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1、1以充定采，以矸定产，整体推进综合机械化固体（废弃物）充填采煤技术济宁矿业集团花园井田资源开发有限公司摘要：该材料介绍了花园煤矿在受“三下” 压煤、地质冲刷、岩浆岩侵蚀和资源焦化等因素制约，煤炭资源储量大幅缩减的事实下，结合矿井实际，突破创新，实施了独特的“以充定采，以矸定产，整体推进” 的综合机械化固体充填采煤技术。花园煤矿重点在“ 地面矸石主井下放、井下矸石加工供给和矸石高效运输”等 环节上下功夫， 经综合分析与 论证，博采众长，与中国矿业大学精诚合作，攻克了诸多技术难题，技术日趋成熟，解放了三下压煤及遗留煤柱，在化解企业可持续发展危机的同时，有效保护了生态环境，真正意义上实现了煤矿“矸石
2、零排放、绿色开采、和谐发展”的目标。报送单位：济宁矿业集团花园井田资源开发有限公司联系人：李常华联系电话：13508974646通讯地址：山东省济宁市金乡县花园煤矿电子信箱：2花园煤矿是由济宁矿业集团有限公司自主勘探建设的现代化矿井之一，2009 年 7 月竣工投产。该矿坐落于金乡县城西约 1km，设计年生 产能力 45 万吨。井田可采储量为 3369 万吨，均为建筑物下压煤，地面建筑物多为砖混结构的民房，承受采动影响能力较小，为控制和减轻地表沉陷，一采区采用了条带开采方式，留设了大量保护煤柱，煤炭资源采出率仅为39.8%，资 源浪费严重。同时，每年产出矸石约 20 万吨，目前已堆积 100
3、多万吨，矸石山既长期占压工广用地，又对整个矿区的环境造成一定影响。2010 年 6 月，花园煤矿又面临新的危机，伴随一年多的开采，通过深入揭露的地质情况，严峻的事实摆在面前：由于受地质冲刷、岩浆岩侵蚀和资源焦化影响，花园煤矿资源储量大幅度缩减，若继续采用传统的条带式开采方式，矿井服务年限最多能维持 10 年左右。花园煤矿可持续发展的资源危机迫在眉睫，企业的生存与发展受到严重威胁。为了化解可持续发展的危机，为了花园煤矿一千多名职工能有工作、有饭吃、有富庶稳定的生活，2010 年下半年，济宁能源发展集团领导班子高瞻远瞩，提早成立了花园煤矿可持续发展攻关课题组，组织专业工程技术人员分赴省内和全国各地
4、，对我国新型煤炭生产工艺进行广泛调研、科学论证，深入到十几家充填开采矿井，全面系统地掌握到充填开采的第一手资料，结合花园煤矿地质条件，综合分析探讨，优化萃取，转变创新，汇总形成了一套独特的充采方式，并从技术工艺上加以模拟推演，总括编撰了花园煤矿充填开采项目的可3行性分析报告。该报告得到了集团公司领导班子的高度认可和大力支持，虢洪增董事长以睿智的眼光决定与中国矿业大学合作，借助高校的技术优势，结合企业的实践经验，加强技术合作与研发，率先在花园煤矿推行了煤炭生产方式的变革，即实施综合机械化固体（废弃物）充填开采。并针对花园煤矿实际，首创了由地面矸石破碎系统、主井下料系统、井底矸石加工供给系统和井下
5、矸石运输系统组成的“以充定采、以矸定产，整体推进” 的综合机械化固体（废弃物）充填采煤技术，为花园煤矿全面实施充填开采解决了矸石供应、矸石加工供给和矸石运输等技术难题，达到了技术上可行、安全上可靠、效果上最佳的预期。一、创新矸石供应技术，实现高效低耗运输由于充填开采需要大量的矸石作为充填原材料，因此解决井下矸石供应成为充填开采的关键。因此，花园煤矿紧紧抓住矸石下井和矸石运输两大重点环节，进行技术攻关，首创了一套主井下矸、底皮带运矸技术，确保了矸石运输高效低耗。一是实现了地面矸石向主井的连续供应。地面矸石的供应是实现主井下矸的前提，我们针对主井下矸过程中可能出现的各种情况（如主井正常下矸时、主井
6、暂停下矸时和遇阴雨天气等），建立了一套完善的地面矸石加工、运输流程，实现了合格粒径的矸石通过皮带运输的方式向主井箕斗供应。二是升级主井装卸载系统，实现了主井下矸。矸石装卸载系统是主井下矸的重点，也是难点，在无任何经验借鉴的情况下，为了实现箕斗井上卸煤、井下卸矸，花园煤矿将原来的 64吨单绳提煤箕斗由扇形闸门曲轨卸载改为外动力扇形闸门卸载，满足了箕斗外动力卸载要求；同时在不破坏井壁的前提下，通过对主井箕斗硐室的改造，确保了箕斗的井底卸矸，最终实现主井下矸。三是优化井底矸石运输系统。矸石的井底运输是充填开采的主要环节。针对运输路线较长、运输环节较多的特点，花园煤矿通过对运煤皮带改造、施工大倾角巷道
