煤矿井下煤矸智能分选与充填技术及工程应用

作者

张吉雄屠世浩曹亦俊谭云亮辛恒奇庞继禄
单位

中国矿业大学矿业工程学院煤炭资源与安全开采国家重点实验室郑州大学化工学院山东科技大学能源与矿业工程学院山东能源新汶矿业集团有限责任公司
摘要

我国中东部煤矿开采已全面进入深部开采,深部开采过程中原煤中矸石运输提升与地面排放严重制约矿区高效生产与环境协调发展.国家重点研发计划项目（2018YFC0604700）围绕深部煤矿井下洗选与就地充填中重大难题开展系统研究:提出了深部采选充一体化矿井协同开采技术框架,构建了井下采选充空间布局与煤矸物流运输优化方法;研发了井下专用的紧凑型跳汰机、水介质分级分选旋流器,以及煤矸分选智能化与模块化控制系统;构建了硐室围岩锚固承载结构损伤演化模型,揭示了硐室群连锁破坏失稳力学机理,开发了抗动载吸能阻尼锚索、锚固支护设计方法及硐室群围岩失稳智能预警平台;系统研究了破碎矸石充填材料细观结构破坏特征,揭示了散体充填材料承载压缩变形影响机制,研发了矸石聚合物充填材料;建立了深部充填开采地表沉陷场模型,研发了深部充填开采地表变形井上下多源综合监控方法与装备,提出了"采选充+留"协同开采模式与工程设计方法.研究成果应用于新巨龙煤矿,井下分选系统设计分选能力达400万t/a,就地充填能力150万t/a,为我国深部煤矿井下分选与就地充填、矿区环境保护协调发展提供了可靠技术途径.
关键词

煤矸分选硐室群破坏深部充填开采采选充设计方法示范工程建设
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划项目（2018YFC0604700）；
文章目录

1 深部井下分选及充填空间布置方法与选择性回采技术
1.1 深部采选充一体化矿井协同开采技术
1.2 深部煤矿井下采选充空间布局优化方法
1.3 深部采选充一体化煤矸物流高效协调运输优化
2 结构紧凑型煤矸智能分选技术及装备
2.1 井下煤矸分选装备研发
2.1.1 井下专用紧凑型跳汰机
2.1.2 水介质分级分选旋流器
2.1.3 煤矸水化作用机制及煤泥水澄清沉降
2.2 井下煤矸分选智能化与系统模块化
2.2.1 跳汰机智能控制系统及调控机制
2.2.2 井下分选模块化设计
3 深部超大断面密集分选硐室群围岩失稳机理与控制技术
3.1 深部超大断面硐室破裂演化及连锁失稳力学机理
3.2 深部超大断面硐室锚固围岩结构稳定性控制
1) 硐室围岩锚固承载结构损伤演化模型
2) 抗动载吸能阻尼锚索及锚固支护设计方法
3.3 超大断面硐室围岩失稳智能预警平台
4 深部充填开采覆岩运动及地表变形控制
4.1 破碎矸石充填材料细观结构破坏机制
4.2 深部充填开采地表沉陷场模型
4.3 深部充填开采地表变形监控方法与装备
4.4 矸石聚合物充填材料研发
5 示范工程建设情况
5.1 示范工程概况
5.2 “采选充+X”协同开采模式与工程设计方法
5.3 工程建设进展与技术指标
6 结论
引用格式

张吉雄,屠世浩,曹亦俊,谭云亮,辛恒奇,庞继禄.煤矿井下煤矸智能分选与充填技术及工程应用[J].中国矿业大学学报,2021,50(03):417-430.