综合机械化固体充填采煤技术可行性研究报告

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1、综合机械化固体充填采煤技术可行性研究报告（初稿）第II页目录1绪论11.1立项背景及意义11.2国内外研究现状31.3研究内容与技术路线82固体充填采煤技术总体构思及技术关键112.1采矿地质条件112.2现有技术及条件152.3充填采煤技术的总体构思182.4技术关键与创新点193充填物料井上下运输及垂直投料输送系统设计203.1充填物料井上运输系统设计203.2充填物料垂直投料输送系统设计223.3井下矸石不升井系统设计294固体充填采煤关键设备的选型与设计334.1充填采煤关键设备的性能要求334.2充填采煤液压支架设计364.3全断面夯实系统设计484.4多孔底卸式输送

2、机设计504.5自移式充填物料转载输送机设计534.6其它配套设备选型545固体充填采煤系统布置及工艺设计565.1充填采煤区域方案设计565.2充填与采煤工艺设计626固体充填采煤地表沉陷预计676.1充填采煤地表控制原理分析676.2充填采煤地表沉陷预计方法选择69第3页6.3地表建（构）筑物概况及高速公路的设防标准726.4充填采煤沉陷预计参数选择736.5充填采煤沉陷预计结果747项目投资与效益分析817.1项目的各项投资分析817.2充填采煤吨煤成本分析837.3经济与社会效益分析84第3页X可行性研究报告1绪论1.1立项背景及意义煤炭作为我国主要的支撑能源，随着国民

3、经济的快速发展，位于煤炭下游的电力、钢铁、铁路等行业对煤炭的需求逐年加大，导致近年来煤炭开采速度加快，随着矿井开采年限的延长和采深的延伸，一大批资源矿井逐步进入残采阶段，部分矿井已进入衰退期，有的甚至关井转产。煤矿的“衰老”现象已成为资源型企业的共性问题，社会各界对有衰退倾向的矿井给予了足够的重视。目前许多矿区不得不面对传统技术无法开采的“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤难题。据不完全统计，我国国有骨干大中型矿井“三下”压煤量达到140亿t以上，然而到目前为止，从“三下”采出的煤炭仅有10亿t左右，占整个“三个”压煤量的7%左右。目前多数矿井都存在“三下”压煤的问题，一般

4、都占矿井可采储量的10~30％，部分高达40％。由此可见，随着矿区煤炭资源的枯竭及相关行业对煤炭需求量的继续加大，矿区“三下”压煤问题逐渐凸现出来，而建（构）筑物下压煤尤为突出。建（构）筑物下压煤问题直接影响着矿井的正常生产，造成生产接替紧张、产量降低、服务年限缩短，而且影响矿井的生产布局和总体规划，严重制约着矿井的可持续发展。几十年来，为了解决“三下”压煤问题，各级地方政府和煤矿企业都做了大量的工作，科技人员也进行了多项技术研发和推广普及工作，使“三下”采煤技术的整体水平有了较大的提高，开发了包括迁村开采、条带开采、限厚开采、协调开采、离层带注浆充填采煤、膏体充填采煤等多种技

5、术，然而这些技术成本过高，且不能达到高效机械化，无法规模性的开采“三下”压煤。目前采出的“三下”压煤大约75%是靠搬迁实现的，但导致了大量塌陷区，造成严重的生态与环境破坏，而且相当一部分建筑物具有特殊的历史或象征意义也难以搬迁。同时，煤矿生产中排放大量的固体废弃物-矸石，传统的方式是直接堆放于地表，形成煤矿特有的地表特征“建筑物”—矸石山。据统计，目前全国历年累计堆放的煤矸石达55亿t，规模较大的矸石山有1600多座，占用土地约1.5万kh2，且每年还以1.5~2.0亿t的速度继续增加。同时矿区的自备电厂生产过程中也第55页X可行性研究报告排放了大量的粉煤灰，据统计全国粉煤灰存

6、量已超过5亿t，且以每年5000~7000万t的速度快速增加，给矿区带了新的难题。就阳泉煤业（集团）有限责任公司而言，整个矿区压煤量巨大。例如寺家庄煤矿地质储量10.9亿t，其中村庄和水资源压煤量5.8亿t，占总资源储量的53.38%；五矿后备区地质储量11.3亿t，其中村庄和环境保护区压煤量达4.3亿t，占到总资源量的38%；二矿合计全部压煤量达10.1亿t；山西新元煤炭有限责任公司“三下”压煤资源约1.77亿t，约占可采储量5.06亿t的36%，仅太旧高速保护煤柱的压煤就达到1.05亿t，而准备采用充填采煤技术的井田西北部太旧高速和村庄下压煤达到4000万t；这些压煤资源的

7、无法开采严重影响了集团公司煤矿的生产建设，制约着公司的可持续发展。阳泉矿区的固体废弃物由于多年积累，城市周围分布着26座矸石山，其占地超过4300亩、矸石存量超过2亿t，此外还有超过2000万t的电厂粉煤灰未得到有效处理。这些固体废弃物的排放不仅占用了大量土地，还增加了企业生产的附加成本（仅山西新元煤炭有限公司2011年的排矸费用就高达2540万元）。此外矸石、粉煤灰风化后的粉尘严重影响了矿区的空气质量，淋雨后其中含有的重金属物质又进入地下水，污染水资源；同时矸石山内部容易发热自燃，释放有害