7、及溜矸孔，实现了皮带上层运煤下层运矸和矸石自溜运输，提高矸石运输效率的同时，减少了设备的投入，大大节约了运输成本。二、研发井底矸石加工供给系统，实现矸石零排放花园煤矿掘进工程量大、矸石产出率高，若矸石从井下运至地面破碎再经主井下放，不但造成矿井提运的紧张和混乱，而且增加地面矸石堆放面积及影响周围环境。因此，为缓解矿井提运压力，改善地面环境，同时提高充填矸石的供应能力，花园煤矿自主研发了井底矸石加工供给系统。该系统由翻罐笼、刮板输送机、破碎机、皮带运输机及矸石仓等部分组成。通过该系统不仅可以完成井下产出矸石的直接破碎，还可以实现充填矸石的储备，当工作面充填时可直接将破碎后的矸石通过皮带运输进入工
8、作面，从而实现了掘进矸石到充填矸石的直接供给，避免了矸石升井，真正意义上实现了矸石零排放。三、多重改进，实现充填开采的高效发展实现充填开采的高效发展，是保证充填开采产量的关键，也是成功实施全矿井充填开采的前提。因此，在充填开采的过程中，花园煤矿不断进行探索创新，优化改进。5一是研制充填矸石转载机。充填矸石自运矸皮带转载到后部刮板输送机时，由于后部刮板输送机悬吊在液压支架上，垂向距离较高，需要使用一部转载机。若额外增加一部装载机，就要求增加设备及人员的投入，加大了充填环节及成本开支，此种情况下，花园们煤矿通过对运矸皮带的改进，将原有的皮带前驱改为后驱并增加了自移及抬升装置，实现了运矸皮带的自动转
9、载功能，该设计已取得国家专利局授权的专利证书。二是改进液压支架结构。其它矿井所用的充填液压支架均为正四连杆结构，花园煤矿将充填液压支架改为反四连杆结构，此结构的优点如下:充填时工人站在中、后柱之间操作夯实机，视线好，能保证充填效果和后部刮板输送机的安全，更好地适应了花园煤矿的地质情况并满足了充填开采需求。同时，对充填夯实机构其进行了全封闭优化改造，解决了夯实机构易埋、难清理、易损坏的难题。三是改进后部刮板输送机。原先设计的后部刮板输送机放矸插板导向销子易磨损，掉落后易造成插板千斤顶弯曲损坏，维护时费时费力，针对这种情况，花园煤矿对插板导向方式进行了重新设计改造，彻底解决了充填工作面后部运输机放
10、矸插板问题。四是优化劳动组织及分配制度。为加大充填开采管控力度，充分调动职工积极性，提高充填开采工作效率，充分发挥绿色开采的优势和潜力，花园煤矿以科学发展观为统领，以企业发展为主线，以保障充填质量为总抓手，结合矿实际，将传统以煤产量作为核算基础的工资分配形式改为“以矸定产、以产计资”模式，即以每月充填矸石量作 为考核依据，把职工的6岗级工资一并纳入计件管理，按工区制定的划分标准，实行“以量计分、以分 计资 ”，打造了充填与采煤并重、采充高效机械化并行的新格局，提高了充填开采效率。四、充填开采凸显效益综合机械化固体（废弃物）充填采煤技术的成功实施，可使花园煤矿采出率由 30%提高到 80%以上，
11、使矿井服务年限延长达到原设计年限。2011 年 8 月 4 日，国家能源局副局长、党组成员吴吟专门就煤炭充填开采技术的实施到花园煤矿1312 充填工作面实地调研，对项目取得的突破性成就给予了高度评价，吴吟局长说：“这个路子是对 的，具备了全矿井充填的技术条件和一定的推广价值，成绩非常可观”。目前，花园煤矿充填开采已经取代原先的条带开采工艺，在全矿铺开，两个工作面同步推进，实现了正规循环生产。矿井可持续发展的资源和生存危机得到初步化解。花园煤矿矿井可采储量为 3369 万吨，均为建筑物下压煤，若下一步均采用该技术，煤炭资源采出率取 80%，则增加效益达 67.38 亿元。同时，项目的实施减少了矸
12、石提升、运输、排放费用、村庄搬迁费用及建筑物维护费用等，为煤矿开采节省了许多的额外费用，经济效益明显。此外，实施充填开采可实现矸石零排放，避免地表塌陷，保护了耕地和生态环境，达到了“绿 色开采” 的目标，社会效益也十分 显 著。同时，该项技术实现了充填与采煤的高效机械化并行作业，拓展了我国“三下” 压煤开采技术，为类似矿井的绿色、可持续发展之路提供了重要借鉴。7附：创造技术上安全 稳定 高效 成熟的充采工艺【此为照片顺序说明：1.充填开采工作面现场（前）2.地面矸石破碎系统3.自主设计建设的地面矸石运输系统4.砌筑完好的充填矸石加固墙5.井下矸石运输系统6.后部矸石刮板输送机7.后部充填捣实机构。 】1.充采工作面现场 2.地面矸石破碎系统 3. 地面矸石运输系统4.充采矸石加固强 5.井下矸石运输系统 6.后部矸石刮板输送机7.后部充填捣实机构
