煤矿井下巷道矸石充填技术研究与实现.doc

★科技创新 兖州煤业股份有限公司协办 ★ 煤矿井下巷道矸石充填技术研究与实现 刘建功 赵庆彪 张文海 赵计生 河北金牛能源股份有限公司 , 河北省邢台市 , 054000 摘 要 、研究 , 进行了矸石充填工程的整体规划 、 设计 、 试验 , 进行了改进 。 关键词 1 井下矸石处理技术的研究 111 邢东矿井概况 邢东矿井的地层赋存情况具有第四系冲积层 厚 、 埋藏深的特点 , 2主采煤层埋深一般为 -650 -1250m ; 上部覆盖的第四系冲积层较厚 , 210 320m , 基岩厚度为 440930m 。矿井主采煤层 为 2煤 , 老顶属二级顶 , 其来压明显 , 直接顶顶 板岩石为浅灰砂岩 , f 46, 中等稳定 , 属 Ⅱ 级 。 由于开采深度大 , 地压大 , 顶板易冒落 。 矿井 矸石主要为细砂岩 , 砂岩密度为 215t/m 3, 矸石密 度为 1156t/m 3, 矸石松散系数 116, 井上手选矸石 块度一般为 300100mm ; 井下开拓矸石块度最大 400mm , 一般为 150mm , 约含 20矸泥 。 邢东矿井在邢台市三环以内 , 且地面均为基本 农田 , 从环保型企业的发展趋势及邢东矿井的实际 情况出发 , 开始研究实施井下排放矸石 。 但到目前 为止 , 国内外井下矸石充填工程还没有成功的经验 可以借鉴 。 我们把工业广场和先于村保护煤柱范围 作为矸石充填试验区域 , 该区域位于 -760m 大巷 东侧 , 南邻主副暗斜井 , 北邻 F 21断层 , 东面是邢 东矿井深部采区 。南北平均长 455m , 东西平均宽 680m , 面积 30194万 m 2。 该区域煤层走向 N W29N E2, 倾向 N E , 2煤层厚度 31623195m , 平均 3185m , 倾 角 10, 煤 层 赋 存 深 度 842 975m 。 构造简单 , 煤层赋存稳定 。 根据试验需要 , 掘进巷道设计尺寸为 415m 315m , 断面 15175m 2。 112 巷道不充填时地表影响分析 如果按照充填区内不进行充填 , 巷道之间留设 3m 宽煤柱的情况下 , 模拟地表移动变形结果达到 Ⅱ 级变形 , 地表变形极大特征值见表 1。 表 1 地表移动 II 级变形极大特征值 W/mm I/mm ・ m -1U/mm E/mm ・ m -1 12863107-2195625-650211-3185 从模拟变形结果来看 , 采用不充填方案在建筑 物下实施巷式开采是不可行的 , 地表变形严重 , 地 面建筑物将会产生损坏 。 113 井下矸石充填的研究 11311 巷道初始充填率 巷道充填剩余空间是普遍存在的 , 它与巷道倾 角 、 充填工艺有关 。邢东矿井规划区内煤层倾角 61513, 平均 10。充填巷道沿伪俯斜布置 , 一 般 38。 经过观测在变形的巷道中 , 矸石充填率 可达到 93左右 , 也就是说 , 在变形的巷道中有 约 7的空间属于充填剩余空间 , 它在设计巷道断 面中约占 610左右 。 11312 矸石密实度 矸石的密实度与矸石岩性 、 粒度 、 含水率 、 充 填处理方式及时间 、 外部施压环境等有关 。 邢东矿 井掘进矸石一般属于砂岩或砂质页岩 , 其初始碎胀 系数一般为 11601180, 密实后残余碎胀系数为 11101115。 在本充填试验中 , 巷道的充填矸石粒 度一般为 20150mm 。若矸石自然堆积和自然密 63中国煤炭第 31卷第 8期 2005年 8月 实 , 待巷道掘进达一定 数量 程度时 , 沿空送巷 所留窄小煤皮在完全屈服状态下 , 所充填的矸石在 顶板压力作用下呈一种垂向压缩密实状态 。 根据各 矿区覆岩 、 地表观测站实测资料 , 以及有关老空区 上方钻孔岩芯资料 , 并结合破裂岩体碎涨 -密实规 律 参考矿山开采沉陷工程 综合分析 , 充填 矸石的密实度 ψ与延续时间 T 过程具有下列关系 ψA -B ln T 从式中可见 , 矸石充填后前几年时间内密实较 快 , 到十余年后密实速度明显变缓慢 , 见图 1 。 图 1 充填矸石的密实度与时间延续关系 11313 充填率与巷道倾角的关系 结合实际观测矸石充填后的堆积角 安息角 约为 3641, 经模拟 , 利用现有充填工艺 , 巷道 充填率与巷道倾角关系如图 2所示 。 图 2 充填率与巷道倾角关系 从图 2可以看出 , 在近似水平巷道的俯斜充填率约 为 9294, 俯斜 13的巷道充填率约为 98。 总体而言 , 在缓倾斜煤层中 , 充填率与俯斜巷道倾 角有一定关系 , 但关系不大 , 因为前述观测分析 中 , 巷道充填后的剩余空间仅有 610左右 。 11314 充填方式对充填率的影响 巷道中采出的是实体煤 , 充填的矸石是松散 的 , 如何把松散的矸石充满整个巷道 、 怎样提高密 实度与选择充填方式密切相关 , 在研究中采取了如 下措施 1 , 为 , 、快速充填 ; , 采用高压注 , 以提高充实度 , 尽量减少地表 ; 3 为避免相邻巷道掘进顶板应力 过分集中 , 扰动已有巷道产生过量变形 , 影响实际 充填效果 , 实际掘进时应选择合理的巷道布局和掘 进 、 充填顺序 ; 4 加强管理 , 加强巷道形变 、 充 填密实度 、 矿压及地面观测 , 当开掘 58条巷道 后 , 建立地面观测站 , 实施动态 、 长期观测 。 114 地表影响分析 根据前述分析结果 , 潜在空间的存在 , 是导致 覆岩移动的直接原因 。 也是本次微机模拟 、 评价地 表移 动 变 形 的 实 际 依 据 。地 表 沉 陷 预 计 采 用 PASSM 系统 。 在充填率 5612的情况下 , 预计极 大移动变形值 , 见表 2。 从表 2中可以看出 , 变形 都在 Ⅰ 级之内 , 在邢东矿井的实际充填中远远超过 5612, 即变形大大小于表 2数据 。 