СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОДЕРЖАЩЕЙ УГОЛЬ ПОРОДЫ В ЗАБОЕ С СОДЕРЖАЩЕЙ УГОЛЬ ПОРОДОЙ
COAL CONTAINING ROCK IN THE COAL CONTAINING ROCK FACE SEPARATION AND USE METHOD

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу отделения и использования содержащей уголь породы в забое с содержащей уголь породой, применяемому, в частности, для отделения и использования содержащей уголь породы, получаемых в забое с содержащей уголь породой, при одновременной разработке нескольких угольных пластов с применением очень тонкого угольного пласта в качестве защитного пласта.
Уровень техники
В случае группы угольных пластов наиболее эффективным способом сброса давления и дегазации предпочтительно является разработка защитного пласта, которая также является способом сброса давления и дегазации в угольном пласте, который предпочтительно применяют согласно «Положениям о предупреждении и устранении выбросов угля и газа». Но в случае большого количества групп угольных пластов, поскольку расстояние между угольными пластами большое или толщина угольных пластов не равномерная, поляризация является существенной и нет хороших условий для разработки защитного пласта, то не остается ничего другого, как разрабатывать в качестве защитных пластов крайне тонкие угольные пласты, мощность которых меньше чем 1,3 м, чтобы осуществить достаточный сброс давления в разрабатываемом защищаемом пласте. При разработке тонкого защитного пласта, поскольку угольный пласт сравнительно тонкий, при одновременной разработке содержащей уголь породы образуется большое количество пустой породы; большое количество пустой породы, например, извлекается из шахты и высыпается в кучу, из-за чего увеличиваются расходы на транспортировку, а также возникают проблемы, связанные с тем, что для этого требуются обширные участки земли и происходит загрязнение окружающей среды; в то же время качество угля, извлекаемого из содержащей уголь породы, сравнительно низкое, и если не применять эффективного обогащения, то невозможно добиться сравнительно хорошей экономической эффективности; кроме того, из-за одновременной разработки нескольких угольных пластов с каждым днем усугубляется проблема оседания поверхности. Поскольку большинство процессов в современных технологиях отделения и обогащения происходит на поверхности, то в большинстве случаев закладочный материал посредством находящихся на поверхности устройств транспортируют под землю для осуществления закладки, следовательно, подъем пустой породы и транспортировка закладочного материала под землю значительно увеличивают расходы на подъем и транспортировку. В патенте на систему и способ отделения и закладки пустой породы под землей (ZL 201010506018.0) предложены система и способ отделения и закладки пустой породы под землей, при этом указанный способ касается только внедрения системы устройств для отделение пустой породы под землей и совсем не предложены набор критериев и способ научно обоснованного, высокоэффективного отделения; в патенте на систему удаления породы обогащением в ванне внутри угольной шахты (ZL 201310444002.5) предложена только система обогащения в ванне под землей, но совсем не предложено новых идей в отношении критериев отделения пустой породы и способа использования, которое безопасно для окружающей среды; в патенте на способ отделения высокосернистого исходного угля для электростанций (ZL 201110430489.2) ударение делается на особенностях высокосернистого угля для осуществления отделения, при этом критерии и процессы его отделение годятся только для высокосернистого исходного угля, содержащего небольшое количество породы, и совсем не годятся для разделения смеси, в которой большое количество содержащей уголь породы, извлекаемой из забоя с содержащей уголь породой при разработке тонкого угольного пласта. Поэтому проблемой, требующей незамедлительного решения, является то, как в условиях одновременной разработки нескольких угольных пластов осуществить научно обоснованное, высокоэффективное отделение и обогащение содержащей уголь породы в забое с содержащей уголь породой и обеспечить безопасное для окружающей среды, высокоэффективное использование разделенных угля и горной породы; при обеспечении осуществления безопасной разработки защитного пласта не извлекать пустую породу из шахты; с высокой эффективностью использовать каменный уголь; и уменьшить ущерб от провалов на поверхности.
