煤礦井下巷道矸石充填技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)

1、科技創(chuàng)新 兗州煤業(yè)股份有限公司協(xié)辦 煤礦井下巷道矸石充填技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn) 劉建功 趙慶彪 張文海 趙計(jì)生(河北金牛能源股份有限公司 , 河北省邢臺(tái)市 , 054000 摘 要 、研究 , 進(jìn)行了矸石充填工程的整體規(guī)劃 、 設(shè)計(jì) 、 試驗(yàn) ,進(jìn)行了改進(jìn) 。關(guān)鍵詞 1 井下矸石處理技術(shù)的研究111 邢東礦井概況邢東礦井的地層賦存情況具有第四系沖積層 厚 、 埋藏深的特點(diǎn) , 2#主采煤層埋深一般為 -650 -1250m ; 上部覆蓋的第四系沖積層較厚 , 210 320m , 基巖厚度為 440930m 。礦井主采煤層 為 2#煤 , 老頂屬二級(jí)頂 , 其來(lái)壓明顯 , 直接頂頂 板巖石為淺灰砂巖

2、, f =46, 中等穩(wěn)定 , 屬 級(jí) 。 由于開(kāi)采深度大 , 地壓大 , 頂板易冒落 。 礦井 矸石主要為細(xì)砂巖 , 砂巖密度為 215t/m 3, 矸石密 度為 1156t/m 3, 矸石松散系數(shù) 116, 井上手選矸石 塊度一般為 300100mm ; 井下開(kāi)拓矸石塊度最大 400mm , 一般為 150mm , 約含 20%矸泥 。邢東礦井在邢臺(tái)市三環(huán)以?xún)?nèi) , 且地面均為基本 農(nóng)田 , 從環(huán)保型企業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)及邢東礦井的實(shí)際 情況出發(fā) , 開(kāi)始研究實(shí)施井下排放矸石 。 但到目前 為止 , 國(guó)內(nèi)外井下矸石充填工程還沒(méi)有成功的經(jīng)驗(yàn) 可以借鑒 。 我們把工業(yè)廣場(chǎng)和先于村保護(hù)煤柱范圍 作為矸石

3、充填試驗(yàn)區(qū)域 , 該區(qū)域位于 -760m 大巷 東側(cè) , 南鄰主副暗斜井 , 北鄰 F 21斷層 , 東面是邢 東礦井深部采區(qū) 。南北平均長(zhǎng) 455m , 東西平均寬 680m , 面積 30194萬(wàn) m 2。 該區(qū)域煤層走向 N W29°N E2°, 傾向 N E , 2#煤層厚度 31623195m , 平均 3185m , 傾 角 10°, 煤 層 賦 存 深 度 842 975m 。 構(gòu)造簡(jiǎn)單 , 煤層賦存穩(wěn)定 。根據(jù)試驗(yàn)需要 , 掘進(jìn)巷道設(shè)計(jì)尺寸為 415m ×315m , 斷面 15175m 2。 112 巷道不充填時(shí)地表影響分析如果按照充填

4、區(qū)內(nèi)不進(jìn)行充填 , 巷道之間留設(shè) 3m 寬煤柱的情況下 , 模擬地表移動(dòng)變形結(jié)果達(dá)到 級(jí)變形 , 地表變形極大特征值見(jiàn)表 1。表 1 地表移動(dòng) II 級(jí)變形極大特征值W/mm I/mm m -1U/mm E/mm m -1 12863107-2195625-650211-3185從模擬變形結(jié)果來(lái)看 , 采用不充填方案在建筑 物下實(shí)施巷式開(kāi)采是不可行的 , 地表變形嚴(yán)重 , 地 面建筑物將會(huì)產(chǎn)生損壞 。113 井下矸石充填的研究11311 巷道初始充填率巷道充填剩余空間是普遍存在的 , 它與巷道傾 角 、 充填工藝有關(guān) 。邢東礦井規(guī)劃區(qū)內(nèi)煤層傾角 61513°, 平均 10°

5、。充填巷道沿偽俯斜布置 , 一 般 38°。 經(jīng)過(guò)觀(guān)測(cè)在變形的巷道中 , 矸石充填率 可達(dá)到 93%左右 , 也就是說(shuō) , 在變形的巷道中有 約 7%的空間屬于充填剩余空間 , 它在設(shè)計(jì)巷道斷 面中約占 610%左右 。11312 矸石密實(shí)度矸石的密實(shí)度與矸石巖性 、 粒度 、 含水率 、 充 填處理方式及時(shí)間 、 外部施壓環(huán)境等有關(guān) 。 邢東礦 井掘進(jìn)矸石一般屬于砂巖或砂質(zhì)頁(yè)巖 , 其初始碎脹 系數(shù)一般為 11601180, 密實(shí)后殘余碎脹系數(shù)為 11101115。 在本充填試驗(yàn)中 , 巷道的充填矸石粒 度一般為 20150mm 。若矸石自然堆積和自然密63中國(guó)煤炭第 31卷第 8

