矸石充填

2024-06-04

矸石充填（共7篇）

矸石充填篇1

摘要：结合龙东煤矿东二采区充填巷道的布置情况, 介绍了井下巷道矸石充填技术的关键设备及其结构原理, 并对该施工技术的具体工艺流程进行了分析, 以提高井下煤炭资源的回收率。

关键词：煤矿,井下矸石,充填技术,煤炭资源

0 引言

东二采区作为龙东煤矿下一步主要接续采区, 需要施工东翼运输巷和东翼回风巷两条总长度约3 500 m的开拓岩巷, 为缓解生产接续、提高岩巷单进水平, 合理解决村庄压煤问题, 实施了井下巷道矸石充填技术。经综合分析充填地点选择距东翼运输巷较近的东一工作面采空区和F8断层之间的下山煤柱, 该区域位于-285东一车场西侧, 距副井3 600 m, 上部为F8断层, 下部为7314, 7316等工作面采空区, 南北平均宽为102 m, 东西长为760 m, 面积为77 520 m2。该区域地面位置为江苏省杨屯镇卞庄新村。

1 充填巷道的布置情况

为了便于对岩巷掘进产生的矸石进行井下巷道充填, 本着少投入和系统简单顺畅的原则, 在东翼运输巷和充填巷之间施工一条长71 m的充填联络巷, 巷道宽度为4 m, 高度为2.4 m, 采用锚网 (索) 联合支护。充填联络巷上方施工一个直径3.5 m的矸石仓作为掘进迎头转运矸石的临时储料仓, 矸石仓上口与东翼运输巷贯通, 下口与充填巷相连, 这样就形成了矸石由东翼运输巷向各充填巷之间充矸的充填系统。

在充填区域平行东一轨道下山布置充填巷, 并且与东一采区原12号煤仓沟通, 形成掘进出煤系统。充填巷道沿煤层倾向布置, 下山坡度7°, 实现附填, 以提高充填率。充填巷道宽度为4.6 m, 高度为4.0 m, 沿煤层顶板掘进, 采用锚杆支护。第一条充填巷平行东一轨道下山布置, 其他充填巷在东一采空区与F8断层之间依次平行布置, 留5 m净煤柱。该区域可布置充填巷9条, 总长度约为4 700 m。

2 主要充填设备和结构原理

由于矸石仓的位置在一定时期内相对不变, 而充填巷迎头因被不断充填, 其位置逐步向后移动, 即矸石仓与充填巷迎头之间相对距离是变化的, 因此, 所设计制作的转运设备必须能够方便于伸缩并能充满整个巷道断面。本技术的关键设备是伸缩皮带机、转载皮带机、抛矸机和皮带缓冲床等。皮带运输机、耙装机是已有设备。图1是伸缩皮带机、转载皮带机、抛矸机总体构件图。

注:1—伸缩皮带机;2—转载皮带机;3—抛矸机

1) 伸缩皮带机。

由于矸石仓与充填巷迎头之间相对距离是变化的, 要求从矸石仓到抛矸机之间的转运皮带必须是可伸缩的。伸缩皮带机是矸石从矸石仓开始转运的第一个设备, 如图1中1所示。

结构:由Ф89×950 mm平托辊、Ф320 mm滚筒、Ф400 mm滚筒、Ф500 mm主滚筒、Ф89×280 mm三联托辊及SGB-620/40T电机组成。

工作原理:该伸缩皮带机是由SDJ-80型带式输送机改造而成, 增加了转载皮带的伸缩机构, 使得转载皮带机可在其卸载仓内长度方向上自由伸缩。使用涨紧绞车配合皮带机的缩进和涨紧对转载皮带机进行伸缩。皮带机伸缩长度范围3 m~20 m;输送带种类为阻燃皮带, 输送带的宽度800 mm。

2) 转载皮带机。

转载皮带机是伸缩皮带机与抛矸机之间的转载设备 (如图1中2所示) 。为了制造上方便, 伸缩皮带机与转运皮带机虽然在制造上分开, 但在使用上是结合的, 也就是说, 两部皮带的结合使用, 才能实现整个转运皮带的可伸缩。

结构:长22 m的伸缩皮带架 (架内皮带可伸缩距离为18 m) , Ф89×950 mm平托辊, Ф89×280 mm三联托辊, JZB-0.9型涨紧绞车。电动滚筒为YDB隔爆油冷式电动滚筒, 电动机功率为11 k W。

工作原理:该皮带机为DTL800/30型转载皮带机, 采用YDB隔爆油冷式电动滚筒驱动, 通过涨紧绞车可在改进型SDJ-80可伸缩皮带机的卸载仓内自由伸缩, 并通过可调式支腿增加伸出部分的强度。皮带机下部安装有滚轮, 可减少皮带伸缩时的阻力。三联托辊采用独立式连接机构。

3) 拋矸机。

抛矸机是最后将矸石抛投至充填巷道迎头的关键设备 (如图1中3所示) 。抛矸机的主体是一个长度为3.6 m的皮带机, 为了实现对充填巷道迎头各个位置点的抛投, 保证充填密度, 抛矸机的机头必须能实现一定的上下、左右调节, 并且有适当的皮带运转速度。

结构:80皮带、320 mm滚筒、平托辊、配套YBK2200型电动机, 电动机功率为22 k W, 转数为980 r/min;并配有XDG-5000的液压站与调节油缸各一套。

工作原理:该抛矸机采用带式传动方式, 通过YBK2200型电动机提供动力, 皮带轮变比2.4, 抛矸机带速6.8 m/s, 可调整仰角13°~25°, 左右旋转角度-8°~8°。抛矸机可随转载皮带机移动。根据使用环境通过油缸、转盘调整抛矸机的机头仰角和旋转角, 利用抛矸机6.8 m/s的带速达到矸石的抛矸落点。抛矸机中部采用转盘式旋转机构进行上下、左右调节, 底部采用船体式结构, 以增加抛矸机的浮力, 减少移动阻力。

为满足井下生产需要, 每个循环抛出矸石可通过伸缩牵引绞车同时移动转载皮带机和拋矸机, 伸缩距离18 m, 可满足一个循环的抛矸量。

4) 皮带缓冲床。

为减缓矸石对皮带机尾的冲击, 保证皮带机正常转动矸石, 在皮带机尾卸载点装设缓冲床。

结构:主要由缓冲托辊和缓冲条组成。

工作原理:缓冲床橡胶层可充分有效吸收矸石下落时的冲击力, 降低物料下落时对输送带的冲击, 改善落料点的受力状况。高分子聚乙烯表面, 可降低输送带与缓冲条之间的摩擦系数。聚乙烯层表面的弧形设计, 使输送带运行顺滑流畅;皮带缓冲床使输送带面与面接触并受力均匀, 可防止由托辊断裂、脱落造成的皮带纵向撕裂, 同时降低皮带被矸石或尖锐物料穿透后导致输送带撕裂的概率。