Суть изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление способа отделения и использования содержащей уголь породы в забое с содержащей уголь породой, при этом способ является простым, недорогим в выполнении и может эффективно решить проблемы, связанные с подъемом и нагромождением на поверхности пустой породы, образующейся во время одновременной разработки нескольких угольных пластов и разработки крайне тонкого защитного пласта, низким качеством угля, оседанием поверхности и т. п.; при этом в нем посредством расположенной под землей системы отделения и обогащения осуществляют научно обоснованное отделение содержащей уголь породы и посредством соответствующей транспортной системы, расположенной в шахте, соответственно осуществляют безопасное для окружающей среды, высокоэффективное использование угля и горной породы.
Для достижения вышеуказанной способ отделения и использования содержащей уголь породы в забое с содержащей уголь породой согласно настоящему изобретению включает следующие этапы:
a. при разработке тонкого защитного пласта защищаемый пласт в качестве разрабатываемого угольного пласта разрабатывают с задержкой; пустую породу, извлекаемую из забоя с содержащей уголь породой в тонком защитном пласте, по проходу для транспортировки пустой породы доставляют в камеру для отделения и обогащения;
b. многоуровневое отделение пустой породы посредством многоступенчатого зубчатого роликового грохота, расположенного в камере для отделения и обогащения, при этом после отделения крупные частицы, у которых диаметр частиц больше или равен 100 мм, представляют собой верхний продукт грохочения, мелкие частицы, у которых диаметр частиц меньше или равен 13 мм, представляют собой нижний продукт грохочения, а средние частицы, у которых диаметр частиц больше 13 мм и меньше 100 мм, представляют собой промежуточный продукт грохочения;
c. нижний продукт грохочения, в основном состоящий из угля и мелких частиц пустой породы, посредством ленточного конвейера доставляют в подземный бункер для промпродукта с целью накопления;
d. верхний продукт грохочения, в основном состоящий из больших кусков горной породы, посредством ленточного конвейера доставляют в подземную систему дробления для осуществления централизованного дробления;
e. промежуточный продукт грохочения в виде смеси угля и горной породы посредством ленточного конвейера доставляют в подземную систему обогащения; посредством подземной системы обогащения отделяют горную породу со сравнительно большой плотностью от кусков угля со сравнительно небольшой плотностью; куски угля со сравнительно небольшой плотностью посредством ленточного конвейера сразу доставляют в подземный бункер для промпродукта; горную породу со сравнительно большой плотностью направляют в подземную систему дробления для осуществления централизованного дробления;
f. отделенную горную породу верхнего продукта грохочения и обогащенную горную породу промежуточного продукта грохочения после поступления в систему дробления централизовано дробят до мелких частиц горной породы, у которых крупность меньше или равна 25 мм, и посредством ленточного конвейера перемещают в подземный бункер для пустой породы с целью накопления;
g. при осуществлении в защищаемом пласте очистных работ пустую породу в подземном бункере для пустой породы по проходу для транспортировки и закладки, а также по проходу для удаления породы доставляют в выработанное пространство защищаемого пласта для осуществления обратной закладки пустой породы и осуществляют разработку с закладкой подземного защищаемого пласта;
h. отделенный уголь нижнего продукта грохочения и обогащенный уголь промежуточного продукта грохочения после поступления в подземный бункер для промпродукта посредством шахтной подъемно-транспортной системы и конвейера доставляют на расположенную на поверхности электростанцию на промпродукте, и на электростанции на промпродукте осуществляют высокоэффективную выработку электричества.
3
Предельное значение плотности при обогащении промежуточного продукта грохочения в виде смеси угля и горной породы устанавливают на основании требований к качеству угля для электростанций, и на основании расчетов, согласно которым зольность кусков угля после обогащения не должна превышать 60 %, устанавливают предельное значение плотности при обогащении, составляющее 1,9 г/см.