6、期 2005年 8月實(shí) , 待巷道掘進(jìn)達(dá)一定 (數(shù)量 程度時(shí) , 沿空送巷 所留窄小煤皮在完全屈服狀態(tài)下 , 所充填的矸石在 頂板壓力作用下呈一種垂向壓縮密實(shí)狀態(tài) 。 根據(jù)各 礦區(qū)覆巖 、 地表觀(guān)測(cè)站實(shí)測(cè)資料 , 以及有關(guān)老空區(qū) 上方鉆孔巖芯資料 , 并結(jié)合破裂巖體碎漲 -密實(shí)規(guī)律 (參考礦山開(kāi)采沉陷工程綜合分析 , 充填 矸石的密實(shí)度 與延續(xù)時(shí)間 T 過(guò)程具有下列關(guān)系 :=A -B ×ln (T 從式中可見(jiàn) , 矸石充填后前幾年時(shí)間內(nèi)密實(shí)較 快 , 到十余年后密實(shí)速度明顯變緩慢 , 見(jiàn)圖 1 。圖 1 充填矸石的密實(shí)度與時(shí)間延續(xù)關(guān)系11313 充填率與巷道傾角的關(guān)系結(jié)合實(shí)際觀(guān)測(cè)矸石

7、充填后的堆積角 (安息角 約為 3641°, 經(jīng)模擬 , 利用現(xiàn)有充填工藝 , 巷道 充填率與巷道傾角關(guān)系如圖 2所示 。圖 2 充填率與巷道傾角關(guān)系從圖 2可以看出 , 在近似水平巷道的俯斜充填率約為 92%94%, 俯斜 13°的巷道充填率約為 98%。 總體而言 , 在緩傾斜煤層中 , 充填率與俯斜巷道傾 角有一定關(guān)系 , 但關(guān)系不大 , 因?yàn)榍笆鲇^(guān)測(cè)分析 中 , 巷道充填后的剩余空間僅有 610%左右 。 11314 充填方式對(duì)充填率的影響巷道中采出的是實(shí)體煤 , 充填的矸石是松散 的 , 如何把松散的矸石充滿(mǎn)整個(gè)巷道 、 怎樣提高密 實(shí)度與選擇充填方式密切相關(guān) ,

8、 在研究中采取了如 下措施 :(1 , 為 , 、快速充填 ; , 采用高壓注 , 以提高充實(shí)度 , 盡量減少地表 ; (3 為避免相鄰巷道掘進(jìn)頂板應(yīng)力 過(guò)分集中 , 擾動(dòng)已有巷道產(chǎn)生過(guò)量變形 , 影響實(shí)際 充填效果 , 實(shí)際掘進(jìn)時(shí)應(yīng)選擇合理的巷道布局和掘 進(jìn) 、 充填順序 ; (4 加強(qiáng)管理 , 加強(qiáng)巷道形變 、 充 填密實(shí)度 、 礦壓及地面觀(guān)測(cè) , 當(dāng)開(kāi)掘 58條巷道 后 , 建立地面觀(guān)測(cè)站 , 實(shí)施動(dòng)態(tài) 、 長(zhǎng)期觀(guān)測(cè) 。 114 地表影響分析根據(jù)前述分析結(jié)果 , 潛在空間的存在 , 是導(dǎo)致 覆巖移動(dòng)的直接原因 。 也是本次微機(jī)模擬 、 評(píng)價(jià)地 表移 動(dòng) 變 形 的 實(shí) 際 依 據(jù) 。地

9、表 沉 陷 預(yù) 計(jì) 采 用 PASSM 系統(tǒng) 。 在充填率 5612%的情況下 , 預(yù)計(jì)極大移動(dòng)變形值 , 見(jiàn)表 2。 從表 2中可以看出 , 變形 都在 級(jí)之內(nèi) , 在邢東礦井的實(shí)際充填中遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)5612%, 即變形大大小于表 2數(shù)據(jù) 。表 2 地表移動(dòng)變形 I 級(jí)極大特征值充填率 /%W/mm I/mm m -1U/mmE/mm m -15612-487-11131116-246237-11456017232 充填方法的研究處理技術(shù)工藝流程的研究也就是充填方法的研 究是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵 , 在對(duì)多種方案進(jìn)行對(duì)比分析 后 , 確定了使用矸石充填輸送機(jī)直接充填和高壓泵 巷道注漿的充填方案 。 2

