国有重点煤炭企业“采选充一体化”技术调研及未来走向研判

在煤炭清洁高效利用的大背景下,“采选充一体化”技术对于煤炭行业积极作为、主动赋能具有革命性的意义,从6家国有重点企业集团的调研情况看,四大充填开采技术、四大井下选煤技术普遍成熟,6家采用该技术的煤矿也取得了显著的经济效益和社会效益,但是制约我国“采选充一体化”技术总体推进的主要瓶颈集中在投资、成本两大要素,破解问题的关键是国家的鼓励优惠政策、市场机制形成的煤炭真实价值的回归、“采选充一体化”技术的科学布局等。从概念上拓宽“采选充一体化”技术的内涵与外延,形成井下、井上全方位联动,井下建设预排矸选煤系统,井上建设选煤厂及多源集中充填站,利用固体充填、膏体充填、高水充填等技术,对被分离出的矸石及其他工业固废、充填材料进行加工处理,通过“井下充填+井上回填”的方式,处理井下采空区域、覆岩离层区域,有效提升煤炭资源的回采率和地下空间利用率,提高选煤厂入选原煤质量,保护地面生态环境,实现矿井安全生产的良性循环和生产生态环保的大循环。

积极发挥“采选充一体化”新技术的协同作用 助推矿区生态文明建设和煤炭清洁高效利用新发展

5月11—12日,由中国煤炭工业协会、中国煤炭加工利用协会联合主办的“全国煤矿采选充一体化技术研讨会”在安徽合肥召开。会上,多位领导、专家围绕煤炭开采、井下洗选、井下充填一体化技术进行了交流,本期特刊载了中国煤炭工业协会副会长刘峰同志的讲话,以飨读者。

煤矿井下采选充采一体化关键技术研究

本文主要介绍了煤矿井下采选充填一体化生产技术,并分析其急需解决的技术问题难点,对煤矿井下采选充采一体化生产系统布置进行了详细的分析,并结合井下煤矸分选系统和充填采煤系统布置及工艺,对采选充填一体化生产技术进行了研究。

某金属矿地下采选充一体化技术研究与应用

基于有色金属矿产资源开发的发展需求及地下采选充一体化技术存在的难题,提出了地下采选充一体化技术要求及技术特征,研究了地下采选充一体化技术的系统组成,并以某金属矿山为研究对象,开展了实证应用研究。研究表明,地下采选充一体化技术具备矿业开发全过程功能等特征,是实现矿业可持续发展关键因素。

地下采选一体化系统采充平衡临界品位研究

地下采选一体化系统是开采深埋矿产资源的高效率、低成本,又能实现低碳绿色可持续发展的有效方法,此外,该系统也适用于人口密集、高寒和对环境要求严格的区域。在此系统中,首先要考虑采充平衡的问题,即选矿所得尾砂能够全部用于充填采空区。因此,采充平衡临界品位是评价该系统是否完美的重要指标之一。研究了影响采充平衡临界品位的多种因素,推导得出了采充平衡临界品位的一般计算公式,并建立了采充平衡临界品位分析软件。该软件能够根据不同的地质、选矿和充填料配比等条件确定采充平衡临界品位,并分析在不同条件下临界品位的变化,为地下采选一体化系统的应用提供科学依据。

煤矿采选充一体化技术研究与应用

为解决矿井矸石提升难题,邢东矿通过对井下洗选系统、井下矸石充填系统的针对性研究和不断实践,形成了特有的井下采选充一体化矸石处理系统。通过对2条观测线、158个观测点的持续观测,各观测点的最大下沉量为-301.9 mm,下沉速度值较小,倾斜变形、曲率变形、水平移动及水平变形对地面建筑物的破坏程度基本属于Ⅰ类破坏程度,实现了矿井绿色开采和可持续发展,为具有相同条件的矿井提供了宝贵的经验。

矿井“采-选-充”一体化开采技术

探索一种"三下"压煤开采技术,并详细阐述介绍"采-选-充"一体化开采技术的原理及内涵,分析其存在的技术重点和难点,研究其高效运作的布置方式,并对"采-选-充"一体化技术应用后,采动影响下的地表沉陷进行了现场实测,验证了"采-选-充"技术的可行性,为解决"三下"压煤开采提供技术解决办法,为地表沉降的防治、矸石废料的处理以及相似赋存条件下的煤炭资源的开采提供理论借鉴。

煤矿井下采选充采一体化工艺与技术研究

本文提出煤矿井下采选充采一体化生产模式,阐述了煤矿井下采选充采一体技术内涵,研究了采选充采一体化生产技术的系统布置和工艺设计。形成高效的井下煤矸分选和采空区充填技术,实现全部矸石于井下充填与开采建筑物下压煤及地表沉陷的有效控制的目的。