Преимущества: настоящее изобретение направлено на сложную проблему, связанную с отделением и использованием содержащей уголь породы, извлекаемой из забоя с содержащей уголь породой в крайне тонком угольном пласте в условиях разработки нескольких угольных пластов; после извлечения из забоя с содержащей уголь породой большого количества содержащей уголь породы содержащую уголь породу доставляют в подземную камеру для отделения и обогащения с целью осуществления высокоэффективного отделения содержащей уголь породы; на основании особенностей и диапазона распределения диаметра частиц смеси, в которой большое количество содержащей уголь породы, извлекаемой из забоя с содержащей уголь породой в тонком защитном пласте, предложен набор критериев научно обоснованного и упорядоченного отделения содержащей уголь породы; с учетом особенностей одновременной разработки нескольких угольных пластов отделяемую горную породу после дробления применяют для закладки в соответствующее выработанное пространство защищаемого пласта; отделяемую пустую породу после осуществления дробления сразу закладывают в соответствующее выработанное пространство защищаемого пласта; без извлечения пустой породы из шахты осуществляют разработку с закладкой защищаемого пласта, что эффективно предотвращает оседание поверхности, вызываемое одновременной разработкой нескольких угольных пластов; в то же время отделяемый уголь посредством основной транспортной системы доставляют на расположенную на поверхности электростанцию на промпродукте для выработки электричества, посредством отделенного и обогащенного угля, степень чистоты которого сравнительно повысилась, на электростанциях осуществляют высокоэффективную выработку электричества, и экономическая эффективность угольных шахт повышается. То, что пустую породу не извлекают из шахты, решает проблему нагромождения шахтных отвалов на поверхности и уменьшает расходы на ее транспортировку из шахты; закладка в выработанное пространство защищаемого пласта уменьшает ущерб от провалов на поверхности и эффективно предотвращает оседание поверхности; уголь с высокой степенью чистоты после отделения и обогащения используют для высокоэффективной выработки электричества, что обеспечивает высокоэффективное использование угля. Согласно настоящему изобретению одновременно с осуществлением высокоэффективного отделения содержащей уголь породы соответственно осуществляют безопасное для окружающей среды и высокоэффективное использование угля и горной породы; изобретение может обеспечивать значительные экономическую эффективность и социальную пользу и характеризуется хорошими возможностями для внедрения.
Описание прилагаемых графических материалов
На фиг. 1 представлена блок-схема способа согласно настоящему изобретению.
Конкретный способ осуществления
Ниже настоящее изобретение описано более подробно на основании варианта осуществления со ссылками на графические материалы.
Способ отделения и использования содержащей уголь породы в забое с содержащей уголь породой согласно настоящему изобретению включает следующие этапы:
a. при разработке тонкого защитного пласта защищаемый пласт в качестве разрабатываемого угольного пласта разрабатывают с задержкой; пустую породу, извлекаемую из забоя с содержащей уголь породой в тонком защитном пласте, по проходу для транспортировки пустой породы доставляют в камеру для отделения и обогащения;
b. осуществляют многоуровневое отделение пустой породы посредством многоступенчатого зубчатого роликового грохота, расположенного в камере для отделения и обогащения, при этом после отделения крупные частицы, у которых диаметр частиц больше или равен 100 мм, представляют собой верхний продукт грохочения, мелкие частицы, у которых диаметр частиц меньше или равен 13 мм, представляют собой нижний продукт грохочения, а средние частицы, у которых диаметр частиц больше 13 мм и меньше 100 мм, представляют собой промежуточный продукт грохочения;
c. нижний продукт грохочения, в основном состоящий из угля и мелких частиц пустой породы, посредством ленточного конвейера доставляют в подземный бункер для промпродукта с целью накопления;
d. верхний продукт грохочения, в основном состоящий из больших кусков горной породы, посредством ленточного конвейера доставляют в подземную систему дробления для осуществления централизованного дробления;
3
e. промежуточный продукт грохочения в виде смеси угля и горной породы посредством ленточного конвейера доставляют в подземную систему обогащения; посредством подземной системы обогащения отделяют горную породу со сравнительно большой плотностью от кусков угля со сравнительно небольшой плотностью; куски угля со сравнительно небольшой плотностью посредством ленточного конвейера сразу доставляют в подземный бункер для промпродукта; горную породу со сравнительно большой плотностью направляют в подземную систему дробления для осуществления централизованного дробления; предельное значение плотности при обогащении указанного промежуточного продукта грохочения в виде смеси угля и горной породы устанавливают на основании требований к качеству угля, необходимого для электростанции, и на основании расчетов, согласно которым зольность кусков угля после обогащения не должна превышать 60 %, устанавливают предельное значение плотности при обогащении, составляющее 1,9 г/см;
f. отделенную горную породу верхнего продукта грохочения и обогащенную горную породу промежуточного продукта грохочения после поступления в систему дробления централизовано дробят до мелких частиц горной породы, у которых крупность меньше или равна 25 мм, и посредством ленточного конвейера перемещают в подземный бункер для пустой породы с целью накопления;
g. при осуществлении в защищаемом пласте очистных работ пустую породу в подземном бункере для пустой породы по проходу для транспортировки и закладки, а также по проходу для удаления породы доставляют в выработанное пространство защищаемого пласта для осуществления обратной закладки пустой породы и осуществляют разработку с закладкой подземного защищаемого пласта;
h. отделенный уголь нижнего продукта грохочения и обогащенный уголь промежуточного продукта грохочения после поступления в подземный бункер для промпродукта посредством шахтной подъемно-транспортной системы и конвейера доставляют на расположенную на поверхности электростанцию на промпродукте, и на электростанции на промпродукте осуществляют высокоэффективную выработку электричества.