3 充填方案及工艺流程

1) 掘进与出矸。

龙东煤矿原井下矸石处理方法为:岩巷掘进使用耙装机将迎头矸石倒出, 装入1 t矿车, 再利用架线电机车把1 t矿车运到副井下口, 由副井绞车提升到地面后运至矸石山进行排放。这种排矸方式存在运输环节多、掘进工效低、地面环境污染严重等问题。为解决以上问题, 将东翼运输巷出矸方式由矿车运输改为皮带机运输, 从而实现抛矸机充填巷道的目的。具体做法是迎头掘进仍采用“全断面爆破法”施工, 光面正向爆破, 出矸时耙装机出矸与皮带机运输、抛矸机充填同时进行, 迎头爆破、支护后即开始出矸、充填。

每掘进30 m, 停头两个小班喷浆、钉道、移耙装机一次, 喷浆在钉道及移耙装机前进行。耙装机移到迎头后, 用耙装机钢丝绳牵引皮带机尾, 移到耙装机后, 形成充填系统。

2) 充填工艺流程。

掘进迎头产生的矸石通过耙装机 (耙装机出料槽下安设漏斗) 装入皮带运输机后运至矸石仓, 经矸石仓下口给料机给到皮带机, 由皮带机将矸石运载到充填巷伸缩皮带上, 经充填巷伸缩皮带机、转载皮带机、抛矸机将矸石抛填到充填巷迎头。

即:耙装机→皮带运输机→矸石仓→伸缩皮带机→转载皮带机→抛矸机→充填巷道。

抛矸机充填达到18 m的循环长度后需向后移动一次。移动时, 先将伸缩皮带机尾缩短一定距离, 然后向后移动抛矸机, 抛矸机移到一个新位置后继续抛矸充填巷道, 这样逐步完成一个充填循环, 达到充填巷道的目的。

4 矸石充填系统处理规模

东翼运输巷和东翼回风巷两条岩巷工程量长度约3 500 m, 平均断面积为13 m2, 原岩量为4.55万m3, 岩石碎胀系数按1.8计算, 矸石松散体积为8.019万m3。充填巷设计断面规格为4.6 m×4.0 m, 净断面18.4 m2, 充填饱满系数取0.95, 4 700 m充填巷可充填矸石8.2万m3, 基本上满足东翼运输巷和东翼回风巷两条巷道掘进岩石量的充填要求。

5 结语

井下巷道矸石充填技术提高了岩巷的单进水平。龙东煤矿东二采区需要施工的开拓岩巷工程量较大, 井下矸石不升井技术的实施, 使岩巷掘进速度由原来的110 m/月提高到135 m/月, 为东二采区正常接续创造了有利的条件;同时还实现了井下煤炭资源置换, 解放了用常规方法不可能采出的煤炭资源, 提高了资源回收率, 延长了矿井的服务年限。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局, 国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2011.

[2]袁和生.煤矿巷道锚杆支护技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2013.

[3]东兆星, 刘刚.井巷工程[M].北京:中国矿业大学出版社, 2012.

矸石充填液压支架的设计探讨篇2

矸石井下充填是矸石处理利用的有效途径, 该技术可以用矸石置换出煤矿“三下”永久煤柱的煤炭资源, 有效减少地面沉陷, 而且可以实现矸石不上井、地面不建矸石山, 节省矸石山占地;消除矸石山的灰尘、固体颗粒、有害气体、自燃发热对周围环境污染的问题, 以达到综合治理煤矿矸石的目的。

2 充填液压支架

图1所示液压支架为一种矸石充填液压支架, 该支架是邢台机械厂针对冀中能源股份有限公司邢东矿的具体地质条件和生产要求而设计的。

矸石充填液压支架是煤矿井下机械化采煤工作面支护设备, 用于维护采煤工作面顶板稳定, 为采煤机、输送机和工作人员提供安全的工作空间, 并能推动工作面输送机向煤壁方向移动, 同时还可以以输送机为支点, 实现支架的自移, 从而实现综合机械化采煤;同时, 利用输送机输送的矸石对采空区进行充填并夯实。

支架设计参数及受力:

