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。

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。

铁法能源公司矿井采选充技术研究

煤矸石是矿井生产、洗煤作业中常见的固体废物,堆积起来会占用大量的土地资源,矿井采空区是最简单也是最价廉处理矸石的地方,矸石井下充填采煤技术对煤炭资源的回收率有优化作用。本文阐述了将矿井采煤、选煤、充填作业有机地融合为一体的必要性,分析了毛煤井下分选排矸的途径,指出了矸石资源化利用应注意的问题,并提出应及早立项开展研究集团各矿井下采选充一体化的方案。

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。

深部煤炭资源采选充绿色化开采理论与技术

深部煤炭资源开采已势在必行,但面临更加复杂的开采环境、更加危险的开采扰动诱导潜在灾变过程。结合深部煤炭开采"四高一扰动"的挑战与充填开采在岩层控制等方面的技术优势,总结分析了深部充填开采面临的五大技术难题,提出深部煤炭资源采选充绿色化开采构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选与矸石就地充填一体化生产系统,形成深部煤炭采选抽充防协同生产模式,实现深部煤炭及伴生资源的安全高效及绿色开采。该构想的初步技术体系已基本形成,并在平煤集团十二矿、开滦集团唐山矿等深部矿井建立了示范工程或基地。后续将继续深入开展深部充填开采岩层控制等6个基础理论方面的研究工作,创新采选充绿色化系统布置、自动化充填、物料大流量输送、煤矸智能分选等7项关键技术,形成深部煤炭资源采选充绿色化开采的系列理论与技术体系,为实现深部资源绿色化开采提供可靠基础。

煤矿“采选充+X”绿色化开采技术体系与工程实践

煤炭接续资源多在深部和优质资源多在西部并存的现状使得深部与西部开采成为煤炭资源开发的新常态,绿色矿山建设、绿色矿业发展与绿色化开采推进已势在必行。本文提出了煤炭资源"采选充+X"绿色化开采技术构想,即直接在井下构建煤炭开采、煤矸分选、矸石充填与"岩层移动主动控制、沿空留巷、瓦斯抽采、灾害防治、保水开采"一体化生产系统,形成了煤炭"采选充+X"(控、留、抽、防、保)协同生产模式;明确了"采选充+X"绿色化开采技术的内涵与技术框架,阐述了"采选充+X"的四代演化历程,分析了其践行绿色化的技术优势,给出了科学化的工程设计方法;阐述了5类典型"采选充+X"技术对应的技术原理、工程需求、设计流程与方法、关键技术及工艺装备等。工程实践分别证明了采选充+控、采选充+留、采选充+抽等"采选充+X"技术具有的显著技术优势与工程示范效应。未来"采选充+X"绿色化开采将延伸采选充+处、采选充+智、采选充+调、采选充+协等技术模式。整体形成的"采选充+X"技术体系,可为实现煤炭及伴生资源绿色化开采提供有力的技术支持。

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。

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。

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。

某铁矿投产年采选充动态平衡的研究

随着我国绿色矿山建设的坚定推进,建设无尾矿山已成为一门新兴的前沿科学,尾矿采选充平衡管理是建成无尾地下充填矿山的关键因素,在实现选矿尾矿、掘进废石与正常采矿作业产生的可充填空间之间的总量平衡的基础上,还要保证在一定时期内采选充作业的协调运转,才能实现尾矿的动态平衡。通过严密的计算模拟,按设定采矿作业模式、选矿尾矿量及充填技术方案,显示某铁矿采矿产生的空区可以动态满足尾矿充填需求,可以实现动态平衡。

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。

深部采选充一体化矿井复杂系统协同开采

基于协同学理论,阐明了深部采选充一体化矿井复杂系统协同开采技术的内涵.结合深部采选充一体化矿井实际情况,通过调整开拓布局和采矿方法大幅减少井下矸石产出,然后分别从矸石充填实现沉陷控制和土地保护、回收呆滞煤炭资源;充填开采实现应力转移和减缓采动围岩应力集中;矸石充填控制围岩裂隙发育实现承压水下安全开采等多方面实现矸石资源化利用,从而在采充布局、采充接替和采矿方法等多维度实现要素协同.以新巨龙矿为背景,进行了协同开采的方案研究,实现了深部采选充一体化矿井的矸石零排放、地表低成本修复、资源采出率提高、冲击危险性弱化和采充接替顺畅的目标.

“采选充+X”一体化矿井选择性开采理论与技术体系构建

由于"采选充+X"一体化矿井系统的复杂性,基于安全绿色高效开采的原则,本文提出了针对"采选充+X"一体化矿井的选择性开采技术的理论构想,并从充填控制岩层移动、应力集中、裂隙场发育、留(掘)巷稳定等角度分析了"采选充+控""采选充+留""采选充+抽""采选充+防""采选充+保"等矿井的关键科学问题,提出了满足不同充填控制要求的选择性开采技术理论框架、选择性开采技术辅助决策支持系统的构建思路和基本内容。随着采选充技术的扩展应用,选择性开采技术也将逐步延伸到各个技术模式,并以它独有的绿色环保、高效协调为实现"采选充+X"一体化矿井的开采提供技术决策与保障。

