[01626198]煤与矸石分离开采矸石回填的技术与设备

要实现煤矿可持续性发展，实现煤炭资源绿色开采的理念，必须研发一种能够和综合机械化采煤技术有机结合，实现煤炭资源开采与生态环境保护一体化的充填技术已势在必行。综合机械化充填采煤技术是综合机械化采煤技术和综合机械化充填技术的有机统一，目的是在高效采出煤炭资源的同时，严格控制岩层移动和地表沉陷，降低煤炭开采对地面建（构）筑物以及生态环境的损害。1.主要技术内容：(1)对较厚夹矸煤层，采用煤和矸石分采、分运技术，矸石就近回填综合机械化充填采煤方法的工作面布置方式与传统综合机械化采煤工作面布置基本相同，其中在采空区一侧布置充填作业面，再在工作面回风巷内布置矸石回运转载机，将矸石输送至液压支架尾部悬挂的刮板输送机上。在这种工作面布置方式中，可实现充填与采煤在同一工作面系统中并行作业。(2)研制了充填与采煤一体化的充填液压支架实现在同一工作面系统中充填与采煤同时作业的核心装备是充填液压支架。充填液压支架与传统液压支架比较，拆除了传统液压支架的掩护梁，代以后尾梁，由回风巷矸石回运转载机将矸石输送至液压支架尾部悬挂的刮板输送机上，矸石靠自重从输送机卸料孔中落入后尾梁掩护空间内实现充填。(3)工作面刮板输送机设计成正反向运输，可实现煤与矸石的分运对于相距1～2m距离的两层煤，中间夹矸较软时，采用将煤与矸石分层截割的工艺。截割上、下层煤时，刮板输送机正向运转，原煤经刮板转载机—带式输送机到井上；截割中间矸石层，刮板输送机反向运转，矸石经回运转载机实现回填。2.技术经济指标：煤与矸石分离开采并将矸石回填的配套设备包括采煤机、充填液压支架和输送设备，其中充填液压支架包括中间支架、过渡支架和端头支架，输送设备包括工作面刮板输送机、支架尾部充填用刮板输送机，输煤刮板转载机和矸石回运转载机。采煤机截割功率2×500kW，工作面刮板输送机输送能力1000t/h。充填液压支架最大支撑高度5.0m，为前部采煤与后部充填提供足够的空间。充填液压支架工作阻力12000kN，支护强度能够保证充填之前顶板不下沉。3.授权专利情况：本技术项目专利申请情况：国际专利1项，发明专利1项，实用新型专利3项；专利授权情况：发明专利1项(附件1)，实用新型专利3项（附件2-4）；论文情况：本项目共发表论文12篇。（附件5-16）4. 效益及应用推广情况：本项目技术及设备已在多家煤矿成功应用，对于相距1～2m距离的两层煤或较厚煤层间有1～2m厚的夹矸的煤层，采用一次采全高支护工艺，煤与矸石分割、分运，本项目成功实现了综合机械化采煤技术和综合机械化充填技术的有机统一。煤与矸石分离开采并将矸石回填技术与装备的成功应用，提高了煤炭质量，矸石回填减小了顶板下沉移动量，减轻了因采煤造成地表沉陷引起的环境破坏，避免了采出矸石对环境的污染，为煤矿企业的安全、高效、绿色开采和可持续发展奠定了基础，具有重要的经济效益和社会效益。该成果的成功应用，可为我国存在类似问题的矿井开采提供借鉴。