2015年林西矿-高应力破碎顶板充填开采应用程序.doc

附件1 开滦（集团）有限责任公司 2015年技术创新计划项目 任 务 书 项 目 名 称：高应力破碎顶板充填开采应用研究 承 担 单 位：唐山开滦林西矿业有限公司 项目 负责人：刘云宽 参 加 单 位：生产技术部、相关回采单位 项 目 专 业：采、掘、开 计 划 年 度: 2015年度 起 止 年 月：2015年1月至2016年12月 填 报 日 期：2014年11月25日 开滦（集团）有限责任公司制 一、项目内容摘要 唐山开滦林西矿业有限公司（以下简称林西矿）始建于1879 年，1889 年移交生产，1902 年正式投入生产，2008 年回采工作面全部采用综合机械化采煤，掘进综合械化达到50%，2009 年核定年生产能力125 万t/a。可采煤层5 个，分别为7、8、9、11 和12 煤，累计总厚约为10.9m，煤层倾角约20°。 林西矿井田内地势较平坦。东北部及井口区海拔高度+50m 左右，为基岩裸露区和风化残积坡积区；西部和西南部海拔高度+30～+40m，均被第四系松散沉积物掩盖。矿井现有三条回采生产线，五个生产区域，其中0000 石门、9900 石门各剩一个工作面，已基本接近结束，下一步生产衔接安排非常紧张。随着采矿的深部化，“三下”压煤问题也愈加突出，11 水平东翼全部为原京山铁路和古冶镇部分建（构）筑物的安全保护煤柱，截止2012 年底，矿井总储量14626.0 万t，其中建（构）筑物下压煤10149.0 万t，占总储量的69.4%，可采储量仅有635.6万t，已严重制约了矿井生产和长远发展。为此，中国矿业大学（北京）与林西矿协作，进行林西矿建（构）筑物下深部协调式充填开采方案。 林西矿村镇下深部煤柱开采的特征是，平原地区建（构）筑物下压煤、缓倾斜、中厚煤层深部开采。由于本区潜水位较高，因此煤柱开采要控制下沉量；由于房屋保护级别高，因此煤柱开采还要控制变形量。控制了地表下沉量，就在很大程度上控制了地表变形。 根据矿井采掘布置特点，本项目采用膏体充填技术和工艺，进行了林西矿工作面充填系统和充填工艺的设计，确定了膏体制备系统选址与能力，设计了林西矿膏体充填总体工艺流程，为村镇煤柱的安全高效开采创造了条件。 关键词 建筑物下压煤；煤炭资源；膏体充填 二、项目的立项背景和意义 随着采煤科技的发展，合理开发建（构）筑物下压煤资源，推广现代化采煤工艺，最大限度的减少煤柱损失，减少资源浪费，开采优质煤炭，优化煤层配比，提高洗选效率，可以延长矿井的生产服务年限。林西矿井田内虽获得查明的保有煤炭资源储量总量较大，但探明的经济基础储量很少，绝大部分储量为建筑物所压，压煤总量为10149.0 万t，占总资源量的69.4%，随着向深部水平延深，必须考虑村庄压煤开采问题。目前，林西矿实际剩余服务年限仅5.1 年。 林西井田走向长度8.22km，倾斜宽度4.0km，面积27.8019km2，涉及到1 个镇、9 个村。如果村庄全部搬迁，则农民将需重建家园；企业不可能解决上万人的再就业难题，容易造成社会矛盾。林西矿延长服务年限后，能够对地方经济的发展做出重大贡献和支持。 目前林西矿如果不进行建筑物下开采，企业就会面临着停产。而村庄搬迁措施代价太大，耗时耗力，难以实现，只能进行充填开采，条带开采。而条带开采，采出率太低，仅20%~30%，浪费大量的煤炭资源，且目前的政策是建筑物下必须进行充填开采。因此，林西矿实施建筑物压煤充填开采是必要的。 三、国内外现状及发展趋势 我国矿山充填开采技术经历了以处理固体废物为目的的废石干式充填技术、水砂充填工艺、尾矿胶结充填技术、高浓度充填技术的发展阶段。目前我国煤矿常用的充填开采技术有矸石充填、高水充填、膏体充填、似膏体充填、高浓度胶结充填等。 据国家能源局统计，目前我国煤炭资源探明剩余可采储量为1842亿吨，以现有的储量和消费水平仅够使用50年。其中，“三下”（建筑物、道路、水体下）压煤量约140亿吨，如果采用防止地表沉陷的条带开采方式，回收率仅为30%至50%。在我国东部矿区，“三下”压煤量已普遍超出可采储量的50%。全国煤矿采空区土地沉陷累计达100万公顷左右，每年新增采空区6万公顷左右。煤矸石累计堆积45亿吨，占地1.3万公顷，且每年还以约3亿吨的速度增加。这几组数据或许就足以说明，实施煤矿充填开采在中国当下的必要性和现实意义。 充填开采是随着采煤工作面的推进，向采空区送入矸石、膏体等充填材料，并在充填体保护下进行采煤的技术。事实上，因现实所迫，不少煤炭企业近年来已自发探索推广充填开采技术，并取得了一定成效。 我国煤炭资源埋藏较深，95%的煤炭资源靠井工开采，一直沿用简单的垮落式开采方式，带来的生态问题越来越严重。因采煤造成的土地塌陷、地下水流失、煤矸石占压土