2.1 支架前端四连杆主要参数组成

2.2 支架结构主要特点

(1) 支架采用正四连杆机构, 上连杆为Y型连杆, 前连杆为单连杆, 后连杆为单连杆, 上连杆上铰接点与前后顶梁铰接点重合。

(2) 采用倒装整体推杆的设计。

(3) 支架底座为全开档式。

(4) 底座后面带单伸缩能摆动的捣实机构, 捣实机构落料距不小于150mm;捣实机构框板下沿增加耐磨层, 并保证加工质量。

(5) 支架各主要铰接销轴的轴孔配合间隙为1mm, 并采用淬火销, 固定销轴的方式采用高强度挡板式结构。

(6) 充填刮板机接链环考虑采用新结构, 缩短连接尺寸, 并可以调整长度。

2.3 支架受力技术参数

(1) 技术参数【摩擦系数:0.2, 平衡千斤工作阻力:-1242KN】

(2) 顶梁

立柱处最大弯矩:6908.5KN*m【摩擦系数:0.3;支架高度:5000mm;工况:顶梁前端扭转】

顶梁最大扭矩:1260.3KN*m【摩擦系数:0.3;支架高度:5000mm;工况:顶梁前端扭转】

(3) 掩护梁

前连杆处最大弯矩:2859.4KN*m【摩擦系数:0.3;支架高度:5000mm;工况:顶梁偏载】

掩护梁最大扭矩:2592.3KN*m【摩擦系数:0;支架高度:3000mm;工况:顶梁偏载】

(4) 连杆

前连杆最大轴向力:-8056.5KN【摩擦系数:0.3;支架高度:5000mm;工况:顶梁偏载】

前连杆最大扭矩:1668.2KN*m【摩擦系数:0.3;支架高度:3000mm;工况:顶梁偏载】

后连杆最大轴向力:8559.7KN【摩擦系数:0.3;支架高度:5000mm;工况:顶梁偏载】

后连杆最大扭矩:1676.4KN*m【摩擦系数:0.3;支架高度:3000mm;工况:顶梁偏载】

(5) 底座

立柱处最大弯矩:3565.3KN*m【摩擦系数:0;支架高度:4610mm;工况:底座前端扭转】

底座最大扭矩:2426.4KN*m【摩擦系数:0;支架高度:4660mm;工况:底座前端扭转】

2.4 受力分析

通过计算, 该型号矸石充填液压支架顶梁、底座的安全系数能满足大于1, 上连杆、前后连杆的安全系数能满足大于1.3, 总体安全性满足邢东矿的实际要求。

3 总结

该矸石充填支架, 不仅提高了煤炭资源回收率, 也为煤炭企业治理矸石提供了切实可行的办法, 对建设绿色、环保矿山具有重大意义。

摘要：随着人们对雾霾、环境污染的认识, 矸石山的存在滞缓了煤炭企业的生产, 它不仅占用大量的土地资源, 而且经常发生自燃、滑坡等事故, 造成了严重的环境破坏。

矸石充填留巷技术的研究应用篇3

关键词：矸石充填留巷,矸石,施工技术,优缺点,研究

采矿作业中, 应用矸石充填留巷技术可有效解决采矿区的留巷问题, 并充分保证矸石材料的利用率, 延缓并防止矿区地面下沉。另外, 在矿山开采中合理应用矸石充填留巷技术, 还可更好的顺应时代发展, 满足无废开采以及环境保护的要求, 减少矿石开采对生态环境的影响, 实现绿色开采。下面结合某煤矿的矿石开采案例, 对矸石充填留巷技术的施工工艺、技术要点以及优缺点进行论述。

1 工程简介

某煤矿71304~05E工作面位于-300m水平十三层七采区, 工作面南起71304E回风巷, 标高-148.3~-170.8m, 北至71305E运输巷, 标高-212.4~-255.4m, 东至工作面切眼, 西至十三层七采运输上山保护煤柱, 其中71304E工作面东西走向长583m, 南北倾斜宽94~126m, 71304E工作面埋深311.3~373.4m, 煤层直接顶板为石灰岩 (四灰) , 灰色, 坚硬致密, 平均厚度6.8m, 整体不宜冒落;煤层直接底板多为灰白色细砂岩, 坚硬致密, 平均厚度4.6m, 局部为0.05~0.lm的粘土岩, 遇水膨胀变软, 下为沙质泥岩。

2 开石充填留巷具体施工方法

(1) 71304E面采用在上端头靠采空区侧垒砌走向矸石带进行留巷开采, 矸石带沿走向梯形垒砌, 底宽自上平巷下帮以下倾向4m、顶宽3m, 矸石带上方用袋装碎矸石接顶严密。为提高留巷效果, 靠矸石带上帮, 沿走向支设一排摩擦支柱加强支护, 柱距1.0m, 支柱拴设防倒绳。摩擦支柱必须挖好柱窝并使用5t液压升柱器支设, 支柱初撑力≥50KN。

(2) 矸石带采用袋装歼石垒设。装矸石的袋子长0.8m, 矸石块度≤0.1m, 装袋时装填长度≤0.6m。垒设矸石带时, 矸石袋上下压茬≥0.15m。

(3) 工作面每推进一茬, 在上端头垒设一次矸石带, 垒设矸石带前, 上端头上部4m范围内为最大控顶距, 面溜子靠采空区侧为四排正规支柱, 垒设矸石带后, 面溜子靠采空区侧为三排正规支柱, 即执行见四回一的支回方式, 随回撤留设的支柱随垒设砰石带, 矸石带充填循环进度为1.1m。

(4) 垒设矸石带时采用两架II型钢梁后移临时支护上方顶板, II型钢梁确保一梁二柱支设, 当矸石充填接近顶板时, 逐架抽出前移支护前方炮道顶板。

3 开石充填留巷的技术要点

(1) 袋装歼石必须完好无破损, 颗粒均匀, 方能有效地承受顶板的压力。

(2) 矸石袋之间必须压好茬, 矸石袋与顶板之间必须使用矸石或木料接顶, 增加其稳定性。

(3) 对矸石带以下采空区顶板的处理是矸石带留巷的一个关键环节。必须确保矸石带以下10m内无走向超过1m的悬顶, 也就是说该范围内每推进一茬, 都要对采空区进行一次强制放顶;另外为防止顶板垮落时在矸石带上方折裂, 采用在矸石带下侧边缘顶板以下1m处沿走向布置一排放顶眼, 眼深1.8m, 倾角45°~60°, 放顶眼间距0.5m, 人为将该处顶板断裂或形成折断弱面, 从而减少顶板运动对矸石带的冲击, 从现场看该方法起了很重要的作用。

4 矸石充填留巷技术的优缺点分析

此次施工中, 施工人员采用矸石充填留巷技术代替了原先的小煤柱留巷技术, 在采煤效率、采煤质量以及采煤进度等多个方面都有了提高和改进, 但在其他方面, 矸石充填留巷技术则存在着一定的缺点。下面对矸石充填留巷子技术的优缺点作详细分析。

4.1 优点

(1) 相比于小煤柱留巷技术, 矸石充填留巷在应用时可最大化减小煤量的损失, 保证煤炭资源量, 提高其再次回收率。

(2) 施工工艺相对比较简单, 容易操作, 并且实际施工可省去平巷掘进的工作量, 节省人工劳动力, 同时也消除了少量火灾因素的存在, 减少或避免了火灾工具的使用, 减少了一台局扇的占地面积, 扩大了施工作业空间, 使得空气与通风更加流畅。

(3) 由于施工中所采用的矸石材料大多是地面矸石中的废矸石, 或者是原煤炭中的手选矸石, 尽管不是原矸石, 但其施工效果和性能作用与原矸石相差无几, 完全可作为施工材料使用。这样看来, 矸石充填留巷子技术除了施工简单, 可避免煤炭资源损耗之外, 还具有着提高煤炭质量, 充分改善采矿区施工现场, 或施工地面环境的特点。

(4) 矸石充填留巷技术应用于矿山采矿时, 可为采矿人员的生命安全提供有力保障。主要表现为:矸石充填留巷可以改善和解决工作面的通风问题, 保证工作面上机窝通风的顺畅, 彻底克服了小煤柱留巷时所造成的上机窝出口维护开采难题, 成功避免了采矿场微风区的通风威胁, 进而保证了采矿安全。

4.2 缺点

(1) 首先, 矸石充填留巷的整体效果不如小煤柱留巷效果好。尽管矸石充填留巷的安全性与所获煤质都比小煤柱高, 但其留巷的整体效果确实与小煤柱留巷存在差距。而之所以会这样的原因主要是因为, 矸石作为一种充填材料, 其材料本身的硬度和强度并不高, 并且还带有一定的柔性。如果将矸石作为充填材料来进行开采区围岩的加固, 施工完成后很可能会出现顶板下沉现象;而如果采用小煤柱留巷则不会发生这种问题。这是因为以煤体作支撑的结构属于刚性结构, 具有较大的刚度, 施工时顶板的下沉量相对较小, 可获得更好的留巷效果。

