如何进行煤炭资源绿色开采

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1、煤炭资源绿色开采煤炭资源绿色开采关注聚煤网微信关注聚煤网微信jcoalwxjcoalwx，尽享，尽享VIPVIP权限权限 现状、目的意义现状、目的意义 膏体充填膏体充填 膏体充填不迁村采煤技术发展方向膏体充填不迁村采煤技术发展方向 膏体充填不迁村采煤技术经济环境效益膏体充填不迁村采煤技术经济环境效益普遍采用顶板全部垮落法普遍采用顶板全部垮落法 岩层移动、地表沉陷、岩层移动、地表沉陷、农田、建筑设施损坏农田、建筑设施损坏 全国因煤炭开采引起塌陷地全国因煤炭开采引起塌陷地4343万公顷万公顷 全国平均每采万全国平均每采万t t煤塌陷土地煤塌陷土地0.20.2公顷公顷 每年新增塌陷地约每年新增塌陷地

2、约2 2万公顷万公顷 兖州：土地赔偿费兖州：土地赔偿费60006000多万元多万元/年，近年，近1010年付年付 出出2020多亿元。多亿元。全国建筑物、水体、铁路下（三下）压煤全国建筑物、水体、铁路下（三下）压煤100100亿亿t t 其中其中:(1)(1)兖州兖州:村庄村庄172172个个,压煤压煤5.25.2亿亿t,t,占可采储量占可采储量41.2%.41.2%.(2)(2)新汶新汶:村庄压煤村庄压煤2.52.5亿亿t,t,占总储量占总储量64%.64%.(3)(3)徐州徐州:村庄等建下压煤村庄等建下压煤5.05.0亿亿t,t,占可采储量占可采储量63.7%.63.7%.(4)(4)峰峰

3、峰峰:村庄村庄7373个个,压煤压煤1.01.0亿亿t.t.(5)(5)许厂许厂:首采区建下等压煤面积达首采区建下等压煤面积达68.7%.68.7%.（根据兖州矿业集团（根据兖州矿业集团“5356”“5356”工程规划）工程规划）迁村解放压煤，成本大幅增加迁村解放压煤，成本大幅增加 例例1 1:淄博许厂煤矿淄博许厂煤矿130南翼集中巷以东部南翼集中巷以东部分，长分，长1500m，宽，宽1400m，涉及，涉及2个自然村个自然村490户人家、户人家、8个企业、个企业、1座敬老院、一段座敬老院、一段1440m的的327国道，如果搬迁，需要搬迁费用国道，如果搬迁，需要搬迁费用1.59亿元亿元,吨煤成本

4、增加吨煤成本增加19.96元元/t.岩层移动破坏、地下水大量流失岩层移动破坏、地下水大量流失 平均吨煤水代价平均吨煤水代价2 2t t，华北地区华北地区1010t t 严重时土地沙漠化严重时土地沙漠化 矸石堆积、占用良田、环境污染矸石堆积、占用良田、环境污染 现已积存矸石现已积存矸石3030亿亿t t，每年增加每年增加1.51.52.02.0亿亿t t 全国全国15001500座矸石山中座矸石山中140140座在自燃，对大气、土地座在自燃，对大气、土地 环境严重污染。环境严重污染。（1）条带开采条带开采 我国煤矿冒落条带开采的宽度一般为我国煤矿冒落条带开采的宽度一般为1/5 1/10采深采深,

5、地表沉陷系数地表沉陷系数q=0.1 0.2,能够能够满足满足不迁村采煤要求不迁村采煤要求.但是但是,条带开采的采出率低，只有条带开采的采出率低，只有40 60%，煤层越厚，采深越大，采出率越低，煤层越厚，采深越大，采出率越低.（2）水砂充填水砂充填 抚顺胜利矿利用废油母页岩、河砂充填，地表抚顺胜利矿利用废油母页岩、河砂充填，地表沉陷系数沉陷系数q=0.013.新汶等矿区水砂充填，地表沉陷系数新汶等矿区水砂充填，地表沉陷系数 q=0.130.17.能实现不迁村采煤，但是系统复杂、采煤能实现不迁村采煤，但是系统复杂、采煤工艺落后、效率低、成本高，没能推广。工艺落后、效率低、成本高，没能推广。（3

