条湖三号井煤矸石井下处置方案设计

条湖三号井煤矸石井下处置方案设计

发表时间：2019-08-05T09:30:00.937Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：黄建建

[导读]

新疆煤炭设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐市 830091

我国是目前全球最大的煤炭生产国与消费国，与之相对应的煤矸石积存量及排量也十分惊人。预计到2020年，全国原煤产量超过25亿吨，入选率按70％估算，届时煤矸石产生量将接近6亿吨。煤矸石不仅占用土地资源，其风化、自燃严重污染土壤、水质和大气，影响生态及人体健康。

根据《煤炭清洁高效利用行动计划（2015-2020年）》，提出加大煤矸石等资源化利用的力度，推广矸石井下充填技术，到2020年煤矸石综合利用率不低于80%。

一、煤矸石综合利用现状及利用方向

煤矸石综合利用，指利用煤矸石进行井下充填、发电、生产建筑材料、回收矿产品、制取化工产品、筑路、土地复垦等。目前，煤矸石利用的途径主要有分选、能量转化、生产化工产品、生产建筑材料及其他材料和直接利用。

二、条湖三号井概况及煤矸石产生量

1、条湖三号井概况

矿井采用主、副斜井开拓。矿井设3个水平，每个水平划分为3个采区，共划分9个采区。首采区为11采区。矿井投产时配备2个顺槽综掘进工作面，1个岩巷综掘面。采掘为1：3，采用综采一次采全高采煤工艺。井田内主要可采煤层3煤，即M1煤层（厚度0.69~4.67m，平均厚2.45m，夹矸2层，厚度0.60~0.62m。）、M2煤层（厚度7.13~28.61m，平均厚14.37m，夹矸1层。）、M3煤层（厚度0.63~2.34m，平均厚1.16m，夹矸1层。）

2、煤矸石产生量

矿井矸石产生来源主要为巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中的洗矸石。（1）矿井建井期间矸石量

矿井投产岩巷3613m，掘进量：59034m3，矸石量约13.6万t。

（2）矿井生产期间矸石量

1）掘进矸石量

矿井投产时配备1个岩巷综掘面，掘进矸石量即为岩巷综掘面掘进量，约2.5万t/a。

2）采煤及洗选矸石量

采煤工作面原煤（含矸石）最终进入选煤厂进行洗选，洗选出来的矸石量即为采掘煤层工作面矸石产生量，约8.0万t/a。矿井生产期间矸石总量为2.5+8.0=10.5万t/a。

三、条湖三号井煤矸石处置设计

1、处置方案的选择

煤矸石最成熟的利用方向是煤矸石发电，但存在煤矸石占地、污染环境的问题；煤矸石制砖技术也比较成熟，缺点是必须掺杂大量粘土，同时对煤矸石中的有害元素有要求；其他利用方法如制水泥、做复合肥、煅烧高岭土等，附加值低、用量不大、形不成规模；煤矸石井下充填是把煤矸石稍做处理后，直接充填到采空区，既减少了占地和环境污染，又可有效防治采空区地质灾害。根据本矿井矸石赋存特征及产生量、开拓方式及采区巷道布置、采煤工艺及其他开采技术条件，参照国内生产矿井煤矸石综合利用途径、经验及效果，本矿井煤矸石采用井下处置，即煤矸石回填于采空区方案。

2、方案及工艺

通过分析井下采、掘、运及通风等系统的布置情况，煤矸石采空区充填方案完全利用井下巷道及相关运输系统，即地面矸石或井下岩巷工作面掘进矸石通过矿井辅助运输系统运至采煤工作面，通过工作面矸石充填系统将煤矸石充填至采空区。煤矸石采空区充填工艺流程：地面矸石（建井矸石、洗选矸石、垃圾或固废）或掘进矸石→副斜井→甩车场→溜矸眼→甩车场→工作面顺槽→工作面采空区。

井下矸石运输工作制度采用一天一运，在每个区段均设1个溜矸眼，直径6m，容量约400m3。采空区充填巷道布置及运矸线路、工作面设备布置见图1～3。

图1 采空区充填巷道布置及线路走向平面图

图2 采空区充填巷道布置及线路走向剖面图