(2) 其次, 如果采用矸石充填留巷法进行矿石开采, 其留巷的后期维护、保养等工作量比较大, 且不利于清理。若想彻底清理干净, 就必须借助二次支护技术来控制顶板的稳定性和下沉量;相反, 如果采用小煤柱留巷技术, 实际施工时就仅仅只需要在局部进行二次支护, 后期的维护保养工作量要小很多。

(3) 最后, 矸石充填留巷在应用时容易出现采空区, 而采空区的漏风量相对较大, 需要采取措施对其进行控制与调节, 以满足井下采矿和施工的需要;而如果采用小煤柱留巷技术, 则可以利用煤柱或者隔绝墙来控制采空区的漏风量, 甚至将采空区完全隔绝。

5 矸石带充填留巷的效益

(1) 多回收了煤炭资源, 减少了煤炭开采损失:按每月工作面留巷30m计算, 改用歼石充填取代小煤柱留巷后, 每年多回收煤炭3657.6t, 创收146.3万元。

(2) 随工作面开采, 随对回风巷进行了沿空留巷, 留设的巷道作为上一工作面的运输巷, 可直接减少一条巷道的掘进工作量, 按71304E工作面留设巷道540m计算, 可节省巷道掘进费用162万元。

结束语

本文以某煤炭矿区开采为例, 对矸石充填留巷技术在采矿作业中的应用作了详细论述, 并结合工程实例, 着重分析了其与小煤柱留巷技术的优缺点, 得出矸石充填留巷更具推广和应用价值。但需要注意的是, 矸石充填留巷技术应用于采矿作业, 既可在一定程度上提高采矿效率, 增加采矿企业的采矿收益, 但其在采空区漏风量控制, 对矸石带留巷的维护和处理等工艺上都存在着不足, 这些不足之处还需要在以后的采矿工作中加以分析与改进。

参考文献

[1]王戈, 王永, 陈淼明.综采工作面矸石充填技术探讨[J].现代矿业, 2009 (5) .

[2]王宜振, 杨建峰, 王目科.矸石充填采煤工艺在大兴煤矿的应用[J].山东煤炭科技, 2008 (5) .

煤矸石井下分离和充填技术探讨篇4

1 矸石井下分离和充填的意义

( 1) 可以减少矸石无效提升和运输费用;

( 2) 可以从源头治理矸石对环境的污染, 节省矸石占地和矸石治理费用;

( 3) 矸石充填采空区可以减少和避免地表塌陷;

( 4) 可以提高矿井提升纯煤的能力, 扩大矿井的产能, 延长矿井服务年限;

( 5) 可以充分回收 “三下” 压煤和边角残煤, 提高资源回收率;

( 6) 有效充填后可以减少井下采空区积水、瓦斯集聚的空间, 提高矿井安全保障。

2 矸石井下分离和充填应注意的问题

由于每一个矿的煤层赋存条件不一样, 煤质和地质情况各异, 要将煤矸石分离和充填技术用于井下, 对于设计工作者来说它是一种全新的系统工程, 涉及到各个方面和各个专业, 笔者从设计的角度提出如下应注意的一些问题:

( 1) 安全方面: 要求洗选设备和电气必须具备防爆、隔爆、防尘、防水和防静电功能, 达到国家煤矿安全强制要求; 洗选巷道和辅助巷道要满足通风要求。

( 2) 井下巷道的开拓与布置: 选矸车间在井下选址既要方便工作面来煤, 又要方便选后产品运输, 还要方便煤矸石的充填, 使采煤流程、充填流程和材料设备运输互不干扰; 由于选矸车间主洗设备体积较大, 要求巷道设计较宽、较高, 并要有煤泥水处理的池子、硐室等。

( 3) 设备选型方面: 要选择适合井下洗选和矸石充填的设备, 如采用长壁工作面充填方法, 则需选用悬挂刮板自夯式充填液压支架等。

( 4) 给排水方面: 可将矿井水处理系统建在井下, 与采区水仓和井底水仓统筹设计, 将矿井水净化处理工序放在井下, 处理后作为选矸车间用水水源, 或供给采区生产用水和井下洒水。这样做的优点是: 矿井水可循环利用, 减少矿井水地面排放, 节省排污费用, 保护地面环境。

( 5) 煤泥水处理系统: 选矸车间产生的煤泥水可与采区水仓煤泥清挖统筹设计, 设计一套自动清挖处理系统, 其优点是: 抽排、脱水、压滤、装运, 一套设备二处使用; 巷道煤泥沉淀池也可以作为井下选矸车间和水仓共用设施, 这样更方便生产, 节省投资。

( 6) 提升系统: 如果矿井是副立井提升, 要注意罐笼能否满足设备单件的最大尺寸。

以上所述都与常规设计不同, 所以无论新建矿井还是生产矿井都要进行有针对性的方案设计, 这就要求采矿和选煤两大专业技术在井下有机结合, 机制、机电和给排水专业紧密配合, 以实用、适用、好用为出发点, 设计力求工艺简单, 设备布置紧凑, 设备高度尽量低, 以满足采矿设计规范对硐室和巷道的要求, 使井下生产工艺合理顺畅, 这对设计人员提出了更高的要求。

3 矸石井下分离技术

矸石井下分离技术改变了传统原煤提升到地面进行分选和排矸工艺, 而是将选煤的预排矸设备和工艺用于井下, 将开采的原煤在井下就地分选, 排出的矸石直接运往采空区进行充填。由于井下空间受限, 作业条件恶劣, 在这种特殊作业环境下, 对排矸设备和工艺提出了较高要求。

3. 1 重介浅槽分选工艺用于井下排矸

重介浅槽分选机最早用于井下是在山东新汶矿业集团的济阳矿和翟镇矿。首先重介浅槽分选机具有瘦长的机体结构 ( 一条6. 8 m宽的分选巷道就可布置主要分选设备) , 很适合井下作业的布置要求; 第二, 具有分选精度高、占地面积小 ( 一条煤泥水巷道, 一条供配电巷道就可布置分选的附属设备) 、工艺简单、操作方便、循环介质量小等特点; 第三, 其分选粒度在6 ~ 350 mm, 满足井下不大于300 mm的粒度要求; 第四, 其处理能力不大于800 t / h, 单机可以满足大多数井型的生产要求。

井下采用重介浅槽分选工艺排矸需要注意以下几点:

( 1) 排矸工艺要建在井底煤仓或移动煤仓之后, 使采煤工作面来煤有一个缓冲, 使入洗原煤给料均匀。

( 2) 由于重介浅槽分选机是分选的关键设备, 其排矸链轮、链条和滑道在介质中运行, 极易磨损, 检修更换是常事, 需要就近设计事故排放池, 以便出事故时方便排介维修, 要预留必要的检修空间和提升设备。

