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1、大力实施膏体充填综采新工艺努力构建环境友好生态和谐型新矿山冀中能源峰峰集团小屯矿冀中能源峰峰集团小屯矿位于河北省邯郸市峰峰矿区东北部。该矿始建于1958年6月，1963年10月底投产，1982年1月1日独立建矿。矿井初始设计可采储量为4313.8万吨，原设计生产能力为21万吨/年，后几经改扩建，现核定生产能力为88万吨，生产多年维持在7080万吨水平，现拥有在册职工2750人。近年来，小屯矿为构建环境友好生态和谐型企业，坚持以科技创新为引领，努力探索解放村庄下保护煤柱等“三下”压煤开采技术新途径，大力实施了矸石膏体充填综采新工艺，消灭了矸石，保护了环境，并有效解放了村下呆滞煤量，延长矿井服务年
2、限，为打造绿色矿山和解放“三下”压煤问题闯出一条新路。2009年，小屯矿矸石膏体充填综采技术研究项目，在北京通过了由中国煤炭协会组织的国家级新技术成果鉴定，有三项技术获国家专利，研究成果达到了国际领先水平；在福建省福州市举行的第七届中国海峡项目成果交易会上，“村庄下矸石膏体充填综采技术”荣获金奖。一、矸石膏体充填定义及概述所谓矸石膏体充填就是把煤矿附近的煤矸石、粉煤灰、炉渣、劣质土、城市固体垃圾等固体废物在地面加工成无临界流速、不需脱水的膏状浆体，利用充填泵或重力作用通过管道输送到井下，适时充填采空区的采矿方法。矸石膏体充填以后形成的以充填体为主的覆岩支控体系，能够有效控制地表开采沉陷在建筑物
3、允许值范围内，保护地下水资源不受破坏，提高煤炭资源采出率，改善矿山安全生产条件，实现不搬迁采煤，解放村庄建筑物下、铁路下、水体上下煤炭资源，保护矿区生态环境。使用矸石膏体充填采煤虽然不可避免地要增加一定的吨煤生产成本，但是，却克服了传统的条带开采采出率低的根本缺陷，矸石膏体充填综采技术的开发与应用，是煤炭工业贯彻落实科学发展观、实现绿色采矿的重要举措，具有“高采出率、环境友好、高安全性”的基本特征，是一种新的绿色采矿技术，也是21世纪采矿技术的重要发展方向。二、矸石膏体充填系统简介及工艺流程小屯矿矸石膏体充填系统主要包括地面充填站和井下工作面系统两部分组成。地面充填站主要是由矸石破碎子系统、配
4、比搅拌系统、管路泵送子系统、控制系统、除尘系统等5部分组成。矸石破碎子系统：主要将原状矸石破碎成直径小于25mm以下的成品矸石，设备有皮带、待料斗等。配比搅拌子系统：主要功能是将矸石、粉煤灰、添加剂、水按照一定比例进行配比搅拌，制成矸石膏体；设备包括搅拌机、料仓、螺旋给料机、称量斗等。管道泵送子系统：主要功能是将制成的矸石膏体输送到井下工作面的充填区域；设备包括充填泵、充填管、压风管等。检测监控子系统：包括料位、水分、称重、流量、密度、压力以及来料称重7个方面，通过计算机实现对充填站系统的自动控制。除尘系统：主要功能是采取多项措施综合防治粉尘污染；设备包括除尘器、喷雾撒水装置、密闭罩等。小屯矿
5、充填站设计时考虑其环保性，其主要体为：物料重复利用性：可以利用回收骨料和再循环水；防尘性：在破碎、搅拌、上料、存储方面有高效的防尘性；低噪音：破碎系统、搅拌系统设计紧凑合理，采用先进技术和材料，工作时噪音低。井下工作面系统设备主要包括双滚筒采煤机、刮板输送机、液压充填支架等，充填支架将采煤区的支护、充填区的支护、充填体的保护与隔离等作用集于一体，实现了综采设备的突破。井下充填工艺为综采充填：使用双滚筒采煤机割煤，采用四刀一充，采煤机割煤四刀，采空区充填一次。充填的过程是地面充填站将矸石破碎加工，然后把矸石、粉煤灰、专用胶结料和水等四种物料按比例混合搅拌制成膏体浆液，再通过充填泵把膏体浆液输送到
6、井下充填工作面，充填由液压充填支架和辅助隔离措施形成的封闭采空区空间的过程。充填工作面结束后，充填体凝固时间需要4小时左右，此时检修班对设备进行检修，为下班充填做准备。三、矸石膏体充填经济效益与社会效益分析（一）经济效益分析使用矸石膏体充填综采技术，可有效破解“三下”压煤问题，解放大量呆滞煤炭，延长矿井服务年限，经济效益非常可观。以小屯矿南旺村村下矸石膏体充填为例，南旺村保护煤柱采用膏体充填可采煤161.1万吨，比传统条带开采多采出煤炭93.1 万吨，提高采出率1.3倍，膏体充填比条带开采多创造产值53998万元，增加利润近23827万元，延长小屯矿服务年限1.5年；以冀中能源峰峰集团为例，峰
7、峰集团适合充填开采的三下压煤量有1.54亿吨，将延长峰峰集团服务年限近10年，比传统条带开采多延长服务年限5-6年，可多创造产值200亿元以上。（二）社会效益分析1.采用矸石膏体充填技术，每年可处理大量煤矸石和粉煤灰，显著减少矸石、粉煤灰对环境的污染和占地，改善矿区生态环境，使固体废物得以资源化利用。2.充填效果可有效支撑住顶板，减少地面塌陷，降低了对地面建筑物的影响和破坏，有利于协调工农关系，减少工农矛盾，有利于推进和谐矿区建设。3.解放了资源，延迟了老矿井的衰闭，增加了就业，增进了矿区稳定、和谐，实现了矿区的可持续发展。4.小屯矿膏体充填试验成功以后还可以推广应用到全国其它矿区三下压煤开采
8、，实现绿色开采，产生更加巨大的社会和环境效益。四、矸石膏体充填综采技术推广效果及前景展望1.矸石膏体充填综采技术有效解决了村庄下压煤的开采问题。从技术上看，能使煤炭开采安全可靠，提高了煤炭回收率；从经济效益上看，解放了村庄建筑物下煤炭资源，大幅度提高煤炭资源采出率，延长矿井服务年限，并且减少了条带开采损失；从环境效益上看，保护了地表村庄等建筑物，实现不搬迁采煤，改善工农关系，保护矿区生态环境。2.矸石膏体充填选用煤矸石、粉煤灰作为充填材料，膏体质量浓度达到了80%以上，选择上述固体废弃物作充填骨料材料，为其资源化利用开辟了新途径，有效处理了固体废弃物，是煤矿绿色开采膏体充填的发展方向。3.矸石膏体充填大量使用煤矸石、粉煤灰，使固体废物得以资源化利用，减少对环境的污染，改善矿区生态环境，也充分响应了国家节能减排政策，为全国其它矿区树立绿色采矿示范。4.矸石膏体充填综采技术的推广应用，对全国其它矿区三下压煤开采，将会产生更加巨大的经济社会和环境效益，使一些衰老矿井得以可持续发展。