Вариант осуществления 1
Способ отделения и использования содержащей уголь породы в забое с содержащей уголь породой: прежде всего, он предназначен для группы угольных пластов; в верхней части основного разрабатываемого угольного пласта имеется тонкий угольный пласт; указанный тонкий угольный пласт разрабатывают в качестве защитного пласта для основного разрабатываемого угольного пласта, поскольку средняя мощность тонкого угольного пласта составляет только 0,5 м, а расчетная вынимаемая мощность составляет 1,8 м, то проблема, связанная с разработкой защитного пласта, заключается в образовании большого количества пустой породы; по подсчетам объем пустой породы, извлекаемой из забоя, составляет 72,2 % общего объема содержащей уголь породы; с учетом нормальной производительности в забое для очистных работ в защитном пласте требуется «два на одного» (два забоя для проходки защитного пласта и один забой для очистных работ), и расчетный ежедневный объем удаляемой породы может достигать 1600 м3 (содержащих определенный объем угля); образование большого количества пустой породы приводит к снижению качества угля в шахте. Согласно данным исследований и анализа стойкости к промыванию извлеченной пустой породы и качества угля из таблицы 1 можно понять, что частицы >50 мм составляют 36,17 %, и, учитывая фактор производительности проходческой машины, по предварительным расчетам частицы >50 мм из забоя в защитном пласте составляют 40 % и выше и обладают стойкостью к промыванию. По подсчетам после разработки забоя в защитном пласте зольность товарного угля повысится на 14 процентов и достигнет 39 %. Разница в продажной цене по подсчетам составляет 10–15 юаней за тонну и плюс штраф за сверхзольность. Продажная цена за каждую тонну уменьшается на 139–250 юаней, годовая добыча по подсчетам составляет 1 300 000 тонн, а ежегодные убытки составляют от 18 000 000 до 32 500 000 юаней. Поэтому необходим основанный на научных знаниях способ отделения и использования содержащей уголь породы, чтобы осуществлять высокоэффективное отделение и безопасное для окружающей среды использование содержащей уголь породы, а также чтобы при одновременно безопасной как для людей, так и для окружающей среды разработке шахты добиться экономической эффективности угольной шахты и повышения объемов добычи.