( 3) 设计中增加旁路工艺, 排矸车间出现较大事故时, 原煤可直接出井。

( 4) 在介质净化回收系统中易采用分选密度自动控制设计, 以保证合格的分选密度。

重介浅槽分选机井下排矸工艺流程见图1。

3. 2 卧式动筛跳汰机分选工艺用于井下排矸

卧式动筛跳汰机用于井下预排矸及充填工艺, 已在山东新汶矿业集团协庄矿、赵官矿、济阳矿有成功经验。卧式动筛跳汰机保留了地面机械动筛跳汰机的核心技术, 只是在设备机体上加以改进, 将机体立式高宽结构改为长条形结构, 配以刮板式提升脱水机构, 改变了地面传统动筛系统的设备高而大、工艺布置复杂的问题, 使其工艺更简单, 更适合于井下巷道布置。

分选系统主要配置有: 卧式动筛跳汰机、正弦分级筛、胶带输送机、渣浆泵、高频脱水筛、厢式压滤机等。

卧式动筛跳汰机在第一段留有检修孔, 在第二、三段设置有排水口, 当设备出现事故或煤泥水浓度超标时, 可将设备中的煤泥水排入煤泥池, 粗颗粒煤泥通过高频筛回收, 细煤泥由压滤机处理回收, 滤液水循环使用, 该系统分选粒度在50 ~ 350 mm, 卧式动筛跳汰机最大处理量可达1 500 t/h。特别适用于大中型煤矿井下排矸;但其提升轮改为刮板运输机后脱水效果变差, 这是其不足之处。

卧式动筛跳汰机用于井下预排矸工艺流程见图2。

3. 3 螺旋滚筒选煤机分选工艺用于井下排矸

螺旋滚筒选煤机宽度不大于2 m、长度不大于9 m, 机体结构很适合用于井下。它采用自生介质选煤方法, 以入选原煤中小于0. 3 mm的粉煤作加重剂, 与水混合形成一种较为稳定的悬浮液作为介质。它以螺旋滚筒作为分选块煤的主机, 分选200 ~ 6 mm粒级, 配以自生介质旋流器作为分选末煤的主机, 分选25 ~ 0 mm粒级, 再配以脱介 ( 水) 筛、介质泵、介质箱及管道等组成一个完整的分选系统, 可以分选200 ~ 0. 5 mm原煤, 处理能力约为30 ~ 80 t/h, 特别适用于中小煤矿井下排矸。螺旋滚筒选煤机井下排矸工艺流程见图3。

螺旋滚筒分选工艺的特点是: 投资少, 建设快, 井下占地面积小, 省水, 省电, 运营费用低, 排矸效果好。

主要缺点是: 单机生产能力较低, 介质浓度不易调整。

采用螺旋滚筒分选工艺用于井下排矸需要注意以下几点:

( 1) 一定要先做好可行性研究, 确定原煤是否具备形成自生介质的条件。

( 2) 螺旋滚筒选煤机最佳分选粒度200 ~ 6 mm, 井下破碎机的给料粒度应该满足不大于200 mm要求。

4 矸石井下充填技术

矸石在井下排矸车间分离后, 直接进入矸石充填系统, 对采空区进行充填。井下排矸技术和矸石井下充填技术相辅相成, 缺一不可。目前毛煤在井下排矸车间分选后, 直接进入充填系统的工艺有两种: 长壁工作面充填和巷道式充填。

4. 1 长壁工作面充填

长壁工作面充填工艺的特点是: 矸石充填量大, 需要选用特制的悬挂刮板自夯式充填液压支架和底卸式刮板输送机, 要求随采随充, 充填工艺复杂, 采煤作业和充填作业会有干扰, 初期设备投资较大。采用长壁工作面充填工艺需要注意以下四点:

( 1) 由于采煤量大, 充填矸石量小, 矸石量约是采煤量的1 /5, 如果只充填井下矸石, 只能解决充填问题, 不能解决地面沉陷和水平变形问题; 如要进行全部充填, 还需要从地面运输其他充填材料, 如陈化矸石、黄土和建筑垃圾等等。

( 2) 在排矸工艺后面需设矸石缓冲仓, 待采煤工作面完成切割后, 依次启动充填设备进行充填。

( 3) 由于共用一套液压支架, 即采煤—充填—移动支架为一个工作循环, 充填工作用时较长, 势必影响采煤生产。

( 4) 由于液压支架下要悬挂底卸式刮板输送机和夯实机构, 液压支架较高, 选用时对煤层高度有要求。

4. 2 巷道式充填

巷道式充填工艺、技术和充填设备均较为成熟, 在我国许多煤矿已成功实施, 并有较好的经济和环保效益。该技术不但适用于新矿井也适用于改造矿井, 可在 “三下”压煤, 特别是建筑物下压煤 ( 建筑物下压煤约占矿井储量的10% ~ 30% ) 、大巷保护煤柱和条带开采留设煤柱处掘进充填巷, 掘出好煤 ( 可大幅提高矿井资源回收率) , 充进矸石 ( 可使矸石处理率达到百分之百) , 并起到支撑顶板、防止地面沉陷的作用, 可谓一举三得, 是目前最好的矸石处理方式。

5 结语

好的政策催生好的技术, 带来生产力的释放。《煤矿充填开采工作指导意见》的推进和实施将会给我国煤炭井下开采、洗选带来新的变革, 对保护国家煤炭资源, 延长矿井寿命, 保护和改善矿区生态环境具有积极意义, 同时也对煤矿设计提出了新的挑战, 把新的技术用于生产实践并转化为新的生产力也是每一个设计人员应尽的责任和义务。

摘要：论述了矸石井下分离和充填应注意的问题, 介绍了煤矿井下采用重介浅槽分选机、卧式动筛跳汰机、螺旋滚筒选煤机三种分选工艺将生产的原煤与矸石分离的工艺流程、主要特点和应注意的问题;简述了将矸石进行采空区充填的长壁工作面充填和巷道式充填二种方法。

矸石充填篇5

以某一实际工程为背景,选用FLAC数值分析软件中黏弹性体——马克斯韦尔(Maxwell)体,设置3种模拟方案,模拟条带充填与未充填2种状态下煤柱和地表的位移场变化规律。

1 数值模拟模型的建立

某矿区开采区域属于十一矿己16-17煤层,充填区域煤层厚度平均为6 m,煤层赋存标高为-600~-700 m,地面标高为147 m,埋深为-747~-847 m。整个规划区内构造简单,煤层赋存稳定。