基于粒子群算法的井下采选充系统节点选址研究

井下“采煤—分选—充填”一体化生产模式是可以减少矸石提升与地面排放同时控制地表沉陷的绿色开采模式。为优化井下采选充煤矸物流输送系统空间布局,建立典型采选充物流系统模型,研究了井下采选充生产系统煤矸物流的运行特征及互馈联动关系;基于改进的粒子群算法建立物流系统节点选址决策模型,实现了复杂因素作用下的物流系统节点自动选址。研究发现:粒子群算法在采选充系统节点选址输出时,收敛速度快,寻优精度高,在求解多变量可行性解问题上效果好,能有效提升大规模井下复杂环境下节点选址的求解效率。研究成果应用于山东能源集团新巨龙煤矿井下采选充煤矸物流系统优化,为现场采选充系统关键硐室的选址提供了参考依据。

生态环境保护性的采选充系统设计及应用

煤矸井下分选与矸石就地充填的采选充一体化生产系统,是实现煤炭资源安全高效及绿色开采的有效途径.在源头止损、矸石减排、置换资源、保护环境的理念指导下,明确了生态保护性开采的控制指标及工程需求,总结出了采选充一体化生产模式的系统构成,包括:充填材料地面处理、充填材料地面-井下高效输送、井下煤矸分选、充填材料井下运输及工作面充填五大系统;提出了以煤矸分选能力定充填能力,以充填能力定充填工作面布置的采选充产能匹配设计方法;设计了基于充实率、采充质量比等指标的采选充运行状态在线监测系统.实践表明采选充生产系统可实现矸石选出率大于90%,矸石带煤率小于3%,充填面产能大于150万t/a,地表最大倾斜与水平变形小于±2.0 mm/m,低于规程规定的建筑物Ⅰ级损坏等级.

深部高瓦斯矿井保护层少矸化“采选充+抽”开采技术

针对深部"采选充+抽"一体化矿井中以岩层为保护层和矸石不出井的技术难题,分析提出了此类矿井保护层少矸化时空协调开采技术。以平煤十二矿为例,首先根据提出的保护层少矸化时空协调开采技术确定了保护层的层位;利用考虑含瓦斯煤岩体的骨架可变形性和气体可压缩性的固气耦合模型,数值模拟研究了保护层少矸化开采厚度对被保护层工作面膨胀变形率、应力和瓦斯压力变化特征等的影响,优化了保护层采厚;最后依据卸压保护角和保护层采厚等参数确定了保护层工作面长度,并分析井下煤矸物流系统和就地分选及充填系统。针对得出的保护层少矸化开采参数,从卸压增透的时效性和少矸化两个方面分析了保护层少矸化时空协调开采效果。

煤基固废充填开采技术研究进展与展望

煤基固废充填开采技术符合煤炭绿色智能开采和洁净高效低碳利用行业主要攻关方向及新发展理念要求,是促进煤炭开采高质量化、环境低损伤化、绿色低碳化发展的研究重点与热点。笔者在总结煤基固废充填开采技术研发背景与发展历程的基础上,系统性介绍了煤基固废充填开采技术体系的研究现状,经过20余年产学研用联合攻关,历经5代技术的研发创新,已基本形成体系的典型固废充填技术包括综合机械化固体充填、膏体充填、长壁逐巷胶结充填、覆岩隔离注浆充填、井下采选充+X,为“三下”开采、条带煤柱回收、岩层移动与地表变形控制、煤基固废井下处置提供了较全面的技术途径;煤基固废充填开采充填材料本构模型、关键岩层控制及地表变形控制等理论研究也取得了较大进展,基本构建成充填开采岩层控制理论体系;面临产业智能化升级、深部资源开采、煤基固废规模化处置与资源化利用等重点发展趋势,煤基固废充填开采技术的主要发展方向包括但不限于煤基固废高效智能充填、井下嗣后注浆充填处置、深部充填采热、煤基固废充填井下碳封存、煤基固废绿色功能材料井下利用等。现有研究现状及发展趋势综合表明:煤基固废充填开采技术是实现煤炭资源绿色智能高效开采的重要代表性途径。

我国煤矿充填开采应用现状与发展

为全面了解煤矿充填开采可行性,国家煤监局组织对我国充填开采技术应用现状进行系统调研,获取了我国不同区域、不同井型煤矿各种方法充填开采的详细资料。充填矿井生产实践表明:实施充填开采,消除了矸石山对生态环境的污染,有效遏制了地表沉陷,保护地表和地下水资源,避免了地面基础设施和建筑物损毁和村庄搬迁,减少了井下采空区涌水、降低采空区瓦斯积聚、浮煤自燃等事故发生可能性,取得良好的生态和社会效益。调研发现,我国仍有很多矿井面临生态环境破坏问题,有的可以通过充填开采予以解决,但真正选择通过充填开采解决实际问题和坚持长期充填开采的煤矿占比很小,通过深度调研了解了充填开采实施过程中存在的问题,分析了充填开采初期建设投资大、周期长、充填成本高、充填物料短缺、充填能力没有很好的发挥和缺乏政策激励等制约我国充填开采发展的主要因素。利用调研结果,探讨了区域经济、地质、生态、资源禀赋、产业特点、产业政策对充填开采的需求程度,以及不同地区、不同井型矿山对充填开采方式的优先选择原则,并对充填材料来源和充填重点区域进行了分析,研究了我国充填开采技术与装备的发展前景,提出了利用精准充填建设全过程生态矿山和井下“采选充留”技术路线。