上,同时消除了出水的空间和通道,为含水层下开采和承压水上开采提供了一种安全有效的技术手段。3、防瓦斯聚集工作面采空区和上下隅角是瓦斯治理的重点,由于漏风和风流的原因,往往造成瓦斯聚集。采用充填开采后,消灭了采空区和上下隅角空间的存在,使瓦斯不能在此聚集,对高瓦斯矿井的安全生产具有较大的借鉴指导意义。4、防冲击地压大面积采空区的存在是形成冲击地压的重要因素。采用充填开采后,采空区被固体充填料全部充填密实,不再存在采空空间,可以有效防止冲击地压。5、节能环保促和谐综合机械化固体充填开采技术,是一项节能环保技术,是冀中能源低碳运行,打造生态矿山的重要技术手段。通过这项技术,将地面的矸石和粉煤灰等工业废弃物充填到井下,既减少了占地和5环境污染,避免了采煤区沉陷对地表的破坏,又实现了不迁村开采,缓解了迁村对煤矿企业的巨大压力,节约了大量的资金,同时大大缓解了工农关系。6、延长了矿井寿命采用综合机械化固体充填开采技术,可以解放大量的呆滞煤量,使原来的各种煤柱开采成为可能。仅邢台矿就将可以增加可采储量 2000 多万吨,延长矿井寿命 10 年以上。可以解决大量职工就业,保持矿区长期和谐可持续发展,实现了矿区稳定。三、改进与推广邢台矿在试采取得成功后,对充填设备和工艺都进行了大量的改进,研制成功了一系列充填支架和配套装备,可以满足各种条件下的充填开采需要,并完善了监测监控手段,制定了详尽的管理考核办法。该项成果鉴定公布后,在全国矿山行业引起了强烈反响。先后有山东、山西、安徽、辽宁、河南等多批次业内人士到邢台矿参观交流。大家一致认为,该项技术和工艺,有效消除了多种安全隐患,提高了资源回收率,延长了矿井寿命,消除了矸石山和粉煤灰占地和污染,可以实现不迁村开采。该项技术提供了一种全新的采煤方法,为矿井重大灾害的预防提供了有效的手段,对于相似条件的矿区,具有一定的推广应用价值。6本期分送:总局党组成员、煤矿安监局领导,机关各司局,各省(区、市)及新疆生产建设兵团、计划单列市安全生产监督管理局,各省级煤矿安全监察机构,各直属事业单位网站查询:www.chinasafety.gov.cn调查研究 国家安全监管总局政策法规司编
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