6、3）离层区注浆）离层区注浆 减沉明显，但不能满足不迁村要求。减沉明显，但不能满足不迁村要求。国内部分矿井离层区注浆情况国内部分矿井离层区注浆情况 膏体充填：膏体充填：将物料配制成将物料配制成 不淅水的、不淅水的、牙膏状浆体，牙膏状浆体，在重力或泵压作用在重力或泵压作用下充填采空区的方下充填采空区的方法。法。利用煤矸石、粉煤灰、洗选煤泥或城镇利用煤矸石、粉煤灰、洗选煤泥或城镇固体垃圾等制作成固体垃圾等制作成 不淅水的、牙膏状浆体，不淅水的、牙膏状浆体，在重力或泵压作用下对工作面支架后方在重力或泵压作用下对工作面支架后方的采空区进行充填而形成必要的的采空区进行充填而形成必要的人工支人工支撑体系撑体

7、系，把采煤引起的地表移动控制在，把采煤引起的地表移动控制在建筑物允许范围内，实现不迁村采煤的建筑物允许范围内，实现不迁村采煤的方法。方法。之之：浓度高，一般重量浓度浓度高，一般重量浓度75%；加拿大矿产与能源科学技术中心：加拿大矿产与能源科学技术中心：水砂充填料水砂充填料 重量浓度重量浓度 65%高浓度充填料高浓度充填料 66 75%膏体充填料膏体充填料 76 84%膏体充填浆液膏体充填浆液流速分布流速分布水砂充填浆液水砂充填浆液流速分布流速分布之之:料浆不沉淀、不泌水、不离析；料浆不沉淀、不泌水、不离析；隔离要求低隔离要求低;不需要过滤排水设施不需要过滤排水设施,系统简单；系统简单；避免或减

8、少了水对工作面的影响；避免或减少了水对工作面的影响；静置后再启动容易静置后再启动容易;基本无泌水收缩基本无泌水收缩,充填密实程度高充填密实程度高.之之:无临界流速，最大颗粒料粒径达到无临界流速，最大颗粒料粒径达到 2535mm,流速小于流速小于1m/s 仍然能够仍然能够 正常输送；正常输送；破碎加工即可破碎加工即可,可降低材料加工费可降低材料加工费;可低速输送可低速输送,减少管道磨损减少管道磨损.水砂充填要在临界速度以上才能正常泵送水砂充填要在临界速度以上才能正常泵送,在有在有2535mm粒径骨料时粒径骨料时,输送速度需要达到输送速度需要达到34m/s.之之:相同胶结料用量下强度较高相同胶结料

9、用量下强度较高；可降低价格较贵的胶结料用量可降低价格较贵的胶结料用量,降低材降低材料成本料成本;之之:泵送性能对浓度变换比较敏感泵送性能对浓度变换比较敏感,充填充填 工艺控制要求高工艺控制要求高.比较理想的膏体充填系统比较理想的膏体充填系统,浓度变化应浓度变化应 0.5%.1979，德国（，德国（格伦德金属矿）格伦德金属矿）1985，南非，南非（库克（库克3号金矿）号金矿）1887，英国，英国（费尔克拉夫）（费尔克拉夫）1988，美国，美国（幸运星期五铜矿）（幸运星期五铜矿）1989，中国中国（金川镍矿）（金川镍矿）、奥地利（、奥地利（布莱堡矿）布莱堡矿）1992，摩洛哥，摩洛哥（哈佳铜矿）（

10、哈佳铜矿）1993，俄罗斯，俄罗斯（诺雷尔斯克镍矿）（诺雷尔斯克镍矿）1994，中国（中国（铜录山铜矿）铜录山铜矿）、加拿大（、加拿大（INCO公司）公司）1995，澳大利亚，澳大利亚（坎宁顿矿）（坎宁顿矿）1996，葡萄牙（，葡萄牙（尼维斯尼维斯-科夫铜矿）科夫铜矿）1988，德国，德国 摩纳泊尔煤矿：摩纳泊尔煤矿：长壁面，采深长壁面，采深1000m，充填泵流量充填泵流量 100m3/h，泵压，泵压6MPa.1990，德国，德国 沃尔萨姆煤矿：沃尔萨姆煤矿：长壁面，采深长壁面，采深900m，煤层煤层1.5m，泵流量，泵流量100m3/h，泵压，泵压12MPa，1990，德国，德国 帕斯科夫煤

