我国充填采煤技术受国际同行瞩目

添加时间：2012-05-04 12:10:58 来源： 国际能源网

       4月26日，以鲁尔集团总裁、亚琛工业大学教授马丁·荣克为首的德国代表团于全国煤矿充填开采现场会期间，在山东省济宁市花园煤矿调研考察。他对我国研发的综合机械化固体废弃物密实充填采煤技术深表惊叹，并给予高度评价。
　　试点煤矿服务年限延长至百年
　　济宁能源发展集团有限公司花园煤矿位于山东省济宁市金乡县境内，矿井年设计生产能力45万吨，煤炭资源可采储量为3369万吨，均为密集建筑群（民房、冷库、砖混结构楼房）下压煤。矿井在开采初期设计采用条带开采，采出率仅为32%，造成了极大的资源浪费。
　　记者从花园煤矿获悉，该矿于2009年整体推广应用由中国矿业大学缪协兴教授课题组研发的综合机械化固体充填与采煤技术，用于密集村庄群下压煤的开采，采出率达到85%以上，矿井服务年限由原来设计的40年延长至超过100年，成为全国第一家全部工作面实施充填开采的矿井。
　　目前，综合机械化固体充填采煤技术已经取代条带开采方式，在矿井全面铺开，形成两个充采工作面同步并行推进的生产布局，实现了平稳循环生产，资源采出率由原来的不足32%提高到85%以上，确保了生产接续，稳定了矿井产量，矿井服务年限延长一倍以上，解决了矿井可持续发展的资源危机。
　　实施充填开采以来，充填采煤工作面在推进过程中没有出现初次来压与周期来压的现象，矿压显现程度及受采动影响范围比垮落法开采要小得多；同时根据采空区顶板窥视结果观察，充填采煤过程中充填体有效支撑了上覆岩层，使上覆岩层呈现整体缓慢下沉的态势，只存在弯曲下沉带和微小的裂隙带，而不存在垮落带。
　　另外，根据地表沉陷观测结果，一采区开采完毕后，地表移动观测线最大下沉值为12毫米，工作面的开采基本上没有影响到地表的建筑和设施，固体充填开采对地表建筑物的破坏等级在I级极轻微范围内，无需对地面建筑进行加固或维修。
　　自2011年初，花园煤矿第一个充填采煤工作面投产以来，至2011年年底，充填采煤工作面共采出煤炭资源56万吨，处理矸石等固体废弃物78万吨，新增产值67200万元，新增利润35392万元。预计采用该项技术能多采出煤炭2695万吨，处理矿区矸石等固体废弃物3315万吨，新增产值323.4亿元，新增利润170.3亿元，可使矿井的服务年限由原来的40年延长至100年。
　　综合机械化固体密实充填采煤技术在花园煤矿的应用取得了重大的经济、社会与环境效益，引起国家能源局关注。去年8月，吴吟副局长专门就项目实施情况到花园煤矿下井调研，对该技术给予了高度评价：充填开采是煤炭生产变革的大方向，花园煤矿以矸石换煤炭，以垃圾换资源，以充填求生存，实现全工作面充填开采，走在了全国的前列。
　　突破空间、通道、动力三大技术瓶颈
　　记者从相关人员那里了解到，综合机械化固体充填采煤技术能与现代化矿井普遍采用的综合机械化采煤相匹配，用机械化的方法把矿区的矸石、粉煤灰、建筑垃圾等固体废弃物直接密实充填采空区，在能满足控制岩层移动目标的同时，采出传统技术无法回收的煤炭资源，如“三下”（建筑物、道路和水体下）压煤、边角煤柱等，也可用于生态脆弱矿区大规模煤炭开发中的水资源与环境保护。
　　该项技术已经表现出诸多优势：提高煤炭资源回收率，充分利用矿区固体废弃物，保护矿区建筑物、土地、水体和生态环境，防治采空区瓦斯、火、水和冲击矿压等重大灾害，推广使用可有效解决煤炭资源开采与生态环境保护一体化的问题。
　　花园煤矿采用采区布置设计、充填物料输送系统设计、成套技术装备设计与配套、岩层运动预计与地表沉陷控制等技术，以地面矸石、粉煤灰、建筑垃圾等固体废弃物为主的充填材料，通过固体充填物料垂直输送系统输送至井下，再经过皮带输送机运输至充填采煤工作面，借助刮板式充填输送机、采煤与充填一体化液压支架等设备实现采空区的密实充填。
　　相关科研人员告诉记者，综合机械化固体充填采煤工作面布置方式与传统综采工作面布置基本相同，其中巧妙地在采煤工作面的后部，即在采空区一侧布置充填作业面，再在工作面进风巷内布置一条固体充填物料的运输皮带，将固体充填物料输送至刮板式充填输送机上。这种工作面布置方式，可实现充填与采煤在同一工作面系统并行作业。
　　在该技术中，能够实现在同一工作面系统中充填与采煤两项作业并举的核心装备是采煤与充填一体化液压支架。据花园煤矿工作人员介绍，此装备是缪协兴团队多年研究的成果，他们在系统分析固体充填采煤采场矿压显现规律的基础上，建立采场矿压力学模型，给出采场顶板运动与支架受力相互作用关系，揭示充填采煤支架主动支撑顶板而非传统采煤被动受压的机理，进而发明设计出采煤与充填一体化液压支架。
　　工程应用实践证明，采煤与充填一体化液压支架装备，可确保安全高效开采煤炭和密实充填采空区各项作业工艺的实施，突破了长期以来制约充填采煤技术发展的充填空间、运输通道与充填动力等三大技术瓶颈。
　“是我至今所知道的最好充填采煤技术”
　　在缪协兴陪同下，马丁·荣克深入花园煤矿综合机械化矸石密实充填采煤现场。
　　马丁·荣克认为，该技术在充分保护地表建筑物和土地、水体等资源及生态环境的基础上，既提高了资源采出率，又延长了矿井服务年限，突破了长期以来制约充填采煤发展的瓶颈，是中国采矿科技工作者对世界采矿业做出的重要贡献，对中国大规模采煤所需的资源与环境保护工作具有十分重要的现实意义，同时这项技术在国外也有广泛的推广应用前景。
　　在听取济宁能源发展集团有限公司总工程师张学生的技术介绍后，马丁·荣克说：“缪教授团队成功开发的这项煤矿充填技术，是我至今所知道和看到的最好的充填采煤技术。它克服了我们开发风力充填技术时无法解决的许多问题，特别是充填密实度问题，这样在城市和大型建筑物下就可以规模化高回收率地开采煤炭了。这是一项十分有意义的采煤技术发明，能解决中国大规模煤炭开发中的许多问题。如果缪教授同意，我们（德国鲁尔集团）想加入他的开发团队。德国在矿山机械装备与自动化控制方面具有技术研发的优势，也可以代理该技术在国际上推广应用的授权，我们对这项技术在国际上的推广使用充满信心。”