论文部分内容阅读
摘 要：当前，煤矿企业在煤炭开采过程中普遍应用充填采矿技术，不仅提高了煤炭资源开发利用水平，而且能够有效改善矿区环境，实施充填采矿技术，是可以将对生态环境、安全生产、水土资源和基础设施等影响限制在可控范围内的绿色开采技术，可以大幅减少长期受制于居高不下的成本。文章以山东能源新矿集团翟镇煤矿应用充填采矿技术为例，深入分析煤炭企业充填采矿技术在煤炭开采中的应用。
关键词：煤矿企业;充填采矿;新工艺;新技术;采矿方式
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）08-092-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.046
一直以来，山东能源新矿集团翟镇煤矿（以下简称翟镇煤矿）十分关注和重视采矿充填工作，在充填采矿技术研发方面，先后研发设计了搅拌一体充填应用泵、混凝土充填应用泵机等十余种充填采矿应用设备，为持续开展煤矿采矿充填技术的应用，满足无废料排弃矿山采矿创造有利条件。
近年来，翟镇煤矿不断加大科技投资力度，以完善技术工艺、降低成本、提高效益为出发点，先后开展高层建筑物下膏体充填开采、承压水下保水充填开采、速凝剂材料等技术研究，对充填过程所用的装备进行攻关，不断提高充填工艺系统的可靠性和适应性。
1 充填采矿技术特点
翟镇煤矿应用充填采矿技术时，采用了管道运输充填技术，管道运输充填技术不损伤模板，改变了以前用斗车运输的方式，降低了劳动强度。根据实际充填数据中分析发现，采用管道运输充填技术后，节能方面带来的收益巨大，混凝土搅拌拖泵（搅拌泵送一体机）的浇筑效率高煤矿充填泵，每小时搅拌并输送混凝土12m3～15m3，输送距离更高、更远，细石混凝土泵解决了传统爬山虎输送距离和高度的局限性，特别是采用了二次构造柱泵，技术成熟，质量可靠，解决了传统爬山虎和搅拌机吊机容易出现安全事故的问题。井下煤炭管道运输技术实施过程中，煤矿企业地下矿山充填技术不仅提高了矿山的综合生产能力，降低了充填成本，而且改善了井下的生产环境[1]。
翟镇煤矿在管道运输充填技术应用过程中，采用管道充填技术，切实解决了充填物在输送使用过程中存在的问题，有效提升企业安全效率，使管道运输成为充填技术应用“聚焦突破”的重点。管道充填技术采用铅锌矿混凝土输送泵，满足建设的供应需求，铅锌矿用混凝土输送泵提高操作智能化，减少噪声和震动。一般采取小型混凝土泵及斯宝分动箱设备，这一设备提供了专业技术的大倾角、弧形料斗，料斗采用全新双层弧形结构设计，结构刚度好，减少了积料区，混凝土在料斗内流动性得到改善，新型夹布橡胶输送活塞，为普通聚氨酯活塞使用寿命的2～3倍，高效能，经久耐用，小型混凝土泵集行驶、泵送、布料于一体，泵送强劲，充填能力强，可以适应不同矿区的料石情况，轻松输送各种自拌料。
煤炭企业小型混凝土泵时，采用独特的双油箱设计，油泥处理输送泵使用维护成本更低、性能大幅提升、全液控液压系统省去电控信号的中间环节，大大提高整套设备运行可靠性。小型混凝土泵的应用可以保障充填时高效，布料更加方便，施工范围大幅扩大，适应性广，并拥有自动退活塞功能，能够快速退活塞，防混凝土输送泵产品维护更换方便。采用混凝土泵充填泵时，要按巷道布置情况采吊架、托架或沿巷道底板敷设，每隔500m或在管道边坡处低点均设dn100泄浆阀，以便停止注浆或管路检修时将管道中浆液排空。
2 翟镇煤矿充填采矿技术动能应用特点
翟镇煤矿对搅拌机输送泵进行了全新升级，新平台设计实现高度统型优化，借用搅拌机输送泵系列机罩和系列驾驶室，实现了统型，同时产品造型也更加美观，技术更加先进。
