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绿色开采 共创和谐

—冀中股份邢东矿绿色开采纪实

2019-09-09 10:35:53 来源:河北新闻网
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走进邢东矿,一片欣欣向荣的景象,满目苍翠尽收眼底,“煤不落地,矸不升井”。在绿色矿山建设中,邢东矿有着清晰的目标,“本质绿色矿山”建设既是生产理念,也是经营理念,体现了对自然原生态的尊重。在这个定位下,邢东矿实践了一条以煤矸石综合利用为特色的“本质绿色矿山”路线,形成了在矿井复杂条件下保持绿色开采,从自主研发的矸石巷道充填到工作面矸石回填到井下预排矸系统以及超高水充填工作面等项目,一系列的科技创新为矿井的可持续发展提供了不竭动力。

煤矸石综合利用 实现矸不升井

邢东矿是2001年建成投产的。建设之初,邢东矿面临的最大困境,就是紧邻市区村庄,邢东矿井田范围内有大小村庄11个,且这些村庄多数相互交错、重叠,搬迁困难。

矿井发展,首先要解决的是不建矸石山的问题。邢东矿于2002年3月,投资数百万元,经过几十次的探索、试验和改进,开始对充填过程中遇到的各类难题进行攻关。建立了井下矸石仓,自制了充填机、抛矸机等设备,自主创新研发了井下巷道矸石充填技术,形成了具有国际领先水平的“煤矿井下矸石充填技术及装备研究”技术成果,获得了“中国煤炭工业十大科技进步奖”和五项发明专利,并由此而引发了中国采掘业的绿色革命。实行矸石全部充填,使邢东矿实现了所有矸石不升井,为矿井的可持续发展奠定了基础,提供了保证。同时,矸石的全部充填,还免去了矸石提升、运输、占地等费用。在取得经济效益的同时,还取得了显著的社会效益,避免了对环境的污染。截至2018年底,邢东矿运用这项技术已掘进充填巷道63条,共计27746米,置换煤炭87.5万吨。

巷道整修、岩巷掘进及矸石筛分产生的煤矸仅靠充填巷已不能彻底解决邢东矿实际的矸石处理问题。针对巷道矸石充填开采存在的掘进率高、成本高、占用人员多的问题,以及井下预排矸系统正式运行后,必然会产生更多的矸石,原有的巷道矸石充填难以满足生产需要,在充分考虑矿井年产矸石量、经济效益和社会效益的基础上,邢东矿本着积极探索、勇于挑战的态度,开展了工作面矸石充填开采技术研究,历史性的尝试安装首个矸石充填面12212工作面,经多方努力于2012年11月中旬正式投入使用。“建筑物下综合机械化充填采煤技术”,就是将井下产生的矸石,由专门的运输系统运至矸石充填联巷破碎后利用抛矸皮带及专用矸石充填支架将其运送到充填开采工作面的采空区,通过研制矸石自夯式充填开采液压支架、后矸石刮板输送机等配套设备实现矸石的采空区充填。不仅可以有效解决这些问题,配合井下预排矸系统,而且可以实现所有矸石在井下充填,保护地面环境,为矿井发展和绿色矿山建设奠定基础。截止2018年底,回采矸石充填面2个,置换煤炭34.8万吨,与巷道矸石充填面合计置换煤炭122.3万吨。吨煤销售收入按600元/吨计算,矸石充填产煤共增加销售收入7.3亿元。

井下预排矸系统 实现绿色洗选 

邢东矿的“井下预排矸系统”,相当于井下洗煤厂,共占有井下空间6000多平方米。该系统分为筛分破碎、跳汰洗选、煤泥水处理系统三部分。开采出的原煤由运输皮带直接运来,经过振动筛、筛分刮板机、柔式空气室跳汰机、过滤机的层层处理后,最终把矸石和煤炭分离,再由两条皮带运送到矸石仓和煤仓。之后,分选出来的矸石直接填充到井下巷道,高品质的煤炭则提升到井上进一步加工。与井上洗选厂相同的是,井下洗选用的煤泥水处理系统同为闭路循环,实现了清洁生产。

我们来算一笔账,仅仅矸石不升井就创造了可观的经济效益。按照邢东矿年产原煤120万吨计算,夹杂在煤炭中的矸石就有16万吨,如果不加处理提升到地面,电费、运输费、洗选加工损耗等各项费用相加足有千万元。把这些矸石直接井下处理掉,不仅节省了费用,还提高了原煤开采效率,相当于直接减少费用1700多万元,综合经济效益年可增加近亿元。

