井下洗选及矸石充填综合应用的技术研究

井下洗选及矸石充填综合应用的技术研究

摘要：随着煤炭行业的发展，煤矿矸石逐渐成为新的环境污染源。本文通过研究井下洗选和矸石充填综合应用，为解决井下生产条件提供参考依据。另外通过矸石填充可以减少地面塌陷，进而保护生态环境。因此，矸石充填开采技术成为煤炭行业持续、健康、和谐发展的必然选择，这也是本文研究的意义所在。

关键词：井下洗选矸石充填持续发展

1 研究背景

目前，全国“三下”压煤量达137亿t，全国国有重点煤矿村下压煤52.2亿t。随着煤炭企业的发展，我国煤矿现有矸石山1600余座，累计堆积量约45亿t，占地约15万km2。一方面由于地下采空区引发的地面沉降而导致工业、农业、交通及居住等环境的破坏；另一方面煤炭资源开发利用过程中产生的工业废弃物形成新的环境污染源。

新驿煤矿地质条件较复杂，断层多，煤层薄且含夹矸，特别是在综采工作面过断层时原煤含矸率会进一步增加。另外新驿煤矿井田内村庄多，矿井村庄压煤造成的呆滞煤量大，造成矿井生产接续紧张，严重制约着矿井发展的后劲，给我矿带来了巨大的经济损失。井下原煤洗选系统，实现原煤中的矸石、块煤、沫煤在井下预先分离，筛出的沫煤通过主井提升至地面；洗出的块煤通过块煤皮带运至块煤仓再返回原煤仓或通过副井提升至地面；井下矸石仓储存的矸石集中运输时，可以通过手选皮带直接进矸石仓；洗选后的矸

石进入矸石仓，再经过转载输送到矸石充填面，进行填充。

井下矸石充填技术，一方面可以解决“三下”压煤问题，有利于资源的充分回收，避免了因地面沉降而导致的地面搬迁，减少了经济投入；另一方面，充分解决了占地问题，提高了土地利用率。

因此，新驿煤矿规划、设计、建设井下洗选及充填系统，是提高矿井生产能力的必要途径，是矿井进一步发展的内在要求。应用矸石充填开采技术成为煤炭行业持续、健康、和谐发展的必然选择。新驿煤矿井下洗选及充填系统的规划、设计、建设项目，是提高矿井生产能力的有效途径。该项目需建设一套完整的井下洗选及充填系统，井下洗选工程需在井下掘进井巷工程803m，两个矸石仓、两个块煤仓；井下充填工程需在井下掘进施工巷道约1500m，一个矸石仓。引进一套原煤滚动筛、两台对辊式破碎机、一部手选胶带输送机、五部传送胶带输送机、一部抛矸机，研制一部大倾角矸石胶带输送机。

2 基本原理及原理说明图

2.1 井下原煤洗选系统

我矿原煤由南翼大皮带、北翼大皮带进入主井煤仓，在主井煤仓安装可切换的漏煤斗，原煤可以直接落入主井煤仓，也可以通过滚盘筛选，颗粒直径小于50mm的落入煤仓，大于50mm的上洗选硐室的手选皮带，手选出大块的矸石进入矸石仓，手选皮带上的粗选块煤运输到动筛跳汰机进行精选，洗选出的精煤由胶带输送机运输到块煤仓，洗选出的矸石经过胶带输送机运输到矸石仓，洗选过程产

生的煤泥水，经过浓缩池溢流，清水进入循环池继续循环使用，浓缩池底的污泥由污泥泵排到压滤机进行压泥，泥饼由胶带输送机运输至原煤运输系统即返回原煤仓。

针对我矿原煤煤质差、含矸量高这一特点，本工艺分四级筛选，最大限度的筛除原煤中的矸石等杂质，一级筛选用的是齿辊式滚盘筛，特点是运输效率高、零震动、易维护、能耗低；二级筛选用的是手选皮带输送机，主要靠人工挑选块煤中尺寸比较大的矸石，大块矸石选出，减轻下一级筛选负荷及设备磨损度，特点是可靠性高、机动性高；三级筛选用的是井下机械动筛跳汰机，特点是效率高、筛分精度高；四级筛选用的是井下高频筛，作为最后一级筛选，主要是去除煤泥水中的煤泥，便于水的循环利用，既节约用水又保护循环水泵。对于选出的矸石，由破碎机进行破碎，破碎后进入矸石仓，以备充填用，而经过动筛跳汰机选出的矸石，可以直接进入矸石仓，用于充填。

2.2 井下矸石充填系统

井下充填所用矸石主要来源于两个方面。一是井下洗选系统所分离出来的矸石通过胶带输送机输送到井下矸石仓；二是井上中介洗煤厂洗出的矸石及原有矸石山堆积的矸石通过地面直投孔直接投

送到井下矸石仓；三是井下全岩掘进工作面和综采工作面过断层期间所出的矸石由井下矸石仓集中储存、运输，经过井下原煤洗选系统调节后矸石通过手选皮带直接进入矸石仓。

根据设计，充填工作面选用两种方式进行充填。一是煤层厚度在

1.5～

2.0m的工作面采用高档普采单体支柱进行充填或采用充填支架进行充填；二是煤层厚度在大于2.0m的工作面采用充填支架进行充填。

高档普采单体支柱充填工作面采用见六充三顶板控顶方式进行

充填，即每推进2.4m进行一次矸石充填。工作面铺设一部运煤刮板输送机、一部矸石充填刮板输送机和一部抛矸机，运煤刮板输送机随工作面推进前移，矸石充填刮板输送机随充填缩短。依据充填量决定采煤量，确保充填与采煤连续化。

支架充填工作面，采煤机进刀完成后，及时将支架后悬充填刮板输送机顺直。充填时，先开动充填刮板输送机，再启动顺槽内的矸石充填系统输送矸石，刮板输送机的上链运输矸石，下链推平矸石。溜矸孔依次打开，自下而上地进行充填。采空区充填完成后，系统随工作面煤机割煤及支架推移，进入下一个循环。

2.3 原理图（见下图）

3 技术经济指标

该系统建成后，一是将大大提高主井提升的有效利用率，二是可以解放矿井村庄压煤造成的呆滞煤量3035.6万t，矿井主井有效提升能力增加30万t/a，为矿井的可持续发展奠定一个良好的基础。矸石充填后可以大大减少地面塌陷面积，保护生态环境。另外，还可实现矸石不升井，消灭地面矸石山。这样可为矿井创造数亿元的经济效益，缓和矿井生产接续紧张局面，延长矿井的服务年限，具有可观的经济效益和社会效益。

参考文献：

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