翟镇煤矿的小型混凝土输送泵车，采用了专用的机械传动系统、发明专利变功率控制、手自一体变速箱换挡系统、装配式等核心技术，有效提高自主创新能力，打破了西方在节能降耗技术领域的垄断地位。翟镇铁矿使用混凝土输送泵故障率更低，控制更可靠，机器组装简单，生产成本低。翟镇煤矿紧紧依托自身充填技术和专业优势，将充填开采作为公司转型发展的主攻方向，大力拓展充填开采内外部市场。
翟镇煤矿在充填技术应用过程中，切实解决了充填物在输送使用过程中存在的问题，有效提升企业安全效率，使送采技术成为充填技术应用“聚焦突破”的重点。
3 翟镇煤矿充填采矿回填应能技术特点
煤炭企业使用小型混凝土泵，采用了独特的双油箱设计，油泥处理输送泵使用维护成本更低，性能大幅提升，全液控液压系统省去电控信号的中间环节，大大提高了整套设备运行可靠性。受限于现有充填开采工艺，多面交替生产是提升回采效率的有效措施。对采区工作面数量的要求，意味着矿井实施充填开采技术，只能降低矿井实际生产能力，降低生产效率。
现代化的充填站装备有各种电子设备和机械设备，以利于生产所需的充填材料。这种充填站一般都是地表设施，设置在矿山选矿厂内或其附近，以利于选矿厂供应充填站制造充填料所需的组分。各充填站的设计一般都很相似，而且制造流程所需的各种设备，包括泵、阀、流量计、浓度计和胶结计量装置等，都已使用电子控制。受控于电子技术的发展，在充填采矿过程中，胶结剂材料和混合浆体浓度的剂量控制，都是保持充填料质量的最重要因素[2]。为保证煤矿企业矿产资源的正常需求，必须发展绿色采矿模式，无废料采矿技术已纳入我国中长期科技发展规划，而矿山固体废料充填采矿工艺是绿色采矿的主体支撑技术，无废、少废采矿工艺技术的创新及其技术的工程化集成配套，将成为矿山技术的主要发展方向。
翟镇煤矿自矸石返井充填开采项目联合试运转以来，通过设备调试、优化工艺等有效手段，目前已具备日充填矸石、煤泥等矿井废弃物吨位能力，大大节约了排矸、矸石存放等各类生产成本，实现了绿色、科学可持续发展和经济效益、社会效益的双提升。采后充填开采获得成功，煤矸石和发电炉渣充填采空区，污染环境问题得到解决。充入采空区的膏体凝固后支撑顶板，充填开采工作面采后顶板不垮落，采面采动压力由充填体和四周煤岩体共同承担，有效分散顶板压力，较少应力集中。同时，可以减小顶板运动强度，创造良好的作业环境，提高安全系数。用工业固体废弃物置换煤炭，用体积换体积，先将地面矸石山矸石通过破碎加工，添加定量的粉煤灰通過地面投料井输送至井下矸石仓，散装水泥用矿车经六采地面斜井运至井下水泥仓。在井下按比例混合，通过运料皮带输送至井下充填泵站，添加一定量的水，通过搅拌机进行搅拌，在井下加工成膏状浆体，利用充填泵通过管路输送到工作面采空区，形成以膏体为主的覆岩支控体，置换出煤炭，从而解决地表下沉、建筑物损坏的问题，实现资源回收的最大化[3]。
4 结语
煤矿资源开采时容易出现污染，引发泥石流、尾矿溃坝等事故，其原因主要来自于开采矿产资源时产生的废料均堆放在地表。如今，人们环保意识逐渐增强，既要开采煤矿又不能污染环境，于是充绿色矿技术得到了广泛应用，绿色采矿技术的基础技术就是充填采矿技术。为了加快煤炭企业充填采矿产业的快速发展，翟镇煤矿不断扩大充填采矿产业规模，形成以膏体充填、原矸充填、管道充填和相关设备材料加工制造为主的产业链，打造资源开采型企业。矿井充填开采项目是煤炭企业一项效益工程、长远工程，是煤炭企业延长矿井服务年限的生命工程，也是一项减少土地占用和污染排放的环保工程，积极探索实践矿井充填开采技术，符合企业的长远发展规划。
参考文献
[1] 解世俊.充填采矿技术在煤炭开采中的应用分析[M].北京：冶金工业出版社，2006.
