浅谈煤矿“采、选、充、留”连续开采工艺系统

杨 明

（冀中能源股份有限公司邢东矿，河北 邢台 054000）

1 矿井概况

邢东矿地处邢台市市郊，地理位置决定了矿井周边不能建设矸石山。由于矿井地面村庄密集，建下压煤占全矿储量的87%以上。苛刻的开采条件使得邢东矿自建矿开始便研究应用矸石井下充填开采技术。随着建下开采技术的发展，邢东矿经过多年的研究实践，逐步形成了完善的“采、选、充、留”一体化的开采系统。在工作面回采过程中，通过研究有效的巷旁散料充填体成型技术，将现工作面的运料运矸巷道沿充填体保留下来，作为下一个工作面的运输巷使用，大大提高工作面回采效率的同时，实现了采煤、排矸、充填、留巷连续化充填开采[1-6]。

2 采选充一体化开采工艺

2.1 原煤筛分与跳汰排矸工艺流程

井下跳汰排矸系统作用是将块煤中矸石排出。井下主暗斜井一部皮带上的原煤经除铁器除铁后进入正弦筛进行预筛分，筛下物为30 mm 以下粒径，直接进入末煤仓，筛上30～200 mm 原煤进入块煤皮带井块煤仓存储、转载后，进入跳汰系统进行煤矸分离，产生矸石和精煤分别经链斗提升脱水机转载至矸石仓和精煤仓。精煤通过煤炭运输系统提升到地面，矸石仓矸石通过矸石充填系统运输至矸石充填工作面进行充填。原煤筛分及跳汰排矸工艺流程如图1。

图1 原煤筛分及跳汰排矸工艺流程图

2.2 跳汰排矸设备选型

正弦筛：型号为ZS1.3-22/10，有3 个筛面，筛面为倾斜布置，利用多轴同向等速旋转推动物料沿筛面运动，额定处理能力600 t/h，最大进料粒度≤500 mm，筛下物粒度0～30 mm，筛分效率可达95%。正弦筛煤筛不堵煤、不卡塞，有较高的筛分效率；整体具有良好的密封性，运行时不会有煤尘外溢；采用清扫装置，以防止筛轴粘煤；有足够的强度和刚度，不会有变形和断裂现象。正弦筛如图2。

图2 正弦筛现场应用图

一级破碎机：型号为PELM980/2000，处理能力可达200 t/h，入料粒度700 mm，出料粒度300 mm。

二级破碎机：型号为SSC800，处理能力可达200 t/h，入料粒度700 mm，出料粒度200 mm。

跳汰机：型号为SKT-5，入洗物料30～200 mm块原煤，处理能力为200～250 t/h，跳汰机采用水介质重力分选，根据物料密度不同实现轻重物料分离，具有能耗低、效率高、处理量大的优点。跳汰机现场应用如图3。

图3 跳汰机现场应用图

链斗机：宽800 mm，长20 m，最大速度0.39 m/s，最大处理能力220 t/h。链斗机各节段有适宜弧度，可以根据井下巷道的实际情况调整，链斗机设计成弯曲形状，最大程度节约井下空间。链斗机现场工作如图4。

图4 异形链斗机现场应用图

2.3 采选充一体化工艺

矿井原煤通过跳汰排矸系统后，排出的矸石经过-760 运矸皮带进入1100 运矸系统及1300 运矸系统，再经工作面运矸皮带进入工作面采空区充填，形成了井下“采煤→洗选→充填→采煤”的闭合循环系统。

回采充填系统包括ZC5160/29/48D 型掩护式液压支架、ZT9400/30/50D 型端头支架、MG500/1140WD 型采煤机及SGZ800/200 充填刮板机等设备，充填能力可达500 t/h。整套系统通过运矸皮带将矸石输送至工作面支架后部SGZ800/200充填刮板机，通过卸料孔将矸石卸载至采空区，然后通过捣实机构将矸石充分捣实并完全接顶，待支架后方空间全部充填满并捣实后，再进行下一刀割煤工序。割煤与移架、推溜、充填顺序进行。

3 沿充留巷开采工艺

通过研究有效的巷旁散料充填体成型技术，将现工作面的运料运矸巷道沿充填体保留下来，作为下一个工作面的运输巷使用，每个工作面可以少掘进一条巷道，大大提高工作面掘进效率。采用专门的沿充留巷支架，不占用工作面内正常支架空间，对巷旁充填体注浆，将散体改性为胶结性较好的固体材料，形成稳定的巷道壁，如图5。

图5 沿充留巷工艺示意图

传统沿空留巷通过切顶卸压来控制围岩稳定性（图6），沿充留巷围岩控制机理为护顶控压（图7），因此充填体不需要很高的强度，留巷工艺简便，且留巷成本低。

图6 沿空留巷围岩控制

图7 沿充留巷围岩控制

4 结论

煤矿“采、选、充、留”连续开采系统的建立，解决了矿井可采资源紧张、建下压煤多无法采用传统工艺进行回采的技术难题。这一高效全面的充填体系在有效控制地表变形沉陷量的同时，对于生产安全也有很大的帮助。该工艺技术具有良好的社会效益、环境效益和经济效益，对于解决我国煤矿存在的大量建下压煤问题具有重大的推广应用价值。