固体充填采煤技术及装备简介2011-1-11

郑州四维机电设备制造有限公司简介2/3/2020固体充填采煤技术及装备汇报提纲1充填开采概况2固体充填开采原理与系统布置3固体充填采煤岩层控制理论4固体充填工艺5固体充填开采工作面条件分析6固体充填工作面设备7郑州四维机电充填支架业绩1充填开采概况•1）起源金属矿山•50年代：干式充填法•64年：凡口铅锌矿开始使用胶结充填法•70年代后：水砂充填和胶结充填技术引进和发展1.1充填开采发展2）目前国内充填开采现状第一阶段20世纪50年代以前中国充填均是以处理废弃物为目的的废石干式充填工艺第二阶段20世纪60年代采用水砂充填工艺第三阶段20世纪60～70年代应用和开发尾砂胶结充填技术第四阶段20世纪80～90年代为进一步降低采矿成本和环境保护的需要，发展了高浓度充填技术、膏体充填、废石胶充填和全尾砂胶结充填技术第五阶段21世纪~为了解放“三下一上”压煤，保护地面建筑，发展了适合煤矿开采采空区充填法。序号充填方式充填介质充填性质实施煤矿1似膏体矸石充填煤矸石、水泥、粉煤灰普采充填采空区峰峰通顺矿、新汶孙村矿济宁太平煤矿2充填支架膏体充填煤矸石、水泥、粉煤灰综采长壁淄矿岱庄煤矿3充填支架矸石膏体充填煤矸石、粉煤灰、炉查、劣质土、城市固体垃圾综采长壁峰峰小屯矿4悬移式充采支架高水充填矿渣、尾矿、煤矸石、粉煤灰、建筑垃圾采空区淄博王庄煤矿5高水材料充填特种水泥及添加剂沿空留巷邯郸陶一煤矿6抛矸机矸石充填矸石巷道济三矿、大隆矿、邢东矿华丰矿、许厂煤矿等7充填支架矸石充填矸石综采长壁新汶翟镇矿8充填支架固体充填煤矸石、粉煤灰综采长壁河北邢台矿我国充填开采案例1.2煤矿充填开采分类充填法开采：利用充填材料来充填煤层开采留下的空间，从而减小地表沉陷和地下开采对建筑物的影响。充填开采固体高水速凝膏体混合1.3充填开采解决问题1）解决“三下一上压煤”问题，提高可采率、延长矿井寿命。2）回收房柱开采残留煤柱，解放呆滞煤炭。3）减少煤炭开采对环境的破坏。2固体充填开采原理与系统布置2.1固体充填开采基本原理长壁综采充填采煤技术长壁普采或炮采充填采煤技术充填采煤液压支架与配套设备充填采煤工艺岩层移动与地表沉陷控制充填抛矸机矸石与固体废物开采传统技术无法回收的煤炭资源实现资源的循环利用保护矿区环境矸石分选与运输核心技术充填采煤核心技术实施效果置换煤炭置换“三下”压煤和永久煤置换煤炭固体充填物回收煤炭掘进矸石煤流矸石老矸石山固体废物井下地面井下运矸系统井下分矸系统投料系统矸石与膏体混合充填充填采煤工艺岩层移动与地表沉陷控制矸石与膏体混合充填柱围岩变形与岩层移动控制技术巷充抛矸机掘巷充填技术2固体充填开采原理与系统布置2.1固体充填开采基本原理2.2固体充填系统图2.3井下煤矸分离技术开发及应用井下煤矸分离方法输送（（（（（（（（（（（（小于50mm的煤与矸石小于50mm的煤大于50mm的矸石旋转劈裂式破碎分级煤用带式输送机矸石用带式输送机煤矸分选原理与工艺流程图50mm煤矸分选系统设备布置示意图2.4固体物料投料系统地面投料控制室带式输送机破碎机刮板输送机推土机矸石山运矸通道投料控制台锥型缓冲器储料仓投料井堵仓清理装置固体物料直接投料系统2.4固体物料投料系统568921347天轮井架下部天轮上部滑道下部滑道托盘2.5充填运输系统地面运输系统地表的两个60立方米的粉煤灰仓粉煤灰与矸石按配比混料2.5充填运输系统地下运输系统2.5充填运输系统高56m,直径4m,容量600立方米防堵装置------两个高能破拱助流器(空气炮)2.5充填运输系统2.6固体充填材料选择1、矸石2、粉煤灰3、露天开采剥离物4、固体废弃物5、黄土（山西霍州）煤矸石的来源及产生情况露天开采剥离及采煤巷道掘进排出的白矸采煤过程中选出的普矸选煤过程产生的选矸所占比例(％)4535203固体充填采煤岩层控制理论岩层移动控制目标充填技术控制目标绝对不移动充入与开采等体积的矸石控制移动量建筑物损伤破坏：搬迁建筑物局部损伤：修补建筑物微小损伤：无需修补1.