[2] 古德生，李夕兵.充填采矿的科学技术[M].北京：冶金工业出社，2006.
[3] 周爱民.矿山废料胶结充填应用技术特点分析[M].北京：冶金工业出版社，2007.
关键词：煤矿企业;充填采矿;新工艺;新技术;采矿方式
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）08-092-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.046
一直以来，山东能源新矿集团翟镇煤矿（以下简称翟镇煤矿）十分关注和重视采矿充填工作，在充填采矿技术研发方面，先后研发设计了搅拌一体充填应用泵、混凝土充填应用泵机等十余种充填采矿应用设备，为持续开展煤矿采矿充填技术的应用，满足无废料排弃矿山采矿创造有利条件。
近年来，翟镇煤矿不断加大科技投资力度，以完善技术工艺、降低成本、提高效益为出发点，先后开展高层建筑物下膏体充填开采、承压水下保水充填开采、速凝剂材料等技术研究，对充填过程所用的装备进行攻关，不断提高充填工艺系统的可靠性和适应性。
1 充填采矿技术特点
翟镇煤矿应用充填采矿技术时，采用了管道运输充填技术，管道运输充填技术不损伤模板，改变了以前用斗车运输的方式，降低了劳动强度。根据实际充填数据中分析发现，采用管道运输充填技术后，节能方面带来的收益巨大，混凝土搅拌拖泵（搅拌泵送一体机）的浇筑效率高煤矿充填泵，每小时搅拌并输送混凝土12m3～15m3，输送距离更高、更远，细石混凝土泵解决了传统爬山虎输送距离和高度的局限性，特别是采用了二次构造柱泵，技术成熟，质量可靠，解决了传统爬山虎和搅拌机吊机容易出现安全事故的问题。井下煤炭管道运输技术实施过程中，煤矿企业地下矿山充填技术不仅提高了矿山的综合生产能力，降低了充填成本，而且改善了井下的生产环境[1]。
翟镇煤矿在管道运输充填技术应用过程中，采用管道充填技术，切实解决了充填物在输送使用过程中存在的问题，有效提升企业安全效率，使管道运输成为充填技术应用“聚焦突破”的重点。管道充填技术采用铅锌矿混凝土输送泵，满足建设的供应需求，铅锌矿用混凝土输送泵提高操作智能化，减少噪声和震动。一般采取小型混凝土泵及斯宝分动箱设备，这一设备提供了专业技术的大倾角、弧形料斗，料斗采用全新双层弧形结构设计，结构刚度好，减少了积料区，混凝土在料斗内流动性得到改善，新型夹布橡胶输送活塞，为普通聚氨酯活塞使用寿命的2～3倍，高效能，经久耐用，小型混凝土泵集行驶、泵送、布料于一体，泵送强劲，充填能力强，可以适应不同矿区的料石情况，轻松输送各种自拌料。
煤炭企业小型混凝土泵时，采用独特的双油箱设计，油泥处理输送泵使用维护成本更低、性能大幅提升、全液控液压系统省去电控信号的中间环节，大大提高整套设备运行可靠性。小型混凝土泵的应用可以保障充填时高效，布料更加方便，施工范围大幅扩大，适应性广，并拥有自动退活塞功能，能够快速退活塞，防混凝土输送泵产品维护更换方便。采用混凝土泵充填泵时，要按巷道布置情况采吊架、托架或沿巷道底板敷设，每隔500m或在管道边坡处低点均设dn100泄浆阀，以便停止注浆或管路检修时将管道中浆液排空。
2 翟镇煤矿充填采矿技术动能应用特点
翟镇煤矿对搅拌机输送泵进行了全新升级，新平台设计实现高度统型优化，借用搅拌机输送泵系列机罩和系列驾驶室，实现了统型，同时产品造型也更加美观，技术更加先进。
翟镇煤矿的小型混凝土输送泵车，采用了专用的机械传动系统、发明专利变功率控制、手自一体变速箱换挡系统、装配式等核心技术，有效提高自主创新能力，打破了西方在节能降耗技术领域的垄断地位。翟镇铁矿使用混凝土输送泵故障率更低，控制更可靠，机器组装简单，生产成本低。翟镇煤矿紧紧依托自身充填技术和专业优势，将充填开采作为公司转型发展的主攻方向，大力拓展充填开采内外部市场。
