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。

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。

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。

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.

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。

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。

深层金属矿原位流态化开采构想

我国浅部金属矿资源已趋于枯竭,逐渐转入1000 m以深的开采。深地金属矿床开采面临着高应力、高井温、高井深的特殊开采环境,采用传统的采矿模式难以实现深部资源的安全高效经济开采。结合深层金属矿产资源开采的趋势,本文提出并阐述深层金属矿产资源的原位流态化开采构想的定义、具体内容与挑战。根据转化方式,将深层金属矿原位流态化开采分为深层金属矿原位溶浸开采和采选充一体化两个方向。基于深层金属矿原位流态化开采构想,阐述了在深层岩体力学、原位溶浸开采理论、采选充一体化装备、开采环境监控及再造、智能高效开采等方面所面临的重大课题与挑战。

“双碳”形势下我国煤炭洗选业发展途径

改革开放以来,我国煤炭洗选业快速发展,原煤入洗率由1978年的16.70%提升到2020年的74.1%,并取得了许多关键性、突破性的科研成果。面对“双碳”与“智能化”两大变量,全行业要针对长期积累的“痼疾”展开挑战,确立“双碳”形势下的五大新目标,并提出了八个方面的新举措,补齐煤炭元素组成特性、分选机理、设备研发等基础理论研究短板,开创煤炭颠覆性新技术,把煤炭做成清洁能源和高端材料,把煤炭行业做成高精尖技术产业。

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。

矸石充填工艺应用与地表岩移变形的研究

由于冀中能源股份公司邢东矿紧邻市区,地面不能建矸石山,为了解决矿井矸石提升的难题,邢东矿自建井投产以来,一直开展矸石处理的研究与应用,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,逐步对系统进行了完善及改进,并结合地面变形观测监控,保证地面建(构)筑物的正常使用,形成了邢东矿特有的井下采选充一体化矸石处理系统,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。

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.

煤矿井下选煤技术现状和展望

为促进煤炭资源绿色开采和利用,推动煤炭井下采选充一体化的发展,文章对井下选煤技术发展现状进行综述。从目前研究的井下选煤方法入手,介绍干法分选技术中气固流化床分选、选择性破碎分选和X射线分选,湿法分选技术中动筛跳汰分选、空气脉动式跳汰分选、重介质浅槽分选、重介质旋流器分选和水介质旋流器分选,并对井下煤矸分选关键技术问题进行讨论,认为井下选煤除设备结构和性能上的需要改进之外,还要开展自动化和智能化研究,探索井下分选的模块化设计和管理,实现煤炭井下"采-选-充"相互协调。最后总结井下选煤技术发展现状,简要分析其社会经济效益,并展望其发展趋势。