花山煤矿采空区煤矸石充填技术研究
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房屋损坏 土地塌陷 承压水突出 瓦斯事故
项目概述
矸石井下充填意义
（4）增加经济效益
矸石井下充填，节约提升成本；
提高煤炭提升效率，增加煤炭产值；
无需地面转运，节省汽车转运费用；
处理地面矸石等废弃物，节约占地费用；
通过回填有偿处理其他工业废弃物。
内容概要
一套系统，多种用 途，可实现充填开采、 沿空留巷、壁后充填 等井下施工。
项目概述
矸石井下充填意义
（1）实现低碳、绿色开采
实现“井下矸石不升井， 井上矸石回井下”；
减少地面矸石山堆积，避 免矸石山自燃等现象； 同步处理粉煤灰、矿渣等 废弃物； 改善矿区生态环境，避免 工农矛盾。
矸石升井费用高，煤炭提升效率低，“三下”压煤开采难度 大等一系列因素制约着矿区发展。
“低开采、高利用、低排放、高环保”的绿色充填开采新技 术得到国家高度重视，发展迅速。 矸石井下充填技术可实现井下矸石直接回填处理，成为目前 研究热点。
项目概述
花山煤矿项目背景
矸石升井堆积、自燃等现象对矿区水质、空气等生态环境污 染严重；
建议
总体方案
劳动组织
序号 1 2 3 项目 矸石装车提升运输（三班） 磕车机操作 振动给料机兼2#皮带机操作 人数 8×3=24 1 1 序号 8 9 10 项目 连续搅拌机兼 供水操作 充填泵操作 管路沿线维护 兼巷道矿压数 据采集员 充填末端管路 操作 充填班长 电工 40 1 人数 1 1 1
现有矸石山堆积占用大量土地资源，造成了土地资源浪费；
采煤工作面采面较深，矸石升井运输占用时间长，严重制约 着煤炭提升效率；
地面排矸路线长，每月汽车转运费用达20余万元，成本高， 并呈逐年增加趋势； 预留煤柱采煤，工作面煤炭采出率低。 花山煤矿贯彻“十八大”精神，积极响应国家政策，采 用煤矸石井下充填采空区技术进行煤矿绿色开采，建设绿色 生态矿区。
项目概述
充填开采现状
干式充填 水砂充填
充填开采现状
生产效率低、劳动强度大、 工作环境恶劣，已很少使用 生产效率低、泌水量大、 需脱水处理，国内已基本不用 充填成本低、设备投资少、 接顶效果好、无需脱水， 有效开采“三下一上”压煤
膏体充填
高水充填
充填成本高、设备投资大、 化学反应发热大，影响矿区安全
花山煤矿采空区煤矸石充填 开采实施方案
内容概要
项目概述 总体方案 总体方案-设备组成 总体方案-充填工艺 关键技术与应用 经济效益分析 社会效益分析
项目概述
项目提出背景
随着煤炭开采的进行，矸石山大量堆积并迅速增长，频发矸 石山自燃等环境灾害，造成生态环境严重恶化。 近年来我国政府高度关注煤矿发展对环境的影响问题。十八 大报告指出“大力推进生态文明建设，着力推进绿色发展、 循环发展、低碳发展”，多地政府已经明确提出矸石山不增 长要求，并要短期内“吃掉矸石山”。
项目概述 总体方案 总体方案-设备组成 总体方案-充填工艺 关键技术与应用 经济效益分析 社会效益分析
总体方案
充填系统主要参数
序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 日处理矸石量 年处理矸石量 矸石破碎系统 上料搅拌系统 泵送系统 管路 截止阀 单位 t 万t t/h m3/h m3/d mm mm 参数
无临界流速；
项目概述
矸石井下充填技术优势
先进性： 矸石破碎过程连续性强、集成度高， 破碎成品粒径小； 料浆搅拌连续供料，搅拌能力大； 充填泵出口压力高、泵送距离远、工 作时间长、泵送骨料大。 适用性： 设备尺寸小，可井下安装； 井下占用空间小，移巷方便； 操作简单，维护方便。 创新性： 系统所有设备井下 布置，可实现连续膏 体充填作业；
本方案矸石收料斗利用+1218m石门和+1138m石门高度差制作，其中仓顶处设 置筛网，仓底布置钢结构锥斗连通振动给料机。
总体方案
充填材料的选择与配比
胶结材料 86kg 充填材料 及配比 煤矸石 1100kg 粉煤灰 34kg 水 306kg 胶结材料为水泥 煤矸石采用该矿的原料煤矸石，包括井下 矸石与井上矸石