10、11 帶式輸送充填矸石礦車(chē)經(jīng)推車(chē)機(jī)推入翻車(chē)機(jī) , 翻車(chē)機(jī)翻矸到 破碎機(jī) , 破碎機(jī)把矸石破碎成粒徑小于 150mm 的 矸石存放到矸石倉(cāng) , 矸石倉(cāng)下口安給料機(jī) , 把矸放 到機(jī)尾驅(qū)動(dòng)式 DSP -1010/650帶式輸送機(jī)上 , 650帶式輸送機(jī)把矸石運(yùn)到充填點(diǎn) , 通過(guò)帶式輸送充填 到巷道內(nèi) 。 粒徑小于 150mm 的矸石不存在竄倉(cāng)問(wèn) 題 , 同時(shí)考慮到大塊矸石堵放矸漏斗的情況 , 因此 把破碎機(jī)置于矸石倉(cāng)上部 , 見(jiàn)圖 3。 212 巷道注漿矸石充填輸送機(jī)拋?lái)纺z帶完成充填后 , 再對(duì)巷 道充填矸石的空隙采用注漿法加以充填密實(shí) , 使巷 道的充填率達(dá)到 100%, 使充填體內(nèi)潛在空間盡可

11、 能減小 。 矸石管道輸送及巷道充填注漿系統(tǒng)位于充 填巷迎頭 , 矸石充填輸送機(jī)的后面 , 矸石通過(guò) 650帶式輸送機(jī)到達(dá)篩分設(shè)備后篩分出粒徑小于 5mm73煤礦井下巷道矸石充填技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)的粉末 , 由注漿系統(tǒng)加壓注入充填矸石上部空隙。 圖 3 矸石充填系統(tǒng)工藝流程示意圖通過(guò)綜合比較 , 采用 3 矸石充填系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益 311 矸石山排矸系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析建矸石山排矸系統(tǒng)需投入設(shè)備費(fèi) 、占地費(fèi)共 970萬(wàn)元 , 使用期限 20年 , 每年折舊及其他消耗 4815萬(wàn)元 , 人工費(fèi)及電耗費(fèi)每年 3613萬(wàn)元 , 設(shè)備維修消耗費(fèi)用 914萬(wàn)元 /年 , 井下運(yùn)輸及副井提升費(fèi)用 8104萬(wàn)元 /年 ,

12、則使用建矸石山排矸系統(tǒng)每年 需投入 10213萬(wàn)元 。 312 矸石充填工程排矸系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益(1 煤巷及經(jīng)濟(jì)效益 。 每年矸石充填巷掘進(jìn)煤 量 =巷道長(zhǎng)度 ×寬度 ×高 ×容重 =1800m ×415m ×315m ×115t/m 3=42525t ;新增產(chǎn)值 =掘進(jìn)煤量 ×平均售價(jià) =42525t ×490元 /t =208115萬(wàn)元 ;新增利稅 =掘進(jìn)煤量 ×(平均售價(jià) -平均成 本 =42525t ×(490-115 =159417萬(wàn)元 。(2 矸石充填工程固定投入 。 巖巷工程每米材 料

13、費(fèi) 3400元 , 上部車(chē)場(chǎng)巖巷工程共需資金 :288×3400=9719萬(wàn)元 , 軌道投入費(fèi)用 35萬(wàn)元 , 施工矸 石倉(cāng)費(fèi)用 40萬(wàn)元 (包括材料費(fèi) 、人工費(fèi)以及其他 費(fèi)用 , 設(shè)備費(fèi)用 14219萬(wàn)元 , 設(shè)備安裝費(fèi)用 10萬(wàn) 元 , 其他費(fèi)用 10萬(wàn)元 。則首期矸石充填工程一次 3351。 根據(jù)邢東礦井計(jì)劃 1km , 矸石量為 4102萬(wàn) t 、電費(fèi) 、人工 費(fèi)等 為 14133元 /t 。每 年 的 排 矸 費(fèi) 用 為 4102×14133萬(wàn)元 =5716萬(wàn)元 。 313 經(jīng)濟(jì)效益分析矸石充填工程每年增加利稅 159417萬(wàn)元 (已 將工程固定投入及每年排矸費(fèi)用