结合条带开采的工艺特点及边界条件,采用平面应变计算模型。根据所选取的柱状图,参考部分岩性力学指标,选取的有关参数如表1所示。充填工艺采用条带式充填,全厚开采,采硐尺寸为6 m×6 m,煤柱宽度为6 m。数值模拟模型倾向长度为330 m,高度为851 m。在开采煤层中共开掘19个6 m×6 m的采硐,其中间留设18条6 m宽煤柱,左右两边采硐距离模型左右边界分别为54 m。考虑计算精度和计算时间的要求,模型中共划分了34 650个单元,其中对采场顶板和煤层进行了局部细化。模拟采场顶板和煤柱的蠕变时间为5 a,在煤壁和煤柱上方的顶板分别布置测线,监测煤壁的水平位移和煤柱上方顶板的垂直位移,在地表布置测点,监测地表垂直位移。

2 数值模拟方案

在数值模拟中采用以下3种方案:

1) 无充填条件下,改变煤柱的弹性模量E1,分析煤柱在条带开采时的位移场和地表下沉量。取E1=1,2,3,4,5 GPa。

2) 在充填条件下,固定充填体变形模量E2=30 MPa,改变煤柱的弹性模量E1,分析煤柱在条带开采时的位移场和地表下沉量。取E1=1,2,3,4,5 GPa。

3) 在充填条件下,固定煤柱的弹性模量E1=0.8 GPa,改变充填体变形模量E2,分析煤柱在条带开采时的位移场和地表下沉量。取E2=10,20,30,40,50,60 MPa。

3 数值模拟结果及分析

根据拟定方案,通过计算分别得到各种方案的煤柱水平位移量、垂直位移量和地表下沉量。图1—2分别是部分在有充填和无充填情况下的某一巷道两边煤柱的垂直位移云图和水平位移云图(煤柱的弹性模量E1=0.8 GPa,充填体变形模量E2=30 MPa)。

从图1中可以看出,煤柱中垂直位移自上而下呈递减趋势。在无充填情况下采硐顶板最大下沉量约为1.0 m,且同一水平煤柱垂直位移基本相同,呈水平带状分布;而在有充填的情况下采硐顶板下沉量约为0.6 m,煤柱和充填体的垂直位移沿水平方向呈波浪形变化。

从图2中可以看出,煤柱和顶板水平位移均呈对称分布,煤柱的最大水平位移位于巷帮的中点处,且水平位移由两帮向煤柱体中间逐渐减小。在无充填情况下巷道两帮最大水平位移约为0.6 m,而在有充填的情况下巷道两帮最大水平位移约为0.4 m。

3.1 方案1)结果分析

在无充填条件下,随着煤柱弹性模量E1的增加,煤柱最大垂直位移、水平位移和地表下沉量均逐渐减小,但减小量不大,见图3。煤柱最大垂直位移变化为975~976 mm;煤柱最大水平位移变化为642~670 mm;地表下沉量变化为391~403 mm。可见,在无充填条件下煤柱体的弹性模量对控制覆岩和煤柱变形的作用不大。

3.2 方案2)结果分析

在充填条件下,随着煤柱弹性模量E1的增加,煤柱最大垂直位移、水平位移和地表下沉量也逐渐减小,见图4。煤柱最大垂直位移变化为637~642 mm;煤柱最大水平位移变化为406~413 mm;地表下沉量变化为266~283 mm。可见,在充填条件下煤柱体的弹性模量对控制覆岩和煤柱变形的作用不大。

3.3 方案3)结果分析

当充填体变形模量取10~60 MPa时,煤柱与6种不同充填体相互作用时的位移及下沉情况见图5,其最大垂直位移相对于无充填条件下分别减小了17.1%,28.5%,33.6%,37%,43.5%,48%;煤柱最大水平位移相对于无充填条件下分别减小了20.7%,32.3%,41.4%,48.9%,55.5%,60.3%;地表下沉量相对于无充填条件下分别减小了12.1%,21.4%,28%,35.5%,42.9%,47.3%。可见,充填体变形模量越大,煤柱最大垂直位移、最大水平位移和地表下沉量减少的幅度越大,充填效果越好。

煤柱最大垂直位移、最大水平位移和地表下沉量随矸石充填体变形模量的增加而减小,且减小的幅度越来越小,趋于稳定的状态。煤柱最大垂直位移随矸石充填体变形模量变化的回归方程为uymax=0.848 8 e-0.009 7 E2,相关系数R2=0.967 5;煤柱最大水平位移随矸石充填体变形模量变化的回归方程为uxmax=0.657 3 e-0.014 3 E2,相关系数R2=0.987 4;地表下沉量随矸石充填体变形模量变化的回归方程为δ=0.394 7 e-0.009 9 E2,相关系数R2=0.988 1。

4 结论

运用FLAC数值模拟软件,建立井下条带充填开采的平面应变模型,采用3种计算方案,分析煤柱在条带开采时的变形分布和地表下沉量,得到以下主要结论:

1) 无充填条件下,在煤柱顶部垂直位移最大,自上而下逐渐减小;在煤柱的两帮水平位移最大,由两帮向中间逐渐减小,且呈对称分布。随着E1的增加,煤柱最大垂直位移、最大水平位移和地表下沉量减小,但减小量不大。

2) 充填条件下,煤柱和充填体的垂直位移自上而下递减;同一水平面上,充填体的垂直位移大于煤柱的垂直位移;随着E1的增加,煤柱最大垂直位移减小,但减小量不大;随着E2的增加,煤柱最大垂直位移大幅度减小。

3) 充填条件下,煤柱和充填体水平位移分布状况均呈对称分布,由两帮向中间逐渐减小;随着E1的增加,煤柱最大水平位移减小,但减小量不大;随着E2的增加,煤柱最大水平位移大幅度减小。

4) 充填条件下,随着E1的增加,地表下沉量减小,但减小量不大;随着E2的增加,地表下沉量大幅度减小。

5) 充填体变形模量越大,煤柱的变形及地表下沉量减少的幅度越大,充填效果越好。随着充填体变形模量的增大,煤柱的变形及地表下沉量将趋于稳定的状态。

6) 充填体变形模量对煤柱的变形及地表下沉量起主要控制作用,而煤柱的弹性模量对控制变形作用较小,因此,矸石充填对于不同矿区控制覆岩和地表变形均可行。

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矸石充填系统在济三煤矿的应用篇6

煤矸石是我国排放量最大的工业固体废弃物，成为影响煤炭工业可持续发展的难题。目前，全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5亿t～2.0亿t的速度增加。对人类的生态环境带来很大的威胁与危害。为节约土地、保护环境、发展循环经济、建设绿色矿山，济三矿积极应用国家推广的煤矸石复垦及回填矿井采空区技术，结合采场实际，按照缩短运距、就近充填，减少运输环节，保证系统顺畅的原则，在矸石量大的十八采区北区回风巷附近的三角形区域和北区辅助运输巷以南附近的狭长区域共布置了24条充填巷道，岩石充填巷道达7 715m，既满足采区准备时间，又满足生产期间的矸石处理，体现了充填与施工同时进行，互不影响的最大优点。