煤矿电厂产粉煤灰
矿井水
上述配比为每立方米 充填体原材料用量 浓度约80%
备注：具体配比结合 矿实际情况及原材料 进行试验调整。 成品矸石粒 径＜15mm
总体方案
充填工作方式
来矸即充：矸石来料后即可进行充填。
矸石来料时间统一，集中充填。即： 井下建立矸石储料仓，每天集中时间 段进行矸石充填作业。此方式劳动强 度低、生产效率高、设备利用率高、 寿命长，更能保证安全生产、经济生 产。
矸石井下充填技术是结合膏体胶结充填，专门优化设 计的一套适用于矸石井下处理的充填系统，属国内首创。
Βιβλιοθήκη Baidu目概述
矸石井下充填特点
充填料浆井下制备，实现矸石井下处理，料浆固 体颗粒在横断面上呈均匀分布状态，不离析、不沉淀，
另充填体脱水量少，矸石含量大，胶结材料用量少。
项目概述
矸石井下充填特点
浓度高(75%-82%)、含矸量大 (65%-75%)； 流动状态为柱塞结构流； 料浆基本不沉淀、不泌水、不 离析；
本方案在+1218m石门内增设支路铁轨，将磕车机安装于支路铁轨上；通过1#皮 带机运到破碎机内进行破碎，将矸石储存在矸石竖井内。
本方案在+1138m石门内进行单边扩宽、倒顶、卧底；矸石竖井底部设有煤矸 石收料斗、粉煤灰收料斗和水泥收料斗经2 #皮带上料至搅拌机内搅拌，搅拌后 的合格料浆由充填泵泵送至工作面内。
120
3.96 100 60 60 Φ168×8 DN150
总体方案
充填系统工艺流程
1t磕车机 水泥 粉煤灰
＜300mm
1t矿车
煤矸石
矸石收料斗 振动给料机
接料斗
接料斗 B1000皮带机 除铁器
螺旋输送机
螺旋输送机
破碎机
＜15mm
B650皮带机
搅拌机
水泵
水
充填泵
充填管道
充填采空区
总体方案
充填站布置方案总图
粉煤灰 矿渣 矸石自燃污染空气 矸石污染水源
项目概述
矸石井下充填意义
（2）提高生产效率
矸石井下充填，缓解矿井 提升压力，提高煤炭提升 效率； 减少矸石井下转运时间， 增加煤炭转运效率；
充填采煤顶板控制原理图
项目概述
矸石井下充填意义
（3）增强矿山安全性
防止自燃和采空区火灾；
防止瓦斯和承压水突出； 防止地面沉降造成建筑物损坏。
项目概述
矸石井下充填意义
（4）增加经济效益
矸石井下充填，节约提升成本；
提高煤炭提升效率，增加煤炭产值；
无需地面转运，节省汽车转运费用；
处理地面矸石等废弃物，节约占地费用；
通过回填有偿处理其他工业废弃物。
内容概要
一套系统，多种用 途，可实现充填开采、 沿空留巷、壁后充填 等井下施工。
项目概述
矸石井下充填意义
（1）实现低碳、绿色开采
实现“井下矸石不升井， 井上矸石回井下”；
减少地面矸石山堆积，避 免矸石山自燃等现象； 同步处理粉煤灰、矿渣等 废弃物； 改善矿区生态环境，避免 工农矛盾。
矸石升井费用高，煤炭提升效率低，“三下”压煤开采难度 大等一系列因素制约着矿区发展。
“低开采、高利用、低排放、高环保”的绿色充填开采新技 术得到国家高度重视，发展迅速。 矸石井下充填技术可实现井下矸石直接回填处理，成为目前 研究热点。
项目概述
花山煤矿项目背景
矸石升井堆积、自燃等现象对矿区水质、空气等生态环境污 染严重；
建议
总体方案
劳动组织
序号 1 2 3 项目 矸石装车提升运输（三班） 磕车机操作 振动给料机兼2#皮带机操作 人数 8×3=24 1 1 序号 8 9 10 项目 连续搅拌机兼 供水操作 充填泵操作 管路沿线维护 兼巷道矿压数 据采集员 充填末端管路 操作 充填班长 电工 40 1 人数 1 1 1
现有矸石山堆积占用大量土地资源，造成了土地资源浪费；
采煤工作面采面较深，矸石升井运输占用时间长，严重制约 着煤炭提升效率；
地面排矸路线长，每月汽车转运费用达20余万元，成本高， 并呈逐年增加趋势； 预留煤柱采煤，工作面煤炭采出率低。 花山煤矿贯彻“十八大”精神，积极响应国家政策，采 用煤矸石井下充填采空区技术进行煤矿绿色开采，建设绿色 生态矿区。
项目概述
充填开采现状
干式充填 水砂充填
充填开采现状
生产效率低、劳动强度大、 工作环境恶劣，已很少使用 生产效率低、泌水量大、 需脱水处理，国内已基本不用 充填成本低、设备投资少、 接顶效果好、无需脱水， 有效开采“三下一上”压煤