采选充一体化煤炭生产物流系统仿真及优化

为研究煤炭绿色化开采模式,探寻满足基本产能目标下,采选充一体化煤炭生产物流系统生产瓶颈问题,促进井下煤矸物流协同高效运输。选用山西某矿为原型,运用排队论解析该采选充一体化煤炭生产物流系统运行过程,借助Anylogic仿真软件建立离散事件模型进行相关实验优化和计算。根据仿真结果发现:智能分选系统、提升设备和破碎机为该采选充一体化煤炭生产物流系统生产瓶颈,通过进行相关优化,可提高各设备利用率,促进系统协同运行。

煤矸石井下原位智能分选充填技术研究进展

传统井下煤矸石需运输至地面处理,不仅占用地面国土空间、自燃或雨水淋滤造成大气与环境污染,而且长距离无效运输造成的能源消耗问题已成为制约煤矿低碳发展的关键瓶颈。为实现煤矿矸石不出井,从煤炭生产源头减少碳排放与单位产出能源资源消耗,实现煤炭的绿色低碳智能开采,回顾了煤矸石井下分选充填技术现状及智能化进展,并在此基础上展望煤矸石井下分选充填技术发展趋势,提出了煤矸石井下原位绿色智能分选、充填新方法,详细阐述了煤矸智能分选机及新型充填液压支架的结构及原理,以最大化缩短矸石无效运输距离。为处理采煤工作面矸石,预防煤岩动力灾害,提出了包含少矸化智能开采系统、原位智能分选系统、工作面矿压反演系统、精准科学充填系统四大子系统的煤矿井下采选充智能一体化系统,并探讨了各子系统间的新环逻辑关系,以形成采煤利于分选、分选利于充填、充填利于采煤的良性循环。为处理掘进工作面矸石,提出了包含智能快掘系统、智能分选系统、煤矸分运系统、智能充填系统四大子系统的煤矿井下掘选充智能一体化系统,并对各子系统所负责工作及智能化实现进行了阐述。所提出的新工艺有望实现煤矿矸石不出井,并为煤矸石原位智能分选充填方法及采选充一体化系统的研究提供新思路。

煤炭井下采选充一体化生产物流系统效率仿真

煤炭井下采选充一体化生产系统在井下实现煤炭的开采、洗选和矸石的充填工作,在提升主井运输效率的同时减少矸石对环境的污染。为了充实对煤炭井下采选充一体化生产物流系统的理论研究,并探究影响物流系统效率的关键因素,本文运用系统动力学方法,构建影响因素指标体系并预测系统效率水平变化趋势。以山东某矿为实证研究对象,通过仿真研究和对比计算,重点分析了采选充一体化生产各主要环节:掘进、采煤、洗选、充填对生产水平的实际影响率。仿真结果显示:在煤炭井下采选充一体化生产的人员技术及管理、物料运输、采选充生产、安全防患四个主要环节中,物料运输水平和井下生产水平是影响整个系统效率的关键因素;其次,在井下生产环节中,采煤量和井下洗选量对系统的实际作用率最大,分别为0.123和0.149,因此,提高整个系统生产水平的关键在于提高采煤效率的同时加强井下煤炭洗选机械设备的投入和生产工艺瓶颈的解决。

煤炭采选一体化绿色生产关键技术

传统的煤炭生产造成严重的环境问题、能耗问题和资源浪费问题。创立煤炭采选一体化的绿色生产新模式,研究开发高效井下选煤和选矸条带充填开采及其有机结合的关键技术,避免地面采动破坏,消除矸石山占地与污染,解决煤矿的粉尘、噪音和水污染问题,可实现节能减排,解放煤炭资源,优化矿井生产建设的技术经济和环境指标。

地下采选一体化工程关键技术及设计实践

基于张家湾铁矿工程,对地下采选一体化工程的采矿方法、选矿工艺、总体布局、开拓运输等关键技术进行了分析研究,优化了技术方案,实现了地下采选一体化、无废排放、绿色环保,完成了张家湾铁矿地下采选一体化工程的初步设计。该设计地下选矿厂靠近采场,布置在围岩较稳固的岩体中,尾矿就近排入采空区,生产成本较低,可以作为矿山开展下阶段施工设计和建设的依据,也可供同类矿山建设参考。

采充留一体化绿色开采技术研究

针对长城煤矿开采所产生的环境污染、生态破坏、浪费资源、成本高等问题,提出了采充留一体化绿色开采技术。分析了充填矸石不同颗粒级配下矸石压缩率与应力关系,对沿空留巷技术机理及钢管混凝土支护技术进行研究,得出采充留一体化绿色开采技术是可行的。充填矸石颗粒级配以矸石中粒径小于2.5mm粉末含量占5%,粒径小于45mm的矸石占15%,大于45mm的矸石块占80%为最佳颗粒级配。沿空留巷使用锚索梁做超前支护,钢管混凝土墩柱配合矸石袋墙做巷旁支护对维护巷道稳定、控制围岩变形具有重要作用。该技术对煤矿绿色开采具有重要的借鉴指导意义,具有重要的推广和研究价值。