不同矸石充填量对应的地表变形值2.同一矸石充填量对应的地表最大变形值理论上需解决的问题技术障碍传统办法开采工作面不断移动采空区顶板随采随垮开采面与采空区隔离水砂充填——水流为动力风力充填——风流为动力膏体充填——流体为动力1.拆除开采工作面与采空区之间的隔离屏障2.用同一支护系统掩护采煤与充填并行作业3.用矸石重力为充填主要动力，加辅助压实力创新与发明3固体充填采煤岩层控制理论固体充填采煤岩层控制理论依据1、符合煤矿安全规程相关规定2、符合国家、地方、矿局相关法规3、满足《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》固体充填采煤岩层控制技术关键1、填充物密实度保证2、充填支架合理工作阻力确定3、充填采空区岩层垮落规律研究4、岩层移动规律对地表影响3固体充填采煤岩层控制理论H充填开采顶板下沉等价采高顶板下沉充填开采固体充填采煤等价采高的概念Hz固体充填采煤岩层移动控制稳定性判据maxzHH≤Hmax——建筑物变形能承受的最大允许采高。等价采高3固体充填采煤岩层控制理论固体的松散与压实性能自制实验系统1.01.21.41.61.82.0010203040σ/MPakg1g3g50.10.20.30.40.5010203040σ/MPang1g3g5矸石碎胀系数与压应力矸石孔隙率与压应力3固体充填采煤岩层控制理论固体充填采煤支架支护强度确定方法3固体充填采煤岩层控制理论根据中国矿业大学对充填工作面的矿压观测及相应的分析，工作面充填液压支架的支护强度应不低于一次采全高时普通综采液压支架的支护强度。4固体充填工艺5固体充填开采工作面条件分析1、就目前固体充填开采技术，一次充填埋深应在700m以内为宜。2、充填采煤方法应优先考虑采用“长壁后退式开采”。3、固体充填开采适应采高为2～5m，一次采全高。充填开采房柱残煤的高度可考虑在6m之内。5固体充填开采工作面条件分析4、煤层倾角应在近水平（≤8º）或缓倾斜煤层（25º）;倾斜煤层（25º～45º）和急倾斜煤层（45º），正逐步开展研究与实践。5、工作面长度，现阶段应在90～150m为宜，随技术与设备水平的不断提高，可延长至200m。6、其它，如煤层、顶底板条件、含水及瓦斯等适应一次采全高综采条件的都可以应用固体充填采煤法。6固体充填工作面设备充填工作面布置示意图6固体充填工作面设备充填液压支架6固体充填工作面设备充填液压支架SGBC764/250边双链充填运输机电机机头链轮机尾链轮中部槽接料处漏料孔机尾过渡槽减速器机头过渡槽6固体充填工作面设备充填运输机中部槽6固体充填工作面设备充填运输机1-卸料端，2-前调节油缸，3-电控箱，4-电动机，5-驱动油泵，6-后调节油缸，7-接料斗8-皮带架，9-转轴，10-可移动式滚筒，11-皮带，12-卸料伸缩皮带架转载机结构原理图6固体充填工作面设备履带皮带转载机7郑州四维机电充填支架业绩序号型号使用单位年产量日期备注1ZZC4800/16/32邢台矿以充定产2008.9四柱支撑式固体充填支架2ZZC5600/16/32邢台矿以充定产2009.9四柱支撑式固体充填支架3ZZC8800/20/38平煤十二矿90万t2010.6六柱支撑式固体充填支架4ZZC7000/20/40开滦唐山矿100万t2010四柱支撑式固体