表 2 地表移动变形 I 级极大特征值 充填率 / W/mm I/mm ・ m -1 U/mm E/mm ・ m -1 5612 -487 -1113 1116 -246 237 -11456 01723 2 充填方法的研究 处理技术工艺流程的研究也就是充填方法的研 究是这项技术的关键 , 在对多种方案进行对比分析 后 , 确定了使用矸石充填输送机直接充填和高压泵 巷道注浆的充填方案 。 211 带式输送充填 矸石矿车经推车机推入翻车机 , 翻车机翻矸到 破碎机 , 破碎机把矸石破碎成粒径小于 150mm 的 矸石存放到矸石仓 , 矸石仓下口安给料机 , 把矸放 到机尾驱动式 DSP -1010/650带式输送机上 , 650 带式输送机把矸石运到充填点 , 通过带式输送充填 到巷道内 。 粒径小于 150mm 的矸石不存在窜仓问 题 , 同时考虑到大块矸石堵放矸漏斗的情况 , 因此 把破碎机置于矸石仓上部 , 见图 3。 212 巷道注浆 矸石充填输送机抛矸胶带完成充填后 , 再对巷 道充填矸石的空隙采用注浆法加以充填密实 , 使巷 道的充填率达到 100, 使充填体内潜在空间尽可 能减小 。 矸石管道输送及巷道充填注浆系统位于充 填巷迎头 , 矸石充填输送机的后面 , 矸石通过 650带式输送机到达筛分设备后筛分出粒径小于 5mm 7 3煤矿井下巷道矸石充填技术研究与实现 的粉末 , 由注浆系统加压注入充填矸石上部空隙 。 图 3 矸石充填系统工艺流程示意图 通过综合比较 , 采用 3 矸石充填系统经济效益 311 矸石山排矸系统经济分析 建矸石山排矸系统需投入设备费 、占地费共 970万元 , 使用期限 20年 , 每年折旧及其他消耗 4815万元 , 人工费及电耗费每年 3613万元 , 设备 维修消耗费用 914万元 /年 , 井下运输及副井提升 费用 8104万元 /年 , 则使用建矸石山排矸系统每年 需投入 10213万元 。 312 矸石充填工程排矸系统经济效益 1 煤巷及经济效益 。 每年矸石充填巷掘进煤 量 巷道长度 宽度 高 容重 1800m 415m 315m 115t/m 342525t ; 新增产值 掘进煤量 平均售价 42525t 490元 /t 208115万元 ; 新增利税 掘进煤量 平均售价 -平均成 本 42525t 490-115 159417万元 。 2 矸石充填工程固定投入 。 岩巷工程每米材 料费 3400元 , 上部车场岩巷工程共需资金 28834009719万元 , 轨道投入费用 35万元 , 施工矸 石仓费用 40万元 包括材料费 、人工费以及其他 费用 , 设备费用 14219万元 , 设备安装费用 10万 元 , 其他费用 10万元 。则首期矸石充填工程一次 3351。 。 根据邢东矿井计划 1km , 矸石量为 4102万 t 、电费 、人工 费等 为 14133元 /t 。每 年 的 排 矸 费 用 为 410214133万元 5716万元 。 313 经济效益分析 矸石充填工程每年增加利税 159417万元 已 将工程固定投入及每年排矸费用摊入吨煤成本 , 比填埋方式排矸系统每年支出 7614万元 , 多创利 税 151813万元 159417-7614151813 , 比建矸 石山 排 矸 系 统 每 年 支 出 10213万 元 多 创 利 税 149214万元 159417-10413149214 。 在巨大的社会效益的同时 , 用矸石置换出永久 煤柱的煤炭资源 , 为建下开采开辟了一个新途径 , 这不仅为煤炭企业带来新的利润增长点 , 也为煤炭 资源的充分开发提供了一个新的技术支持 。 责任编辑 王雅琴 上接第 32页 把企业的成本划分为固定和变动 两部分 。 但是我们在对这些费用进行划分时 , 既要 考虑固定因素 , 也要考虑可变因素 。 对某一产品成 本的核算基础 , 应依据相关范围而定 , 不能对某一 产品成本一经确定就永不改变 。 比如 , 员工工资在 某些生产环节是固定成本 , 但在另一阶段却又是变 动成本 。 2 以 “ 目标成本”为起点和核心 , 深入挖潜 增效 。 在对企业成本进行目标管理时 , 首先要把成 本管理的每一项目深入明晰地落实到每一个具体作 业环节上 ; 其次 , 对每一生产环节的标准成本制订 应具有科学性和可行性 。 3 全方位进行成本控制。 应充分运用量本利 分析法、 投资决策分析的回收期法等管理会计方法 , 认真推行责任会计制度 , 将企业成本控制与责任部 门有效结合起来 , 从而达到提高经济效益的目的。 参考文献 1 吴大军等 1管理会计 1东北财经大学出版社 , 2004 年 2 苏伟伦 1财务主管绩效管理 1中国纺织出版社 , 2004年 3 财务管理等 1全国会计专业技术资格考试用书 4 冯巧根 1管理会计在我国企业中的应用研究 1会计 研究 , 1997, 7 5 乔彦军 1为什么国有企业在应用管理会计上乏力 1 会计研究 , 1997, 4 责任编辑 周 舟 8 3中国煤炭第 31卷第 8期 2005年 8月 Abstracts in English E conomic u ation model for coal mine methane drainage and utilization project The amount of coal mine met hane drainage has increased for t hese years. A lot of met hane drainage p roject s will be carried out wit h t he invest ment s and inp ut s on work safety increased by government and enterp rises. Therefore , it is necessa 2 ry to st udy and build econo mic uation model of coal mine met hane ext raction and utilization p roject s in or 2 der to offer t heoretical references to establishment