矿产资源地下采选一体化系统研究

我国地下深部埋藏大量的矿产资源,利用传统常规的开采方法开采这些矿产资源存在开采难度大、经济效益差、环境干扰突出等缺点。针对上述情况,提出了矿产资源地下采选一体化系统,并研究了该系统的设计方案和关键技术,重点论述了该系统的特点和实施效果。提出的矿产资源地下采选一体化系统是经济合理开发深埋矿体的有效途径,也是矿产资源开发理论与开发方法的突破。

采选充一体化质量评价体系软件开发与应用

为建立采选充一体化示范工程质量监测与评价体系,选取了3个一级指标和16个二级指标,实时监测并记录工作面的指标数据。通过建立的采选充一体化质量评价模型计算得出工程完成质量评价结果,并采用MATLAB语言依据此评价体系和评价模型进行程序软件开发,以简化采选充一体化示范工程质量评价过程,提高评价效率。

煤矿井下采选充一体化评价模型创建与应用

为进行煤矿井下采选充一体化工程质量的评价,以郭庄煤矿为研究背景,运用改进的模糊综合评价方法,构建了煤矿井下采选充一体化工程质量评价模型;采用层次分析法与变异系数法相结合的方法确定了两级指标权重。基于MATLAB软件平台,开发了“MBF”数值计算评价方法,提高了煤矿井下采选充一体化工程评价效率和质量。

煤矿固体充填采煤技术发展回顾与展望

介绍了我国煤矿充填开采现状。分析了充填开采上覆岩层运移规律和连续曲形梁形成的基本条件,得出了连续曲形梁和充填密实度与关键层的量化关系;描述了充填材料的制备及运输、固体充填装备、巷道固体充填及工作面固体充填技术的特点及其工艺。分析了固体充填开采采充平行作业、充填自动控制和煤矿井下"采选充留"一体化的技术装备体系。提出了保证充填长期效果的散装固体改性充填技术方法。认为充填开采要向精准充填开采,建设全过程生态矿山努力。

煤电化基地大宗固废“三化”协同利用基础与技术

我国14个大型煤炭基地及89个大宗固体废弃物综合利用示范基地建设,标志着矿区大宗固废利用已被纳入全国战略发展布局。长期以来煤炭资源高强度的开发与利用,造成矿区浅埋煤层资源临近枯竭,煤电化基地大规模固废堆积及地表沉陷,已成为制约矿区绿色低碳、高质量发展的难题。大宗煤基固废协同利用与绿色充填是解放“三下一上”压煤,延长矿井服务年限,实现固废无害化、资源化、规模化“三化”利用的有效途径。基于产煤大省山西省、“华东能源粮仓”安徽两淮基地及宁东能源化工基地的煤基固废种类和产量,详细阐述了以煤矸石、粉煤灰、炉底渣、气化渣和脱硫石膏等为主要材料的煤基固废通过重金属吸附解吸和络合钝化技术实现无害化处置,列举煤基固废分类应用于低热值煤基固废发电、制备建筑材料如水泥、砖瓦等资源化利用途径,对比分析煤基固废采煤沉陷区复垦回填及井下充填规模化利用途径,突出煤基固废井下充填的优越性。基于煤电化基地深部煤炭资源,提出绿色充填开采理论与关键技术,包括深部煤矸石源头减量与采选充协同技术、充填材料高效制备与深部井下输送技术及煤基固废充填材料深部多场耦合机理,探究多源煤基固废从源头、过程到终端的深部充填开采全过程的技术原理与方法,以解决矿区深部井下充填的技术难题。根据宁东基地任家庄煤矿、山西省霍尔辛赫煤矿及淮北矿区地质条件和充填目的,分别提出超前钻孔注充低位充填方案、关键层非典型特征条件下多离层梯级注浆方案和煤基固废协同利用关键技术,综合矿山固废处置与利用、深部煤炭资源开发利用、地表沉陷控制、生态环境保护等优势,形成煤电化基地大宗固废协同利用与绿色开采模式,为煤炭开采高质量化和环境低损伤化提供参考。

矿井矸石零排放绿色开采技术探讨

基于井下煤矸分选技术、矸石充填技术,通过对井下煤矸的分选能力、充填能力与矿井生产能力匹配、矿井矸石产生量与井下充填空间平衡、井下矸石分选系统、充填系统与同矿井开拓开采巷道布置关系、垮落法开采与充填法协同开采、矿井产量保障程度等分析,探讨并提出了适用于不同生产方式下的矿井矸石零排放绿色开采技术。