1充填技术原理

首先利用房柱式开采方法将采区的煤炭采出，然后利用矸石充填系统对采空区进行充填。

2设备及配套

矸石充填机的结构、工作原理及技术参数：

1）矸石充填机的结构

矸石填充机由行走部、底架总成、调平机构，调偏架、卸载滚筒组、回转工作台、抛射皮带、液压系统、电控系统等部分组成(见图1)。

2）矸石充填机工作原理

矸石填充机以800带宽皮带机为运输工具。SSJ-800皮带机反向运转，机头位巷道口，作为受料端;机尾位于巷道内，作为卸料端。填充机的卸载滚筒组代SSJ-800皮带机的机尾，与SSJ-800皮带机的标准H架采用间隙衔接。SSJ-80带机将矸石运到的填充机上料输送部，上料输送部再将其卸到抛射皮带上，抛到巷道。抛射皮带可在巷道宽度范围内上下左右摆动，能将整个巷道在宽度范围内填满矸石。当前面填满后，充填机向后退移一个步距(约500mm)。

3）主要技术参数

外形尺寸：长×宽×高(最小尺寸)14 000mm×2790mm×2 250mm;

重量：≈22t;

供电电压：660/1140V;

抛射皮带技术特性：

电动滚筒直径φ500mm，皮带宽度800mm，带速3.15m/s，输送量250t/h;

高度调整范围：2.8m～5.5m;

宽度调整范围：2.5m～5.5m。

3试验应用情况

试验巷道的基本情况：

1）巷道断面及支护方式

十八采一号充填面为矩形断面，锚网支护。巷道顶板采用￠22×2 200mm锚杆，角度垂直顶板(两肩窝角度为75度)，间距900mm;两帮选用￠20×1 800mm锚杆，间距800mm，除顶角锚杆外，其余垂直煤帮布置。锚杆均采用加长锚固，每根锚杆用2支MSCK2350树脂锚固剂，排距900mm，顶部按2 000×2 700的间排距布置双排锚索加强支护，锚索规格：￠18×6 200mm。巷道长约375m、宽5.0m、高3.5m～5.8m。岩性为全煤，顶板为中砂岩，稳定无淋水，巷道底板无积水。

2）设备布置及运输方式

掘进巷道即十八回风巷迎头安设一部PB-60型耙装机，耙装机后跟一部SSJ-800型皮带输送机，机头搭接在十八采矸石仓上口。十八采矸石仓下口经两部800带宽皮带机与十八采1号矸石充填巷联接。十八采一号充填巷内安设一部SSJ-800型可伸缩式皮带输送机，十八采一号充填巷迎头安设一部矸石充填机，用SSJ-800型可伸缩式皮带向充填迎头输送矸石。矸石运输路线：十八回风巷迎头→耙装机→SSJ-800皮带输送机→十八采矸石仓→两部800皮带机→十八采一号充填巷SSJ-800皮带输送机→十八采一号充填巷矸石充填机。

3）系统试验应用情况

该充填系统于先期在十八采1#矸石充填面投入使用，累计试验340个工作日，充填总进尺1 290m。平均月进120m，最高达460m/月。

同时，发挥充填优势，将井下作业现场不可回收上井的软硬垃圾回填到矸石充填巷。

4防止地面沉降的一些技术措施

1)使用锚杆、锚网锚索联合支护的充填巷道，锚杆、锚网、锚索支护是一种永久投入，不再回收，永久起作用的支护方式。矸石充填入工作面后，即使充填率达不到要求，巷道有效支护可以维护数十年以上;

2)设置保护煤柱。每两条巷道之间预留5m厚的保护煤柱，保护煤柱不但能支撑顶板，还能起到容器壁的作用，固定了矸石的体积，使其受压时不发生大的变化;

3)设置水泥矸石支撑墙。根据充填工作面现场地质情况变化，每隔一段距离，可用水泥拌矸石沙子充填巷道，水泥凝结后强度增加，可对顶板加强支撑作用。

5 效益分析

5.1 出煤效益分析

按照充填巷道长度7 715m，断面22.5m2计算，出煤量为：7715×22.5×1.36=23.6万t。

按照煤炭价格500元，巷道成本每米4 500元计算，直接效益为：23.6×500-7715×4500×10-4=8328万元。

5.2 排矸效益分析

目前矸石进入煤流排矸费用(井下约5元/t，地面约13元/t)约18元/t。十八采区矸石量为：5743×17×2.5=24.4万t。排矸费用为：24.4×18=439万元。故此项目直接效益为：8328+439=8767万元。

矿车排矸：

矸石总量：8870×17=150790m3(含充填系数);

每矿车按：1.7 m3计算，共需矿车数量：88700辆;

副井提车每钩按4车计算，共需提升钩数：88700÷4=22175钩;

5.3 年效益分析

按照每年岩巷进尺5 000m，断面17m2计算，年矸石量为：5000×17×2.5×10-4=21.2万t。需要施工矸石充填巷道长度为：(5000×17×1.6)/(22.5×0.9)=6716m，出煤量为：6716×22.5×1.36=20.5万吨。故年效益为：20.5×500+21.2×18-6716×4500×10-4=7609万元。

6 结论

1)提出把矸石充填在煤巷(位于村庄煤柱下或边角煤)，进行井下处理的思路，成功研究与应用了在煤巷中进行矸石充填的技术和工艺，矸石充填技术具有投资小、周期短、能力大、效果好、易于掌握、效益显著的优点;

2)成功研制并完善了集多功能于一体的矸石充填机，为煤矿井下矸石充填技术提供了保障。其完全可以胜任矸石充填的一系列工序，并保证充填效果。既能使建筑物下储煤或矿区边角煤得以合理开采又能解决井上排矸带来的一系列问题;

3)济三煤矿井下矸石处理，采用井下煤巷充填矸石的方式，以矸石置换煤炭，实现了矸石不上井的绿色开采方式，净化现场作业环境，大幅降低成本。矸石不升井，减少地面矸石占地，防止在地面堆积造成环境污染,保护自然环境。为建筑物下采煤开拓出一种新的开采方式，为济宁矿区实现矿区资源与环境协调发展的绿色开采提供了借鉴，具有较大的推广价值。