Таблица 1
Поэтому необходима располагаемая под землей система транспортировки, накопления и закладки пустой породы, которая обеспечивает основанные на научных принципах, высокоэффективные обработку и использование извлекаемой пустой породы. При разработке тонкого защитного пласта одновременно с извлечением угля также может извлекаться большое количество горной породы; пустую породу, извлекаемую из забоя с содержащей уголь породой, по специальному проходу для транспортировки доставляют в камеру для отделения и обогащения; пустую породу подвергают многоуровневому отделению посредством многоступенчатого зубчатого роликового грохота, расположенного в камере для отделения и обогащения; согласно распределению по крупности частиц содержащей уголь породы в таблице 1 верхний и нижний размеры для отделения берут как 100 мм и 13 мм соответственно, чтобы обеспечить высокоэффективное отделение и полное использование содержащей уголь породы. После отделения частицы с диаметром частиц, который больше или равен 100 мм, представляют собой верхний продукт грохочения, частицы с диаметром частиц, который меньше или равен 13 мм, представляют собой нижний продукт грохочения, а частицы с диаметром частиц, который больше 13 мм и меньше 100 мм, представляют собой промежуточный продукт грохочения; нижний продукт грохочения (в основном состоящий из угля и мелких частиц пустой породы) на ленте направляют в бункер для промпродукта с целью накопления; верхний продукт грохочения (в основном состоящий из больших кусков горной породы) сразу направляют в систему дробления для осуществления централизованного дробления; промежуточный продукт грохочения (смесь угля и горной породы) доставляют в систему обогащения, при этом в системе обогащения применяется технология обогащение в неглубокой ванне с тяжелой средой, чтобы удовлетворить требования к качеству угля для электростанций, и на основании расчетов, согласно которым зольность кусков угля после обогащения не должна превышать 60 %, устанавливают предельное значение плотности при обогащении, составляющее 1,9 г/см3; отделяют горную породу с большой плотностью от угля с небольшой плотностью; уголь сразу направляют на ленте в бункер для промпродукта; горная порода поступает в систему дробления для осуществления централизованного дробления; после поступления отделенной горной породы верхнего продукта грохочения и обогащенной горной породы промежуточного продукта грохочения в систему дробления осуществляют централизованное дробление мелких частиц горной породы, которые меньше или равны 25 мм, и на ленте перемещают их в бункер для пустой породы; исследования показывают, что в случае фактической закладки чем меньше диаметр частиц, тем быстрее можно получить устойчивую величину оседания; экспериментальные исследования показывают, что выбор диапазона диаметра частиц до 25 мм в качестве целевого позволяет накапливать закладочный материал; при одновременной разработке тонкого защитного пласта можно эффективно сбрасывать давление в защищаемом пласте; за счет предварительного выкачивания газа в защищаемом пласте обеспечивается снижение содержания газа в защищаемом пласте, уменьшается опасность, и защищаемый пласт можно безопасно разрабатывать; после обеспечения в защищаемом пласте условий для очистных работ пустую породу в бункере для пустой породы по проходу для транспортировки и закладки, а также по проходу для удаления породы доставляют в выработанное пространство защищаемого пласта для осуществления обратной закладки пустой породы и осуществляют разработку с закладкой защищаемого пласта; таким образом, после разработки тонкого защитного пласта в защищаемом пласте возникают безопасные условия для очистных работ; одновременно извлекаемую содержащую уголь породу после отдельного перемещения, обогащения и дробления сразу закладывают в выработанное пространство защищаемого пласта, и обеспечивается то, что пустую породу не нужно извлекать из шахты, сокращаются производственные расходы, решаются проблемы, связанные с тем, что шахтные отвалы занимают обширные участки земли, и с загрязнением окружающей среды, уменьшается ущерб от провалов на поверхности и обеспечивается возможность выполнения одновременной разработки нескольких угольных пластов, которая безопасна как для окружающей среды, так и для людей. Отделенный уголь нижнего продукта грохочения и обогащенный уголь промежуточного продукта грохочения после поступления в бункер для промпродукта посредством шахтной основной транспортной системы доставляют на расположенную на поверхности электростанцию на промпродукте, и на электростанции на промпродукте осуществляют высокоэффективную выработку электричества. Испытания показали, что после грохочения несортированного угля из тонкого защитного пласта полученное количество частиц, у которых крупность меньше 20 мм, составляет 58,89 %, зольность — 62,96 %, теплотворная способность — 2000–2500 ккал/кг, и их добавление в промпродукт, частичного обогащенный, обеспечит соответствие требованиям к применяемому углю для электростанций на промпродукте, касающимся теплотворной способности (для электростанций на промпродукте составляющей 2700–3000 ккал/кг при крупности меньше 20 мм). Электростанция на промпродукте, если в качестве сырья непосредственно применяется промпродукт после трехуровневого грохочения защитного пласта, ежегодно будет экономить на расходах, связанных со значительными закупками угля. Поскольку электростанции на промпродукте ежегодно расходуют большое количество промпродукта, то они снизят требования к качеству угля, что может привести к понижению средней зольности товарного угля на 3–4 процента. Продажная цена поднимется до 30–40 юаней за тонну, годовой доход составит 45 юаней X 1 300 000=58 500 000 юаней, и промпродукт из тонкого защитного пласта после его внедрения на электростанции приобретет огромную экономическую ценность.