煤矿矿区普适性拓展型固体改性充填采煤技术与装备

从我国煤炭行业绿色发展趋势和要求出发,分析了煤炭企业对不同充填开采方式选择的考量因素,以及影响充填开采技术推广的制约因素,针对不同矿区地域分布特征和充填需求差异性,划分了煤矿充填开采“保护生态环境优先、保护地面建筑优先、处理煤矸固废优先、提高经济效益优先”4类优先原则,提出了“以充填开采作为煤矿保护生态环境的调节工具,建设全过程全息立体生态矿山”的生态开采目标。依据充填开采顶板限定变形力学模型,阐述了影响充填开采目标岩层下沉量的构成因素,构建了生态环境保护、地面建筑保护、矸石固废处置3种充填工程模式下的工作面支护强度计算及覆岩变形控制方程。介绍了我国煤矿普适性充填采煤技术发展现状及发展方向,涵盖散状原矸固体充填、类贫混凝改性充填、矸石混凝土充填、薄煤层充填、区域性保护充填、巷道充填、选充留协同等适应各类煤矿需求的充填采煤技术,详细描述了不同充填技术的材料制备、运输、充填工艺特点及适应性充填装备。为实现煤矿充填智能化,建立了全面的数据感知系统,通过空间规划及充填效果判定来实现从单元到整体充填工作面的智能化过程,结合传感器网络和人工智能算法,实时监测和控制煤矿固体充填过程,提高充填质量和充填效率。煤矿充填开采在我国绿色矿山建设的远景规划中将扮演更加重要的角色,加强基于主动充填的煤矿生产全过程生态矿山建设、普适性充填技术工艺体系构建、新型固体充填材料研制、智能化充填开采研发等4个方向的科技攻关,我国煤矿充填开采会有极为广阔的发展前景。

智能控制系统在罗河铁矿充填生产中的应用

安徽马钢罗河铁矿充填系统电控设备配置不足,生产运行依靠人工现场操作,劳动强度大,误操作多,生产波动无法及时发现和处理,难以实现连续高效充填生产。为解决该问题,提出对充填工艺进行智能化控制完善,利用已有和新建的深锥浓密机作为浓缩沉砂设备,对现有尾砂输送管路进行工艺改造,相关流程增加电控设备,实现了充填生产数字化、自动化和智能化,减少了人员投入,降低了人工成本及人为操作失误,合理控制了生产成本,提高了生产效率和管控水平。罗河矿业充填系统达到了国内同类充填系统的先进水平。

矿山绿色充填开采发展现状及展望

基于国家绿色工业和循环经济发展的要求,从煤炭工业绿色开采的科学内涵与技术体系出发,阐明了煤炭开采后形成的采空区是造成岩层移动变形、矿区地表沉陷、水土流失、矸石堆排、土地压占等生态环境问题的根源,指明了矿山采空区充填是有效保护矿区生态环境的根本途径。综述了矿山充填发展主要历程及我国煤矿绿色充填开采的主要类型,重点介绍了膏体充填、矸石固体充填、超高水充填及覆岩离层分区隔离注浆充填4种充填开采方法的技术原理、工艺流程及技术特点,并分别介绍了相应的研究现状与应用成果。重点从充填设备特点、充填工序特征、材料来源、膏体输送特性及稳定性、精准控制及标准化建设等9个方面明确了煤矿绿色充填开采当前面临的主要问题与挑战。指出了实现煤矿绿色充填开采需要从大采高充填岩层控制理论研究、生态脆弱区充填技术、智能化充填工艺、充填物料的精准输送及充填政策保障5个方面进行重点研究,从创新开发新型充填材料、关键充填装备的研发、构建智能化充填新工艺、标准化体系建设与政策扶持及研发矸石高效充填处理技术5个方面进行关键突破,并对煤矿绿色充填开采技术的发展与应用前景进行了展望。