膏体充填
高水充填
充填成本高、设备投资大、 化学反应发热大，影响矿区安全
花山煤矿采空区煤矸石充填 开采实施方案
内容概要
项目概述 总体方案 总体方案-设备组成 总体方案-充填工艺 关键技术与应用 经济效益分析 社会效益分析
项目概述
项目提出背景
随着煤炭开采的进行，矸石山大量堆积并迅速增长，频发矸 石山自燃等环境灾害，造成生态环境严重恶化。 近年来我国政府高度关注煤矿发展对环境的影响问题。十八 大报告指出“大力推进生态文明建设，着力推进绿色发展、 循环发展、低碳发展”，多地政府已经明确提出矸石山不增 长要求，并要短期内“吃掉矸石山”。
项目概述 总体方案 总体方案-设备组成 总体方案-充填工艺 关键技术与应用 经济效益分析 社会效益分析
总体方案
充填系统主要参数
序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 日处理矸石量 年处理矸石量 矸石破碎系统 上料搅拌系统 泵送系统 管路 截止阀 单位 t 万t t/h m3/h m3/d mm mm 参数
无临界流速；
项目概述
矸石井下充填技术优势
先进性： 矸石破碎过程连续性强、集成度高， 破碎成品粒径小； 料浆搅拌连续供料，搅拌能力大； 充填泵出口压力高、泵送距离远、工 作时间长、泵送骨料大。 适用性： 设备尺寸小，可井下安装； 井下占用空间小，移巷方便； 操作简单，维护方便。 创新性： 系统所有设备井下 布置，可实现连续膏 体充填作业；
本方案矸石收料斗利用+1218m石门和+1138m石门高度差制作，其中仓顶处设 置筛网，仓底布置钢结构锥斗连通振动给料机。
总体方案
充填材料的选择与配比
胶结材料 86kg 充填材料 及配比 煤矸石 1100kg 粉煤灰 34kg 水 306kg 胶结材料为水泥 煤矸石采用该矿的原料煤矸石，包括井下 矸石与井上矸石
煤矿电厂产粉煤灰
矿井水
上述配比为每立方米 充填体原材料用量 浓度约80%
备注：具体配比结合 矿实际情况及原材料 进行试验调整。 成品矸石粒 径＜15mm
总体方案
充填工作方式
来矸即充：矸石来料后即可进行充填。
矸石来料时间统一，集中充填。即： 井下建立矸石储料仓，每天集中时间 段进行矸石充填作业。此方式劳动强 度低、生产效率高、设备利用率高、 寿命长，更能保证安全生产、经济生 产。
矸石井下充填技术是结合膏体胶结充填，专门优化设 计的一套适用于矸石井下处理的充填系统，属国内首创。
Βιβλιοθήκη Baidu目概述
矸石井下充填特点
充填料浆井下制备，实现矸石井下处理，料浆固 体颗粒在横断面上呈均匀分布状态，不离析、不沉淀，
另充填体脱水量少，矸石含量大，胶结材料用量少。
项目概述
矸石井下充填特点
浓度高(75%-82%)、含矸量大 (65%-75%)； 流动状态为柱塞结构流； 料浆基本不沉淀、不泌水、不 离析；
本方案在+1218m石门内增设支路铁轨，将磕车机安装于支路铁轨上；通过1#皮 带机运到破碎机内进行破碎，将矸石储存在矸石竖井内。
本方案在+1138m石门内进行单边扩宽、倒顶、卧底；矸石竖井底部设有煤矸 石收料斗、粉煤灰收料斗和水泥收料斗经2 #皮带上料至搅拌机内搅拌，搅拌后 的合格料浆由充填泵泵送至工作面内。
120
3.96 100 60 60 Φ168×8 DN150
总体方案
充填系统工艺流程
1t磕车机 水泥 粉煤灰
＜300mm
1t矿车
煤矸石
矸石收料斗 振动给料机
接料斗
接料斗 B1000皮带机 除铁器
螺旋输送机
螺旋输送机
破碎机
＜15mm
B650皮带机
搅拌机
水泵
水
充填泵
充填管道
充填采空区
总体方案
充填站布置方案总图
粉煤灰 矿渣 矸石自燃污染空气 矸石污染水源
项目概述
矸石井下充填意义
（2）提高生产效率
矸石井下充填，缓解矿井 提升压力，提高煤炭提升 效率； 减少矸石井下转运时间， 增加煤炭转运效率；
充填采煤顶板控制原理图
项目概述
矸石井下充填意义
（3）增强矿山安全性
防止自燃和采空区火灾；
防止瓦斯和承压水突出； 防止地面沉降造成建筑物损坏。