充填支架5ZZC10000/20/40淮北杨庄煤矿60万t2010六柱支撑式固体充填支架6ZZC10000/20/40兖州济三矿以充定产2010六柱支撑式固体充填支架7ZC9600/16/32济宁花园煤矿45万t2010六柱支撑式固体充填支架8ZC14100/25/38皖北五沟矿以充定产2011六柱支撑式固体充填支架9ZC10200/30/50邢台邢东矿以充定产2010五柱支撑式膏体充填支架10ZC4800/09/18焦作小马矿以充定产2011膏体充填支架ZZC5600/16/32型四柱支撑式固体充填液压支架7郑州四维机电充填支架业绩主要技术参数支架中心距：1500mm支架高度：1600～3200mm支架宽度：1.43～1.60m支架推移步距：600mm支架初撑力：4594KN（P=31.5MPa）支架工作阻力：5600KN（P=38.2MPa）支护强度：0.6MPa对底板比压：1.84MPa泵站流量：400L/min泵站压力：31.5MPa操作方式：本、邻架操作主要结构特点：尾部支撑能力强；设置有充填观察口；压实效果好。7郑州四维机电充填支架业绩ZZC8800/20/38六柱支撑式固体充填支架7郑州四维机电充填支架业绩主要技术参数支架中心距：1500mm支架高度：2000～3800mm支架宽度：1420～1590mm支架推移步距：600mm支架初撑力：7210kN（P=31.5MPa）支架工作阻力：8800kN（P=38.5MPa）支护强度：0.72MPa对底板比压：1.8MPa泵站压力：31.5MPa操作方式：本架操作主要结构特点：后顶梁采用立柱支撑；操作方便，设置有充填观察口；能实现全断面压实。7郑州四维机电充填支架业绩ZZC10000/20/40六柱支撑式固体充填支架7郑州四维机电充填支架业绩主要技术参数支架中心距：1500mm支架高度：2000～4000mm支架宽度：1430～1600mm支架推移步距：630mm支架初撑力：8322kN（P=31.5MPa）支架工作阻力：10000kN（P=38.0MPa）支护强度：0.82～0.9MPa前顶梁支护强度0.87～1.01后顶梁支护强度0.765对底板比压：2.8MPa泵站压力：31.5MPa操作方式：本架操作主要结构特点：适应性强；后顶梁端部承载能力强；压实机构调整能力强。7郑州四维机电充填支架业绩ZC6700/18/34四柱支撑式固体充填支架7郑州四维机电充填支架业绩主要结构特点：1）采用四柱式结构，操作方便，立柱受力均匀，支护效率高；2）前顶梁、后顶梁、上连杆采用三铰结构，上连杆布置两根平衡千斤顶，强度高，稳定性好。3）后顶梁端部承载能力强；4）顶梁长度短，支护强度高；5）采用两个压实机构，压实范围增大，提高了充实率，缩短充填时间，提高效率；6）上压实采用双伸缩机构，为充填落料提供足够空间，压实范围增大。7郑州四维机电充填支架业绩邢台矿充填案例分析充填工作面配套设备采煤机：MG200/466-WDH运输机：SGZ764/400充填运输机：SGB630/150C充填液压支架：ZC5600/16/327郑州四维机电充填支架业绩邢台矿充填案例分析应用效果比较项目全高开采预计采高2.1m综采充填预计等价采高0.6m综采充填实测最大下沉量/mm1580420380最大水平变形/mm/m3.20.80.5建筑物破坏等级ⅡⅠⅠ邢台矿建筑物下综采充填地表移动预计与实测平均采深320m实际采高2.79m等价采高0.42m采出率85%综采矸石充填地表下沉曲线对比图全高开采预计采高2.79m2272.4Ⅱ综采充填预计等价采高0.42m520.6Ⅰ综采充填实测160.1Ⅰ郑州四维机电真诚期待与您合作！