翟镇煤矿在充填技术应用过程中，切实解决了充填物在输送使用过程中存在的问题，有效提升企业安全效率，使送采技术成为充填技术应用“聚焦突破”的重点。
3 翟镇煤矿充填采矿回填应能技术特点
煤炭企业使用小型混凝土泵，采用了独特的双油箱设计，油泥处理输送泵使用维护成本更低，性能大幅提升，全液控液压系统省去电控信号的中间环节，大大提高了整套设备运行可靠性。受限于现有充填开采工艺，多面交替生产是提升回采效率的有效措施。对采区工作面数量的要求，意味着矿井实施充填开采技术，只能降低矿井实际生产能力，降低生产效率。
现代化的充填站装备有各种电子设备和机械设备，以利于生产所需的充填材料。这种充填站一般都是地表设施，设置在矿山选矿厂内或其附近，以利于选矿厂供应充填站制造充填料所需的组分。各充填站的设计一般都很相似，而且制造流程所需的各种设备，包括泵、阀、流量计、浓度计和胶结计量装置等，都已使用电子控制。受控于电子技术的发展，在充填采矿过程中，胶结剂材料和混合浆体浓度的剂量控制，都是保持充填料质量的最重要因素[2]。为保证煤矿企业矿产资源的正常需求，必须发展绿色采矿模式，无废料采矿技术已纳入我国中长期科技发展规划，而矿山固体废料充填采矿工艺是绿色采矿的主体支撑技术，无废、少废采矿工艺技术的创新及其技术的工程化集成配套，将成为矿山技术的主要发展方向。
翟镇煤矿自矸石返井充填开采项目联合试运转以来，通过设备调试、优化工艺等有效手段，目前已具备日充填矸石、煤泥等矿井废弃物吨位能力，大大节约了排矸、矸石存放等各类生产成本，实现了绿色、科学可持续发展和经济效益、社会效益的双提升。采后充填开采获得成功，煤矸石和发电炉渣充填采空区，污染环境问题得到解决。充入采空区的膏体凝固后支撑顶板，充填开采工作面采后顶板不垮落，采面采动压力由充填体和四周煤岩体共同承担，有效分散顶板压力，较少应力集中。同时，可以减小顶板运动强度，创造良好的作业环境，提高安全系数。用工业固体废弃物置换煤炭，用体积换体积，先将地面矸石山矸石通过破碎加工，添加定量的粉煤灰通過地面投料井输送至井下矸石仓，散装水泥用矿车经六采地面斜井运至井下水泥仓。在井下按比例混合，通过运料皮带输送至井下充填泵站，添加一定量的水，通过搅拌机进行搅拌，在井下加工成膏状浆体，利用充填泵通过管路输送到工作面采空区，形成以膏体为主的覆岩支控体，置换出煤炭，从而解决地表下沉、建筑物损坏的问题，实现资源回收的最大化[3]。
4 结语
煤矿资源开采时容易出现污染，引发泥石流、尾矿溃坝等事故，其原因主要来自于开采矿产资源时产生的废料均堆放在地表。如今，人们环保意识逐渐增强，既要开采煤矿又不能污染环境，于是充绿色矿技术得到了广泛应用，绿色采矿技术的基础技术就是充填采矿技术。为了加快煤炭企业充填采矿产业的快速发展，翟镇煤矿不断扩大充填采矿产业规模，形成以膏体充填、原矸充填、管道充填和相关设备材料加工制造为主的产业链，打造资源开采型企业。矿井充填开采项目是煤炭企业一项效益工程、长远工程，是煤炭企业延长矿井服务年限的生命工程，也是一项减少土地占用和污染排放的环保工程，积极探索实践矿井充填开采技术，符合企业的长远发展规划。
参考文献
[1] 解世俊.充填采矿技术在煤炭开采中的应用分析[M].北京：冶金工业出版社，2006.
[2] 古德生，李夕兵.充填采矿的科学技术[M].北京：冶金工业出社，2006.
[3] 周爱民.矿山废料胶结充填应用技术特点分析[M].北京：冶金工业出版社，2007.