“采选抽充采”集成型煤与瓦斯绿色共采技术研究

在总结综合机械化固体充填采煤技术研究进展的基础上,提出实施"采选抽充采"集成型煤与瓦斯绿色共采的现实需求与意义,并着重阐述了高瓦斯低渗透煤层开采技术、井下煤矸分选技术、混采工作面开采技术,提出了"采选抽充采"共采技术的基本原理。结合平煤十二矿存在的埋深超千米辅助提升困难、主采煤层瓦斯含量高与渗透率低、上覆煤岩体不具备常规保护层开采条件以及依靠开采"建筑物下"压煤保障矿井产量的开采条件,介绍了该矿"近全岩保护层开采→煤矸井下分选→瓦斯卸压抽采→充填与综采混合开采"的集成型共采技术的主要系统设计及工程应用效果。研究表明:"采选抽充采"集成型煤与瓦斯共采技术实现了高瓦斯低渗透煤层安全高效开采以及矸石直接井下回填,拓展了保护层与充填开采技术,提高了矿井资源采出率,延长了矿井服务年限。     

井下煤矸分离与综合机械化固体充填采煤技术

在总结综合机械化固体充填采煤技术研究进展的基础上,提出实施煤矸井下分离的现实需求与意义,并着重综述了煤矸选择性破坏法、重介质选煤法、动筛跳汰法等常用井下煤矸分离方法的技术原理、系统及关键装备,提出了井下煤矸分离与固体充填采煤系统设计的基本原理。结合唐山煤矿存在"三下"压煤开采、矿区环境保护以及煤矸井下分离的工程案例,介绍了该矿"采煤→煤矸分离→矸石充填→采煤"闭合循环的采分充采一体化开采技术的基本原理、分离与充填系统设计及实际工程应用效果。研究表明:井下煤矸分离与矸石充填技术的有机结合可实现矸石减排、井下洗选以及地表沉陷控制,是实现绿色开采的重要途径。     

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...     

义桥煤矿矸石不升井“采选充”一体化开采设计

针对义桥煤矿建筑物下压煤开采、地面矸石处理困难等问题，通过理论分析、方案比较、设备选型等方法，提出了井下矸石智能分选后不升井方案，研究了井下矸石充填开采技术，选择了合适的分选及充填设备，确定了密实胶结充填材料采用水泥、粉煤灰、水、矸石，其配比为1∶1∶2.57∶20,充填体强度大于2.98 MPa,充填工作面生产能力为13万t/a,形成了一整套“井下矸石不升井‘采选充’一体化”开采系统，工程应用表明，该系统满足了矿井建筑物下压煤开采要求，解放了建筑物下压煤资源量，消化了矿井矸石，实现了义桥煤矿绿色开采的要求。     

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。     

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。     

鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统设计

为解决煤炭生产过程中矸石严重影响生态环境的问题,实现安全、高效、绿色开采。结合鑫岩煤矿井上、下生产系统和开采条件,确定鑫岩煤矿井下煤矸分选与充填开采一体化系统。针对系统中滚轴筛设备选型及布置、原煤仓和矸石仓容量、综采工作面充填能力及关键设备选型和地面矸石垂直投料系统管径选型进行了设计,为鑫岩煤矿实现绿色开采提供技术保障,为类似条件矿井的井下分选与充填开采设计提供借鉴。     

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。     

综采工作面安全高效充填开采技术研究

翟镇煤矿为彻底解决"三下"压煤、矸石占地等问题,将井下开拓产生的矸石运至老空区,将原堆放到矸石山的矸石使用无缝管垂直输送到井下,采用综采工作面矸石充填技术实施井下矸石充填、以矸换煤工程,提高了"三下"压煤的回采率,减少了矸石山占地,缓解了煤矿开采对地表及生态环境的破坏,为矿井的安全高效生产提供了保障。