14、攤?cè)雵嵜撼杀?, 比填埋方式排矸系統(tǒng)每年支出 7614萬(wàn)元 , 多創(chuàng)利 稅 151813萬(wàn)元 (159417-7614=151813 , 比建矸 石山 排 矸 系 統(tǒng) 每 年 支 出 10213萬(wàn) 元 多 創(chuàng) 利 稅 149214萬(wàn)元 (159417-10413=149214 。在巨大的社會(huì)效益的同時(shí) , 用矸石置換出永久 煤柱的煤炭資源 , 為建下開(kāi)采開(kāi)辟了一個(gè)新途徑 , 這不僅為煤炭企業(yè)帶來(lái)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn) , 也為煤炭 資源的充分開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)新的技術(shù)支持 。(責(zé)任編輯 王雅琴 (上接第 32頁(yè) 把企業(yè)的成本劃分為固定和變動(dòng)兩部分 。 但是我們?cè)趯?duì)這些費(fèi)用進(jìn)行劃分時(shí) , 既要 考慮固定因素

15、 , 也要考慮可變因素 。 對(duì)某一產(chǎn)品成 本的核算基礎(chǔ) , 應(yīng)依據(jù)相關(guān)范圍而定 , 不能對(duì)某一 產(chǎn)品成本一經(jīng)確定就永不改變 。 比如 , 員工工資在 某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)是固定成本 , 但在另一階段卻又是變 動(dòng)成本 。(2 以 “ 目標(biāo)成本”為起點(diǎn)和核心 , 深入挖潛 增效 。 在對(duì)企業(yè)成本進(jìn)行目標(biāo)管理時(shí) , 首先要把成 本管理的每一項(xiàng)目深入明晰地落實(shí)到每一個(gè)具體作 業(yè)環(huán)節(jié)上 ; 其次 , 對(duì)每一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)成本制訂 應(yīng)具有科學(xué)性和可行性 。(3 全方位進(jìn)行成本控制。 應(yīng)充分運(yùn)用量本利 分析法、 投資決策分析的回收期法等管理會(huì)計(jì)方法 , 認(rèn)真推行責(zé)任會(huì)計(jì)制度 , 將企業(yè)成本控制與責(zé)任部 門(mén)有效結(jié)合起

16、來(lái) , 從而達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。參考文獻(xiàn)1 吳大軍等 1管理會(huì)計(jì) 1東北財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社 , 2004年2 蘇偉倫 1財(cái)務(wù)主管績(jī)效管理 1中國(guó)紡織出版社 , 2004年3 財(cái)務(wù)管理等 1全國(guó)會(huì)計(jì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)資格考試用書(shū) 4 馮巧根 1管理會(huì)計(jì)在我國(guó)企業(yè)中的應(yīng)用研究 1會(huì)計(jì)研究 , 1997, 75 喬彥軍 1為什么國(guó)有企業(yè)在應(yīng)用管理會(huì)計(jì)上乏力 1會(huì)計(jì)研究 , 1997, 4(責(zé)任編輯 周 舟 83中國(guó)煤炭第 31卷第 8期 2005年 8月Abstracts in EnglishE conomic evalu ation model for coal mine methane drainage

17、and utilization project The amount of coal mine met hane drainage has increased for t hese years. A lot of met hane drainage p roject s will be carried out wit h t he invest ment s and inp ut s on work safety increased by government and enterp rises. Therefore , it is necessa 2 ry to st udy and buil

18、d econo mic evaluation model of coal mine met hane ext raction and utilization p roject s in or 2 der to offer t heoretical references to establishment of economy support policy on economic evaluation and st udy of coal mine ext raction and utilization. Rolling develop ment conception is in t he eco

19、nomic e 2 valuation model given in t his paper , finance evaluation , domestic , environment benefit e 2 valuation based on CDM system are included in. The met hane drainage and utilization is given based onChina should be a from a big country on coal preparation Expatiates t he p res 2 ent sit uati

20、ons of coal technology and coal p reparatio n equip ment s in China , analyzes t he factors t hat rest rict o ur co unt ry as a great power o n coal p reparation , and submit s some suggestions.The technological development of jigging and it s equipments in China Expatiates t he position of jigging

21、tech 2 nology and jigging equip ment s in coal preparation indust ry in China , int roduces t he new develop ment of jig 2 ging t heories , and emp hasizes t he technology progress of jigging equip ment s.The risks of coal enterprise internationalization stratagem and it s prevention Analyzes t he f

22、linty sit uation of energy shortage and t he important position of coal industry in China s domestic economy and energy security st ratagem , offers t he internatio nal expanding stratagem of coal resource ; analyzes t he invest ment risks of coal p roject s abroad , such as invest ment environment

23、risks , project invest ment risks , invest ment manage 2 ment risks in order to submit decisio n -making references to solve t he issues our coal indust ry face during in 2 ternationalization.The study and practice of coal mine underground roadw ay w aste -f illing technology Introduces underground roadway waste -filling technology , t he p ractice and test of underground roadway waste -filling project in 2 cluding project plan and design in Xingdong Coal Mine , also int roduces t