矸石回填延长了邢东矿的服务年限。邢东矿井田范围内大小村庄及工业广场煤柱压煤量占全矿井地质储量82.8%。采用传统的不迁村采村下压煤,一般的回采率为30%,导致大量的煤炭资源浪费,造成矿井过早报废等问题。研发成套的毛煤井下排矸及矸石充填技术,将提高“三下”压煤的回采率85%以上,可大大延长矿井的服务年限,减少因矿井过早报废而带来的人员新就业等社会问题。同时实现不迁村开采、处理固体废弃物于井下,保护了开采地区的生态与人文环境。毛煤井下分选的推广应用可消除煤矿生产中排放矸石带来的侵占土地、污染环境、安全隐患等各种危害。 

超高水充填 实现绿色开采

邢东矿大量建下压煤的存在,对当前及今后矿井合理的生产布局、正常的采掘接续安排与持续稳产均产生了极大影响,使后续开采难度越来越大,开采成本越来越高,严重制约着矿井回采率、经济效益以及可持续发展能力的提升。超高水充填开采的成功应用,将尽可能地解放村庄压煤和其它呆滞煤量,为矿井的可持续发展带来了革命性的改变。

2012年11月21日,中国煤炭工业协会组织有关专家对冀中能源股份公司邢东矿完成的《邢东矿深井超高水材料充填高架综采工艺技术研究》成果进行技术鉴定。与会专家听取了课题组的汇报,审阅了相关资料,经质疑、答辩、讨论,同意通过鉴定。研究成果在制、输浆和采充平行作业技术方面,以及充填开采高度达到了国际领先水平,受到了与会专家的一致好评。

邢东矿积极开辟绿色开采之路,自2011年2月,在1126工作面实施的超高水充填开采工业性试验到现在,通过增加人员配置,优化浆体输送工艺,持续改进充填设备,工艺日趋成熟,并创出了日产1800吨、月产3.5万吨历史纪录,达到全国厚煤层超高水充填开采最好水平。

超高水材料充填固体料用量少,形成的固体水含量可达95%以上,且可直接使用矿井水,来源可靠,同时还可降低矿井排水费用。对开采技术和矿井条件的充分把握,邢东矿最终选择了超高水充填开采方式 。为使这种工业性试验取得突破,他们将1126列为首采工作面,成立了以矿长和党委书记为组长的攻关小组和以总工程师、副总工程师为组长的三个专业组,举全矿之力进行攻关。

作为冀中能源股份公司第一个超高水充填的邢东矿1126工作面,他们所用的支架均为前后置分体液压支架,操作方式为先导阀多芯管邻架控制。由于该矿职工从未用过这种控制阀组,为达到安全高效充填开采的目的,他们从设备管理入手,按照应知应会和一专多能要求,对职工进行了一系列强化培训。

在攻关过程中,由于工作面推出切眼支护范围后,顶板掉渣严重,无法及时清理,导致无法推进,矿领导、技术人员和担负试采任务的综合预备区紧密配合,在工作面范围内铺设顶网,通过人工改造,促使顶板成为一个整体。同时,针对该套支架无人员安全通道,给一次采全高达4.5米的上山开采带来潜在危险等实际,他们在工作面前架的前立柱后侧安装行人踏板,解除了职工随时受到的片帮煤的威胁,为开采创造了良好的安全环境。

采面职工说:“在充填工作中,最重要的是A、B两种浆液1:1配比的严格掌握,如果配比达不到要求,制出的浆体将不会凝固,达不到充填效果。”800多米的落差,要做到从地面到井下的统一性、协调性又谈何容易。但经过技术人员进行技术攻关,以及对注浆泵流量调节与控制,使他们终于克服负压的影响,确保了注浆混合的1:1效果。截止2018年底,共采超高水充填工作面6个,置换煤炭160.4万吨,吨煤销售收入按600元/吨计算,超高水充填产煤共增加销售收入9.6亿元。

“超高水充填技术在邢东矿应用创造了两个全国第一,即,在国内第一家应用5米高架和第一家应用分体可伸缩超高水充填综采支架进行开采。”矿长吴红林说。

“锲而不舍,金石可镂。绿色矿山建设功在当代、利在千秋,任务艰巨繁重而又光荣。”邢东矿党委书记张泓波说:“我们就是要抓住科技创新这个“牛鼻子”,改变固有的低效的开采方式,逐步向更高的水平迈进,使邢东矿这座金山银山融入到更美的绿水青山中。”(李会英)

来源:河北新闻网
责任编辑:白泽豪
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