淺談煤礦“采、選、充、留”連續(xù)開采工藝系統(tǒng)

楊 明

（冀中能源股份有限公司邢東礦，河北 邢臺 054000）

1 礦井概況

邢東礦地處邢臺市市郊，地理位置決定了礦井周邊不能建設矸石山。由于礦井地面村莊密集，建下壓煤占全礦儲量的87%以上?？量痰拈_采條件使得邢東礦自建礦開始便研究應用矸石井下充填開采技術。隨著建下開采技術的發(fā)展，邢東礦經(jīng)過多年的研究實踐，逐步形成了完善的“采、選、充、留”一體化的開采系統(tǒng)。在工作面回采過程中，通過研究有效的巷旁散料充填體成型技術，將現(xiàn)工作面的運料運矸巷道沿充填體保留下來，作為下一個工作面的運輸巷使用，大大提高工作面回采效率的同時，實現(xiàn)了采煤、排矸、充填、留巷連續(xù)化充填開采[1-6]。

2 采選充一體化開采工藝

2.1 原煤篩分與跳汰排矸工藝流程

井下跳汰排矸系統(tǒng)作用是將塊煤中矸石排出。井下主暗斜井一部皮帶上的原煤經(jīng)除鐵器除鐵后進入正弦篩進行預篩分，篩下物為30 mm 以下粒徑，直接進入末煤倉，篩上30～200 mm 原煤進入塊煤皮帶井塊煤倉存儲、轉(zhuǎn)載后，進入跳汰系統(tǒng)進行煤矸分離，產(chǎn)生矸石和精煤分別經(jīng)鏈斗提升脫水機轉(zhuǎn)載至矸石倉和精煤倉。精煤通過煤炭運輸系統(tǒng)提升到地面，矸石倉矸石通過矸石充填系統(tǒng)運輸至矸石充填工作面進行充填。原煤篩分及跳汰排矸工藝流程如圖1。

圖1 原煤篩分及跳汰排矸工藝流程圖

2.2 跳汰排矸設備選型

正弦篩：型號為ZS1.3-22/10，有3 個篩面，篩面為傾斜布置，利用多軸同向等速旋轉(zhuǎn)推動物料沿篩面運動，額定處理能力600 t/h，最大進料粒度≤500 mm，篩下物粒度0～30 mm，篩分效率可達95%。正弦篩煤篩不堵煤、不卡塞，有較高的篩分效率；整體具有良好的密封性，運行時不會有煤塵外溢；采用清掃裝置，以防止篩軸粘煤；有足夠的強度和剛度，不會有變形和斷裂現(xiàn)象。正弦篩如圖2。

圖2 正弦篩現(xiàn)場應用圖

一級破碎機：型號為PELM980/2000，處理能力可達200 t/h，入料粒度700 mm，出料粒度300 mm。

二級破碎機：型號為SSC800，處理能力可達200 t/h，入料粒度700 mm，出料粒度200 mm。

跳汰機：型號為SKT-5，入洗物料30～200 mm塊原煤，處理能力為200～250 t/h，跳汰機采用水介質(zhì)重力分選，根據(jù)物料密度不同實現(xiàn)輕重物料分離，具有能耗低、效率高、處理量大的優(yōu)點。跳汰機現(xiàn)場應用如圖3。

圖3 跳汰機現(xiàn)場應用圖

鏈斗機：寬800 mm，長20 m，最大速度0.39 m/s，最大處理能力220 t/h。鏈斗機各節(jié)段有適宜弧度，可以根據(jù)井下巷道的實際情況調(diào)整，鏈斗機設計成彎曲形狀，最大程度節(jié)約井下空間。鏈斗機現(xiàn)場工作如圖4。

圖4 異形鏈斗機現(xiàn)場應用圖

2.3 采選充一體化工藝

礦井原煤通過跳汰排矸系統(tǒng)后，排出的矸石經(jīng)過-760 運矸皮帶進入1100 運矸系統(tǒng)及1300 運矸系統(tǒng)，再經(jīng)工作面運矸皮帶進入工作面采空區(qū)充填，形成了井下“采煤→洗選→充填→采煤”的閉合循環(huán)系統(tǒng)。

回采充填系統(tǒng)包括ZC5160/29/48D 型掩護式液壓支架、ZT9400/30/50D 型端頭支架、MG500/1140WD 型采煤機及SGZ800/200 充填刮板機等設備，充填能力可達500 t/h。整套系統(tǒng)通過運矸皮帶將矸石輸送至工作面支架后部SGZ800/200充填刮板機，通過卸料孔將矸石卸載至采空區(qū)，然后通過搗實機構(gòu)將矸石充分搗實并完全接頂，待支架后方空間全部充填滿并搗實后，再進行下一刀割煤工序。割煤與移架、推溜、充填順序進行。

3 沿充留巷開采工藝

通過研究有效的巷旁散料充填體成型技術，將現(xiàn)工作面的運料運矸巷道沿充填體保留下來，作為下一個工作面的運輸巷使用，每個工作面可以少掘進一條巷道，大大提高工作面掘進效率。采用專門的沿充留巷支架，不占用工作面內(nèi)正常支架空間，對巷旁充填體注漿，將散體改性為膠結(jié)性較好的固體材料，形成穩(wěn)定的巷道壁，如圖5。

圖5 沿充留巷工藝示意圖

傳統(tǒng)沿空留巷通過切頂卸壓來控制圍巖穩(wěn)定性（圖6），沿充留巷圍巖控制機理為護頂控壓（圖7），因此充填體不需要很高的強度，留巷工藝簡便，且留巷成本低。

圖6 沿空留巷圍巖控制

圖7 沿充留巷圍巖控制

4 結(jié)論

煤礦“采、選、充、留”連續(xù)開采系統(tǒng)的建立，解決了礦井可采資源緊張、建下壓煤多無法采用傳統(tǒng)工藝進行回采的技術難題。這一高效全面的充填體系在有效控制地表變形沉陷量的同時，對于生產(chǎn)安全也有很大的幫助。該工藝技術具有良好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，對于解決我國煤礦存在的大量建下壓煤問題具有重大的推廣應用價值。