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矿山生态修复

绿水青山与金山银山同在

国内首个煤骨环保胶凝材料墩柱支护工艺在神东乌兰木伦煤矿井下应用了

10月份,国内首个煤骨环保胶凝材料墩柱支护工艺在神东乌兰木伦煤矿12407综采工作面全面应用,开创了煤矿开采环保支护领域的先河

 

迎难而上 直面空巷技术瓶颈

 

煤矿井下年久失修或废弃的巷道为空巷,由若干个纵横交错的巷道构成的空巷称为空巷群。综采工作面过空巷群时,受超前支承压力的影响,空巷顶板易急剧下沉,引发压架、倒架等安全风险。因此,空巷群一直以来都是影响综采工作面安全高效开采的主要技术瓶颈之一。而且随着开采年限的推移和开采深度的增加,类似问题将不可避免。

为解决综采工作面过空巷群问题,神东自上而下,从管理部门到技术部门,再到矿井单位和生产区队,都在不断地摸索,从常规木垛到密集支柱支护,再到单体支柱和锚杆索等主动加强支护,一步步实践、一步步探索。

 

步步为营 解决空巷关键难题

 

早在2017年的时候,神东就通过系统全面的考察调研,联合国内前沿机构研发了泵送支柱支护空巷群技术,并在神东补连塔煤矿22310工作面、哈拉沟煤矿22311工作面成功应用。随后几年,陆续在神东榆家梁煤矿、乌兰木伦煤矿等矿井进一步推广应用,初步解决了综采工作面过大断面空巷群问题。

 

 

 

 

泵送支柱材料中的超细硅酸盐、水泥、超细矿粉和硅灰材料与生产原煤混合进入选煤系统后,洗选分离存在硬性困难,直接影响商品煤煤质指标,不可避免地造成一定程度的经济损失。同时,高防水材料或柔模混凝土泵送支柱本身虽具有可切割性,但韧性较大的柔模以及固定骨架会在生产中对采煤机正常切割造成一定的影响,间接降低整个综采工作面的工作效率。

 

再接再厉 环保工艺应运而生

 

为解决泵送支柱支护空巷群影响商品煤煤质指标的问题,神东生产管理部提出了以原煤为骨料的墩柱支护思路,用加工成不同粒径的煤骨料替代石子和细砂,制成煤骨料混凝土充填材料,选择适应煤骨料性质的胶结材料,经水化反应形成凝胶,将煤骨料有效地粘结为一体,形成稳定的混凝土结构体。

 

 

 

 

当然,原煤的硬度、表面性质、破碎特性不同于普通混凝土的砂石骨料,而且不同矿井、不同煤层的煤体性质存在一定的差异,煤基骨料混凝土要求胶凝材料能够适应各种原煤的物理性质,在低胶材配比条件下产生较高的强度,塑性流动、强度增长、泵送性能都能够灵活调节,并且要求增加的成本尽可能低,才能较好地适应规模化充填。但是市场上销售的常规普通水泥难以满足以上要求,而特种水泥成本高昂,并不适合作为空巷支护材料大量应用。

面对“卡脖子”问题,神东生产管理部、乌兰木伦煤矿和河北工程大学开展了科研合作,经过长期的技术攻关和科技研发,终于在煤骨料支柱材料课题上有了重大突破,研究出国内首个煤骨环保胶凝材料墩柱支护工艺。

这项技术将无害化处理过的矿渣、钢渣等多种固废材料经协同作用,混合科学配比的外加剂,研制出适宜煤块胶结的胶凝材料,具有比常规水泥更好的煤骨料孔隙渗透性能和阻泥作用,提高了支护材料的整体强度。

同时,还可根据现场支护要求和运输距离,灵活地调整初凝和终凝时间,运用这种材料可加快集料表面的水化反应,增加具有高强特性的水化产物,并使各种水化产物形成网状结构,有效包裹骨料,并使用压碎值大的煤块制作高强承载体;还设计了可调的胶结支护体专用模具及密封结构,适应不同断面尺寸和高度,保证煤基环保胶结支护材料稳定成形、快速承载,有效地形成巷内支护体,实现对空巷顶板的有效支护。

 

未来可期 经济环保前景无限

 

 

由于是以煤块作为骨架材料,墩柱可以直接被煤机切割回收,在满足支护安全和快速推进的同时,也避免了资源浪费;而且相较于泵送式混凝土支柱和高分子注浆材料,墩柱支护几乎不会对井下环境造成污染,更不会影响煤质。在保证矿井原有生产接续的同时,降低了环境污染的影响,提高了商品煤品质,从施工到效率再到效益,各方面优势明显。该项技术为煤基胶结材料的研制提供了绿色环保的新思路。技术工艺的研发,也为类似条件下安全高效生产提供了宝贵经验,整个项目的实施从技术、经济、推广等各方面都有重大的意义。

回顾整个研发过程,创新是引领发展的第一动力得到了充分的应验。生产管理部始终以神东高质量发展为主题,以改革为动力,用创新指导实践、用科学指导工作,坚持问题导向,立足于解难题、办实事,将接力二次创业、接续创新创造的干劲落实在具体工作中,不断突破,开创了神东技术管理工作新局面。

 

来源 :神东煤炭之声(ID:shsdzsgf)

作者 : 神东全媒体记者 李锐东