11、矿：帕斯科夫煤矿：长壁面，采深长壁面，采深1000m，泵流量泵流量60m3/h，泵压，泵压6MPa.现有煤矿膏体充填主要目的是固体废弃物处理；现有煤矿膏体充填主要目的是固体废弃物处理；大采深，薄煤层；工作面后方直接顶垮落后大采深，薄煤层；工作面后方直接顶垮落后非胶非胶结充填结充填；减沉效果不够好，下沉系数；减沉效果不够好，下沉系数q=0.30.4。全世界膏体充填控制煤矿开采地表沉陷全世界膏体充填控制煤矿开采地表沉陷 的工作还开展不多的工作还开展不多,对于我国兖州等矿对于我国兖州等矿 区区4 8m 厚煤层使用膏体充填实现不迁厚煤层使用膏体充填实现不迁 村采煤更无先例村采煤更无先例,所以所以,在我

12、国针对华东地区兖州等矿区在我国针对华东地区兖州等矿区 条件条件,开展膏体充填不迁村采煤研究与开展膏体充填不迁村采煤研究与 开发是开创性的工作开发是开创性的工作.短壁间隔条带膏体充填短壁间隔条带膏体充填 最近完成了最近完成了“许厂煤矿膏体充填不迁村采煤与许厂煤矿膏体充填不迁村采煤与提高开采上限的技术与装备提高开采上限的技术与装备”可行性研究可行性研究.长壁膏体部分充填长壁膏体部分充填 短壁间隔条带膏体充填布置短壁间隔条带膏体充填布置B 开采宽度与充填宽度；b 煤柱宽度；H 采深b开采顺序132BbBBH5476bbBBBBbb条带编号顶板冒落带膏体充填带长壁回采工作面膏体充填带顶板冒落带膏体充填

13、带长璧条带膏体充填布置平面示意图长璧条带膏体充填布置剖面示意图胶 结 料2称 量 斗称 量 斗皮 带 机水 泵称 量 斗皮 带 机称 量 斗螺 旋 机称 量 斗螺 旋 机水 池煤 矸 石料 仓斜 皮 带一 破 机水6m m料 仓斜 皮 带6m m二 破 机前 装 机料 仓斗 提 机粉 煤 灰料 仓散 装 车胶 结 料1称 量 斗螺 旋 机称 量 斗螺 旋 机料 仓斗 提 机外 加 剂料 仓散 装 车球 磨 机螺 旋 机料 仓散 装 车螺 旋 机称 量 斗搅 拌 机 料 浆 斗充 填 泵搅 拌 机充填钻孔清 刮 器传 感 器清 刮 器回采工作面充填区域闸 阀 年产煤年产煤 60万万t/a;系统充

14、填能力系统充填能力 150m3/h;年充填量年充填量 33.5万万m3/a;年处理年处理:煤矸石煤矸石 30万万t/a;粉煤灰粉煤灰 20万万t/a.图7 下沉曲线图-0.35-0.3-0.25-0.2-0.15-0.1-0.0500.05030060090012001500X(m)W(m)条带开采,不充填条带开采,加充填方案一与方案二地表下沉比较图6 水平变形图-0.8-0.6-0.4-0.200.20.4030060090012001500X(m)(mm/m)条带开采,不充填条带开采,加充填方案一与方案二地表水平变形比较图9 曲率曲线图-0.04-0.03-0.02-0.0100.010.

15、020.03030060090012001500X(m)K(mm/m2)条带开采,不充填条带开采,加充填方案一与方案二地表曲率比较-1-0.8-0.6-0.4-0.200.2030060090012001500X(m)W(m)条采全充条采间隔充填方案五与方案六地表下沉比较-0.15-0.1-0.0500.050.10.15030060090012001500X(m)U(m)条采全充条采间隔充填方案五与方案六地表水平移动比较-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8030060090012001500X(m)(mm/m)条采全充条采间隔充填方案五与方案六地表水平变形比较典型典

16、型150m3/h 膏体膏体充填系统充填系统 建设费用建设费用 2000万元万元.(以许厂煤矿条件为例以许厂煤矿条件为例)(1)提高开采上限（从提高开采上限（从40m提高到提高到20m）：）：试验区域多回收煤炭试验区域多回收煤炭150万万t；全矿预；全矿预 计多回收煤炭计多回收煤炭600余万余万t。(2)年处理固体废弃物年处理固体废弃物50万万t/a,减少了土减少了土 地占用地占用1522.5ha;(3)比普通条带开采提高采出率比普通条带开采提高采出率1倍倍,达到达到80%,全矿可多回收煤炭全矿可多回收煤炭1090万万t;(4)减少土地破坏，保护了矿井生态环境。减少土地破坏，保护了矿井生态环境。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH