原生矸石充填設(shè)備在煤礦綠色開采中的應(yīng)用(3).doc

原生矸石充填設(shè)備在煤礦綠色開采中的應(yīng)用山東能源新礦集團盛泉礦業(yè) 張國賓摘 要：隨著老區(qū)煤礦開采年限延長，儲量逐年減少，三下壓煤的開采勢在必行，相應(yīng)的環(huán)境問題凸顯：建筑物破壞、矸石堆積占地，地下水水位下降等。因此減少煤炭開采對生態(tài)環(huán)境的破壞，實現(xiàn)綠色開采顯得日益重要。本文闡述煤礦綠色開采內(nèi)涵及充填技術(shù)中的設(shè)備應(yīng)用，對老區(qū)資源枯竭礦井實現(xiàn)綠色開采具有借鑒意義。關(guān)鍵詞：煤礦 綠色開采 設(shè)備應(yīng)用1 引言在我國一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占70%左右，它將長期是我國的主要能源。隨著老區(qū)資源枯竭礦井三下開采規(guī)模越來越大，相應(yīng)地也帶來了許多生態(tài)問題。如何使老礦井的開采通過低投入、高回報得到可持續(xù)的發(fā)展，這就需要采取合理的開采技術(shù)及有效的防治措施，走礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色礦業(yè)之路，率先實現(xiàn)“低開采、高利用、低廢棄”集約化經(jīng)營的行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標，建設(shè)綠色煤炭工業(yè)體系。本文就老區(qū)煤礦如何實現(xiàn)綠色開采以及矸石充填設(shè)備在綠色開采技術(shù)中的應(yīng)用進行分析，并提出建議。 2 綠色開采技術(shù)體系從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用。 煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認識和對待煤、矸石、水等一切可以利用的各種資源?；境霭l(fā)點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響，目標是取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。針對煤礦中地表塌陷、地下水位下降、矸石排放，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：1）水資源保護形成“保水開采”技術(shù)；2）地表與建筑物保護形成充填與條帶開采技術(shù)；3）減少矸石排放綜合利用技術(shù)總之，綠色開采的內(nèi)涵是減少采煤對環(huán)境的破壞，形成一種使資源與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的開采技術(shù)。首先要改革開采技術(shù)，減輕對水土的破壞和地表的擾動，減少廢棄物排放，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。其中，通過礦山廢棄物的資源化利用矸石回填，實現(xiàn)巖層控制，減少對水土破壞和地表擾動，達到保護地面建筑物的目的，實現(xiàn)開采技術(shù)改革。3實現(xiàn)綠色開采的途徑及意義減沉開采及矸石充填技術(shù)，減沉開采技術(shù)主要包括條帶開采與充填開采。條帶開采技術(shù)存在的主要問題是采出率低、浪費大量煤炭資源，對資源枯竭礦井更不可?。欢鴤鹘y(tǒng)的水沙充填開采技術(shù)存在的主要問題是充填成本及設(shè)備投入相對偏高、充填工藝也不能適應(yīng)衰老礦井開采要求。矸石的綜合利用，我們根據(jù)煤矸石的特點可以通過矸石回填作為礦井減少矸石排放的主要措施，進行綜合利用。煤矸石分二類:一類是隨著礦井建設(shè)、開拓掘進而產(chǎn)生的矸石，俗稱“巖矸”，可以將井下巖巷掘進矸石不提升出井，直接充填到采空區(qū)。另一類是煤炭洗煤加工而產(chǎn)生的附產(chǎn)品，如洗選黑矸、篩上物等，此類矸石對于煤質(zhì)較差煤層開采，產(chǎn)生量會大大增加，可以不做任何加工利用礦井輔助運輸下井回填。同時地面產(chǎn)生的工業(yè)、生活垃圾也可利用該途徑回填采空區(qū)，減輕地面垃圾處理壓力，實現(xiàn)礦井綠色環(huán)保?；诶蠀^(qū)礦井現(xiàn)狀，首先力求效益最大化，充填方式確定應(yīng)用比較簡單的機械輸送方式，一般采用皮帶機、刮板機運輸矸石，利用拋矸皮帶將矸石拋擲于采空區(qū)。該充填方式具有矸石充填能力大、系統(tǒng)簡單、投入少、效率高的特點，選擇原生矸石充填技術(shù)，是老區(qū)資源枯竭礦井首選綠色開采工藝。通過矸石充填可以實現(xiàn)煤矸石不升井，減少運輸費用，減少地面占地和環(huán)境污染；煤矸石充填采空區(qū)實現(xiàn)以矸換煤，可以減少地表下沉，使對土地和建筑物的破壞降到最低，減少賠償費用；煤矸石充填采空區(qū)，減少對頂?shù)装迤茐?，從而減少頂?shù)装逅挠砍觯档突夭晒ぷ髅嫠纪{、提高回采效率、提高煤質(zhì)和降低排水費用；煤矸石充填采空區(qū)，將采空區(qū)底板覆蓋上密實的充填體，減少瓦斯涌出，保證回采快速、安全；煤矸石充填采空區(qū)，將靠近留巷段的采空區(qū)充實，可以保證充填留巷效果，降低留巷費用。從而實現(xiàn)無煤柱開采，提高煤炭資源回收率，減少巷道掘進量，緩解采掘接續(xù)緊張；更有利于分儲分運效能的發(fā)揮，有利于單軌吊系統(tǒng)的運行和徹底消滅井下地軌；成熟、高效的充填技術(shù)可為受水害威脅的后組煤開采打下堅實的基礎(chǔ)。4矸石充填工藝流程及設(shè)備應(yīng)用為了降低充填成本，充分利用廉價、性能優(yōu)良的充填材料煤矸石，我公司率先通過對礦井原有開采設(shè)備改造，形成了一套獨立完整的原生矸石充填系統(tǒng)。該系統(tǒng)充填為機械輸送方式，一般采用皮帶機、刮板機運輸矸石，利用拋矸皮帶將矸石拋擲于采空區(qū)，拋矸皮帶對矸石的加速度成噴射狀進入采空區(qū)，提高了充填密實度，減緩了采空區(qū)的下沉速度和下沉量。4.1工藝流程矸石礦車 翻車機 矸石倉 倉底給矸機 膠帶輸送機 刮板輸送機 回采工作面 倒開刮板輸送機 拋矸皮帶 采空區(qū)即：矸石由礦車運至矸石倉口翻車機翻入矸石倉，通過倉底給矸機裝入膠帶輸送機運輸，經(jīng)轉(zhuǎn)載刮板輸送機運至工作面，經(jīng)過工作面倒開刮板輸送機溜尾卸載至拋矸皮帶，高速運行的拋矸皮帶對矸石加速度后拋入采空區(qū)進行充填。矸石不做任何加工處理，塊度控制在300mm之內(nèi)就可實現(xiàn)原生矸石充填。4.2設(shè)備應(yīng)用矸石翻車機是底卸式無動力卸載設(shè)備，它是由底盤、支撐座、軸枕座 、剎車與操作裝置、翻矸架總承、減振裝置、保護裝置、固定部分等組成。翻矸機曲軌與運輸系統(tǒng)軌道聯(lián)接，礦車通過自溜式或動力推進式進入翻矸機。工作原理是借用礦車進入翻矸架總承時的沖擊力，帶動翻矸架總承向前傾斜，并帶動翻矸架總承與礦車一起向前翻轉(zhuǎn)，以將礦車中的矸石卸入翻矸機底部的煤倉中。卸載完成后，由于翻矸架曲軌的偏心設(shè)計造成的重量偏離原理，使翻矸架與礦車通過自身重量將翻矸架翻轉(zhuǎn)回原位置，從而實現(xiàn)自動卸載回位。該設(shè)備占用空間小，操作簡便，適應(yīng)任何場所翻車卸載。目前我國許多煤礦采用以矸換煤，矸石充填工藝。矸石用量大，運輸、卸載困難。矸石倉建設(shè)地域空間小、電源敷設(shè)困難等諸多問題。為解決這一技術(shù)難題，我們通過現(xiàn)場了解及勘探，研制了翻矸機，通過現(xiàn)場應(yīng)用，解決了這一難題，并有效的提高了工作效率，減輕了工人的勞動強度，保障了安全性能，形成了具有實際應(yīng)用價值的發(fā)明。附圖1：翻矸機外形圖 矸石運輸采用礦用膠帶運輸機、刮板運輸機轉(zhuǎn)運。工作面矸石運輸利用原刮板輸送機改造成倒開方式，溜頭轉(zhuǎn)載溜尾卸載，溜尾與拋矸皮帶鏈接，方便充填延縮及拋矸皮帶搬移。拋矸皮帶是系統(tǒng)主要設(shè)備，也是決定充填效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該設(shè)備原理是通過高速運行皮帶帶動矸石加速以拋物狀進入采空區(qū)，完成矸石充填。我們通過不斷改進完善，成功設(shè)計了電動滾筒式拋矸皮帶，皮帶線速度達到7.5米/秒，拋矸距離超5米，連續(xù)充填量可達120噸/小時。拋矸皮帶機固定架的幾個重要部位設(shè)計為“人”字型支撐，加大了支撐力及穩(wěn)定性，使高速運行的皮帶不會產(chǎn)生搖擺及震動。該皮帶利用采煤工作面乳化液液壓系統(tǒng)，可實現(xiàn)拋矸角度調(diào)整，利用倒開刮板機可實現(xiàn)前后搬移，使之在充填現(xiàn)場使用更加簡便易行。針對皮帶運轉(zhuǎn)一定周期后“打滑”現(xiàn)象，為電動滾筒安裝了調(diào)整角度的裝置，使電機位置實現(xiàn)了可調(diào)整，另一方面，調(diào)整了主滾筒斜下方底托輥的位置，使皮帶在主滾筒上的包角增大，增大了皮帶與主滾筒的摩擦力，從而較好地解決了皮帶“打滑”現(xiàn)象。針對拋矸皮帶機提速后矸石的運動速度隨之增加，矸石易發(fā)生飛矸的現(xiàn)象，我們在拋矸皮帶機皮帶上方加了防護罩，以防止飛矸傷人，又在上下皮帶間用鐵板實行密封隔離，并在拋矸皮帶下方安裝了碎矸清掃器，有效地防止了飛矸及落矸傷人。通過逐步完善設(shè)備達到原生矸石充填要求。5結(jié)束語煤礦綠色開采技術(shù)對于美化礦區(qū)環(huán)境、改善能源結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)環(huán)境保護與能源同步發(fā)展等都具有重要意義。我們的原生矸石充填工藝只是系統(tǒng)工程前期探索。希望這次探索能夠給予老區(qū)資源枯竭礦井以啟示，充分利用自身有限資源完成以矸換煤目標，實現(xiàn)綠色開采。要