of economy support policy on economic uation and st udy of coal mine ext raction and utilization. Rolling develop ment conception is in t he economic e 2 valuation model given in t his paper , finance uation , domestic , environment benefit e 2 valuation based on CDM system are included in. The met hane drainage and utilization is given based on China should be a from a big country on coal preparation Expatiates t he p res 2 ent sit uations of coal technology and coal p reparatio n equip ment s in China , analyzes t he factors t hat rest rict o ur co unt ry as a great power o n coal p reparation , and s some suggestions. The technological development of jigging and it ’ s equipments in China Expatiates t he position of jigging tech 2 nology and jigging equip ment s in coal preparation indust ry in China , int roduces t he new develop ment of jig 2 ging t heories , and emp hasizes t he technology progress of jigging equip ment s. The risks of coal enterprise internationalization stratagem and it ’ s prevention Analyzes t he flinty sit uation of energy shortage and t he important position of coal industry in China ’s domestic economy and energy security st ratagem , offers t he internatio nal expanding stratagem of coal resource ; analyzes t he invest ment risks of coal p roject s abroad , such as invest ment environment risks , project invest ment risks , invest ment manage 2 ment risks in order to decisio n -making references to solve t he issues our coal indust ry face during in 2 ternationalization. The study and practice of coal mine underground roadw ay w aste -f illing technology Introduces underground roadway waste -filling technology , t he p ractice and test of underground roadway waste -filling project in 2 cluding project plan and design in Xingdong Coal Mine , also int roduces t he project imp rovement according to equip ment adaptability to different geologic conditions. Coal maceral separation technology and it ’ s application Int roduces briefly t he research progress on coal macer 2 al separation technology at home and abroad in t hese years , st resses it ’s present application conditions in coal p rocess sector , clarifies t he importance of st udying coal maceral and separation technology Risk u ation s of coal mine operational f ield Int roduces t he uation met hods of norm risk ua 2 tion used for meeting coal mine work safety , of t he risk uation based on issue , and of durative risk u 2 ation in Shenhua Group , Shendong Coal Company , point s out t he items t hat should be paid attention to when t hey are carried o ut.