矸石充填开采技术项目简介中国矿业大学二O一O年二月1工程背景-2-2矸石充填开采技术总体思路-3-3井下分矸与投料系统简述-3-3固体充填采煤技术-6-3.1掘巷充填采煤技术-6-3.2长壁普采（或炮采）充填采煤技术-8-3.3长壁综采充填采煤技术-10-1工程背景温家宝总理在《政府工作报告》中将资源和环境问题提到了十分重要的位置。针对我国煤炭开采过程中存在的资源与环境问题，解决采煤过程中的土地资源、煤矸石资源等问题刻不容缓。我国目前每年由于煤炭开采塌陷土地面积约4万公顷，受煤炭开采影响下沉的土地面积约60万公顷，直接经济损失约20亿元。煤矿开采造成的土地破坏不仅使农民失去赖以生存的土地，而且还导致了一系列严重的社会与生态环境问题。此外，我国目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t,规模较大的矸石山有1600多座，占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5〜2.0亿t的速度增加。同时，煤矿区自备电厂生产中排放大量粉煤灰，历年排放达到5亿t以上，且每年新增5~7千万t。排放矸石、粉煤灰等固体废弃物对人类的生存环境和条件带来很大的威胁与危害。由此可知，研发一种解决“三下”压煤规模性开采及消除矸石、粉煤灰的排放带来的环境污染等问题的开采技术，实现矿区绿色开采及可持续发展是矿区亟待解决的重大科学与工程技术难题。中国矿业大学缪协兴教授为首的固体物充填采煤技术研究课题组实施科技创新，研发出多种充填开采法，将矸石或其它固体废物充填至采空区，减轻开采引起的塌陷，同时进行土地复垦。固体物充填采煤技术研究课题组依托中国矿业大学，旨在研究矸石、粉煤灰、黄土等固体物的处理及“三下”煤柱、条采煤柱等的开采技术。在以缪协兴教授为首的课题组成员中，凝聚了包括教授、博士在的三十多位高级科研人员，专业涵盖了采矿、地质、力学、机械、测量等，长期以来一直从事煤矿开采技术的研究，课题组先后致力研究和推广的充填开采技术有，掘巷充填技术、长壁面普采（或炮采）充填采煤技术、长壁矸石充填综采技术。实现矸石采空区充填机械化和规模化，促使充填开采效率和效果的显著提高，将井下掘进、分选等矸石通过矸石运输系统，运输到矸石充填综采工作面，进行采空区充填，实现矸石不出井和煤炭开采。2矸石充填开采技术总体思路中国矿业大学缪协兴教授为首的固体物充填采煤技术研究课题组实施科技创新，研发出多种矸石等固体物料充填开采技术，其总体技术思路如图2-1所示。图2-1矸石充填开采技术路线图3井下分矸与投料系统简述矸石的来源主要包括地面矸石和井下矸石，中国矿业大学固体充填开采课题组针对地面矸石等固体废弃物研发了的直接投料系统与旋转托盘式固体物料输送系统，以及针对井下掘进矸石、断层矸石、煤流矸石的井下煤矸分选系统。(1)固体物料直接投料系统课题组在调研分析、充分论证的基础上，确定采用垂直投料井输送，由于投料落差在100~800m左右，需要对投料井的孔径、料仓、防冲击及料管的耐磨性等方面进行优化设计，研发了固体物料直接投料系统。1-地面胶带输送机；2-地面料仓A；3-地面料仓B；4-投料厂房；5-投料孔；6-锥型缓冲器；7-储料仓；8-给料机；9-井下胶带输送机图3-2固体物料直接投料系统设备布置图（2）旋转托盘式固体物料输送系统固体充填材料通过旋转托盘式固体物料输送系统可以运输至井下，再通过胶带输送机运送至充填开采工作面进行充填，采用轮式投料系统将固体充填材料从地面输送至井下的工艺流程为：地面固体充填物通过地面胶带输送机输送至投料井，固体充填物料下落至轮式投料机上的弧形导料板，当弧形导料板运行至投料孔下部时，随着投料机的旋转，固体充填物料在投料孔下部实现翻转卸料，物料将落入50m深的储料仓，在充填开采工作面需要充填物料时，将投料井下口的给料机打开送料。设计的轮式投料系统布置的示意图如图3-5所示。（3）井下煤矸分选系统井下矸石主要包括岩巷掘进矸石、断层矸石、煤层夹矸等，为了提高原煤质量及矿井的实际提升能力，通过设计井下煤矸分选技术（包括工作面煤矸分采分运技术、预掘巷断层矸石处理技术、非常规断面避矸技术等）和系统（工作面矸石初选系统、重力二次分选系统等）及相关分...