摘要：本文主要介绍了矸石充填技术原理,矸石充填机的结构、技术参数和在济三煤矿的试验应用情况及取得的经济社会效益。

矸石充填篇7

关键词：采矿方法优化,机械化,草原环保,安全高效

1 概况

锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司是山东黄金集团全资子公司, 公司于2010年4月15日收购该企业, 是锡林郭勒盟和东乌珠穆沁旗重点企业。公司年设计开采能力60万吨, 主要生产铅、锌、银精粉。选厂日处理能力1000 t, 公司接手后经过扩建现已达到日处理能力2500 t。并拥有探矿权8处, 探矿面积316.8 Km2。

1.1 矿区自然地理及经济条件

(1) 矿区位置与交通条件。

矿区位于内蒙古锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗满都镇辖区内, 处在东乌珠穆沁旗的东北方向, 距离约225 km。

交通以公路运输为主。东乌旗政府所在地乌里雅斯太镇距北京约800 km, 东乌旗到满都镇190 km, 满都镇到矿区35 km, 有简易公路相接, 交通条件尚可。

(2) 矿区自然地理。

矿区地处内蒙古高原, 海拔高度一般在920~1060 mm之间, 其中阿尔哈达山海拔高1056 m, 区内切割程度较浅, 相对高差多在100 m以下, 为丘陵区, 地形相对平缓, 地表植被发育, 为大面积草原牧场。

该区属典型的大陆性季风气候, 风季长, 最大风力8级以上, 年平均气温2.5℃, 最低气温-37.4℃, 最高气温38℃;年平均降水量242.9 mm, 最大降水量为457.3 mm (1998年) , 主要集中在每年的6~8月份, 约占全年降水量的51%, 一日最大降水量为24.3 mm, 年平均蒸发量1596 mm。

(3) 区域经济。

矿区内粮食、蔬菜、日用品及设备、原材料等均需由东乌旗及霍林河市供应。

1.2 矿床地质特征

(1) 矿体特征。

矿体主要分布在Ⅰ号矿脉带内, 赋存在板岩及凝灰岩内。呈脉状、似层状、透镜状产出, 局部膨大, 有分支复合现象。沿走向呈豆荚状, 矿体呈厚—薄—厚的趋势。矿体厚度多为1~6 m, 局部富积地带达到25 m, 走向280°~320°, 倾向南西, 矿体倾角25°~65°之间, 多为35°~45°。经探矿工程控制主矿体下盘共圈定一百多条规模不等的矿体。

矿体以隐伏矿体和盲矿体为主, 矿头埋深在12~93 m, 矿体的赋存标高在330~977 m之间, 走向延伸1000 m左右, 矿体相互之间呈平行排列, 相互之间距离4~100 m不等。

1.3 矿区水文地质及矿床开采技术条件

(1) 矿区水文地质。

矿区位于额仁高毕复式向斜北翼, 为一套向北缓倾的单斜构造。地下水的补给来源主要为大气降水, 通过基岩出露区补给地下水。

(2) 矿化蚀变带。

区内Ⅰ号矿体赋存于一系列北西向断裂带中, 沿走向和倾斜方向呈舒缓波状, 有分支复合等特点。早期为压扭性, 从成矿初期到后期经历了从张扭性—压扭性多期构造运动, 致使矿化蚀变带岩石破碎强烈。蚀变岩带宽一般在1~2 m, 破碎带一般宽0.10~1.00 m, 并有0.2 m左右的灰白色断层泥和角砾岩。角砾成分为泥质扳岩或凝灰岩。角砾直径一般在5 cm左右。岩石较破碎, 含水微弱。

1.4 矿床开采技术条件

本矿区的矿岩根据岩石形成时代、成因类型、岩性及工程地质特征, 以及岩石的物理力学性质等, 主要分为泥质粉砂质板岩、凝灰岩、铅锌矿体岩、矿化蚀变岩。根据地矿部门的计算及分析, 区段内矿体及上下盘围岩, 岩体质量等级属一般岩体, 稳固性中等。

2 采矿方法

2.1 原有采矿法

结合阿尔哈达固有的矿体赋存条件, 原采矿方法以空场采矿法为主, 多为浅孔落矿留矿法, 此类方法是将矿块划分为矿房和房柱, 分两步回采, 先采矿房后采矿柱。在回采矿房时采场临时留矿, 主要起到继续上采的工作台作用, 而对维护采场只是起着临时辅助支撑作用。回采几条成规模的矿体, 多数规模较小的矿体受空区治理难度的限制都被搁置了。

2.2 存在的问题

此种采矿方法需做完采准、切割工程后才能进行回采作业, 形成回采能力需要一定的周期, 受特殊成矿条件影响采准切割工程多为人工作业效率低下, 难易提高机械化设备的应用。

由于上盘围岩稳固性差, 回采中需对上盘进行锚杆、串带支护, 且临时支护撤离后上盘极易垮塌, 导致预留的矿柱、间、顶柱无法进行回收, 造成支护量和损失量都很大。

随着开采深度的下移, 采空区面积增大, 受地表厚大砂层影响, 春夏两季大量雨水沿裂隙空区渗入到井下形成自然垮塌, 导致地表塌陷区逐年扩张, 对草原植被产生了一定程度的破坏, 矿山每年要额外支付昂贵的草原补贴费。

草原植被生长繁殖所需的水分主要来自冬季的化雪和春夏两季的自然降水, 年降水量的流失导致矿区周围草原植被繁殖期增长, 草原沙化日益严重, 草原生态环境遭受破坏。

鉴于以上原因, 为了提高生产效率, 降低两率指标, 提高回收率, 提高科学化组织生产管理, 保护草原原生态平衡发展, 进行采矿方法优化。

2.3 采矿方法优化

山东黄金集团并购该公司后, 秉承建设绿色环保矿山的理念积极与当地政府部门洽谈磋商, 致力于采矿方法的优化研究, 采用矸石充填上向分层机械化采矿法。

见图1~4所示。

总体思路:斜坡道为机械化采矿盘区, 采用折返式脉内布置方式;中段运输沿用漏斗放矿、有轨电机车运输方式, 与现有生产系统接口, 巷道掘进的废石为充填骨架材料, 来源丰富, 即减小运输提升费用, 又减少废石场占地面积。

技术方案:采准工程布置方案设计及优化:针对待采矿脉赋存特点, 研究脉内采准布置方式, 脉内斜坡道, 脉内溜井、脉内充填巷道的设计应用, 降低了采准工程成本, 减少了采掘废石量的产生;斜坡道规格设计满足设备安全运行要求, 设计坡度满足设备需要;废石充填采用铲运倒运方式。

脉内斜坡道采准先行, 同时满足探矿需要, 为后续的分层采矿提供通风、充填、出矿等条件;主要的脉内采准工程有:斜坡道、通风充填天井、顺路溜井等。