一种煤岩同采工作面的煤岩分选与利用方法技术

一种煤岩同采工作面的煤岩分选与利用方法，尤其适用于多煤层联合开采极薄煤层作为保护层时煤岩同采工作面所采出煤岩的分选和利用。直接在井下建立井下矸石转运、储存与充填系统，将煤岩工作面采出大量煤矸运送至井下分、洗选硐室进行煤矸的高效分离，将分选出的矸石进行破碎后充填至被保护层采空区，在矸石不升井的同时实现被保护层绿色充填开采，有效防止了多煤层联合开采引发的地表沉降；分选出的中煤经主运输系统运输至地面矸石电厂进行发电，在电厂创造效益的同时减缓了矿井煤质压力，使商品煤平均灰分下降，售价上升。本发明专利技术在实现煤矸高效分离的同时，实现了煤和岩石的高效利用，经济效益和社会效益显著，具有极好的推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤岩同采工作面煤岩分选与利用方法，尤其适用于多煤层联合开采极薄煤层作为保护层时煤岩同采工作面所采出煤岩的分选与利用。
技术介绍
对于煤层群而言，最有效的卸压增透，抽采瓦斯方法首选开采保护层，这也是《防治煤与瓦斯突出规定》中优先采用的煤层卸压抽采瓦斯方法。但是对于很多煤层群而言，由于煤层间隔距离大或煤层薄厚分布不均、极化严重而不具备良好的保护层开采条件，因此不得不把一些厚度小于1.3m极薄煤层作为保护层进行开采，以实现待采被保护层的充分卸压。薄保护层开采时由于煤层较薄，煤岩同采时产生大量矸石，大量的矸石如升井排放堆积，其提升费用增长，同时将面临占用大面积土地和环境污染的问题；同时采出煤岩煤质较差，如不进行有效的洗选利用难以获得较好的经济效益，加之由于多煤层联合开采，引发地表沉陷问题日趋严重。现有的分、洗选工艺步骤多在井上完成，且充填材料则多为井上配置运送到井下进行充填，矸石提升和充填材料的下送大大增加了提升费用。专利一种井下矸石分选充填系统及方法(ZL201010506018.0)提出一种井下矸石分选充填系统及方法，该方法只涉及井下矸石分选设备系统的介绍，并未提出一套科学高效的分选标准和方法；专利槽选工艺煤矿井下排矸系统(ZL201310444002.5)仅提出一种井下槽选工艺系统，并未对矸石分选标准、绿色利用方法提出创新；专利一种高硫动力原煤分选工艺(ZL201110430489.2)针对高硫煤的特点进行分选，其分选标准和流程仅适用于含矸量较少的高硫原煤，对于薄煤层开采煤岩同采工作面采出的大量煤岩混合物的分选并不适用。因此如何实现多煤层联合开采条件下煤岩同采工作面煤岩的科学高效的分、洗选，并使分选出的煤和岩石绿色高效利用，在保证实施保护层安全开采的同时，实现矸石不升井、煤炭高效利用和采动低损害成为迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法简单、成本低、能有效解决多煤层联合开采及极薄保护层开采带来的矸石提升及地面堆积、煤质降低和地表沉陷等问题的煤岩同采工作面煤岩分选和利用方法；通过在井下建立分、洗选系统，实现煤岩的科学分离，并经过矿井相应的运输系统，分别实现煤和岩石的绿色高效利用。为实现上述目的，本专利技术的煤岩同采工作面煤岩分选和利用方法，包括如下步骤：a.薄保护层开采时，被保护层作为待采煤层等待被开采，薄保护层煤岩同采工作面采出的矸石经运矸巷运送至分、洗选硐室；b.将矸石经设在分、洗选硐室内的多级齿锟式滚轴筛进行多级分选，分选后粒径大于等于100mm的大颗粒为筛上物，粒径小于等于13mm的小颗粒为筛下物，粒径大于13mm小于100mm的中等颗粒为筛中物；c.将主要成分为煤及小颗粒矸石的筛下物用胶带运输机运送至井下中煤仓储存；d.将主要成分为大块度岩石的筛上物用胶带运输机运送至设在井下的破碎系统进行集中破碎；e.将煤和岩石混合的筛中物用胶带运输机运送至井下洗选系统，井下洗选系统选出密度较大的岩石和密度较小的煤块，较小密度的煤块直接经胶带运输机运送至井下中煤仓，较大密度的岩石送入井下破碎系统进行集中破碎；f.经分选出的筛上物岩石和筛中物洗选出的岩石进入破碎系统后，集中破碎至粒度小于等于25mm的小颗粒岩石，经胶带运输机全部运输至井下矸石仓备用；g.当被保护层进行回采时，将井下矸石仓内的矸石经充填运输巷及排矸巷运送至被保护层采空区进行矸石回填，实现井下被保护层的充填开采；h.经分选出的筛下物煤和筛中物洗选出的煤进入井下中煤仓后，经矿井提升运输系统与运输机运送至地面的矸石发电厂，实现矸石电厂高效发电。煤和岩石混合的筛中物洗选密度分界值由电厂要求煤质需要设定，按洗选出煤块灰分不超过60％计算，确定洗选密度分界值大小的分界值为1.9g/cm3。有益效果：本专利技术针对多煤层开采背景下极薄煤层煤岩同采工作面采出煤岩分选和利用难题，在煤岩工作面采出大量煤矸后，将煤矸运送至井下分、洗选硐室进行煤矸的高效分离，根据薄保护层煤岩同采工作面采出大量煤岩混合物的特点和粒径分布范围，提出一套科学、系统的煤岩分选标准，结合多煤层联合开采的特点，分选出的岩石经破碎后用于对相应被保护层采空区的充填，将分选出的矸石进行破碎后直接充填至相应被保护层采空区，在矸石不升井的同时实现被保护层充填开采，有效防止了多煤层联合开采引发的地表沉降，同时分选出的煤经主运输系统运输至地面矸石电厂进行发电，经分、洗选后的煤，其纯度有了较大的提高，实现了电厂的高效发电，提高了煤矿的经济效益。矸石不升井解决了地面矸石山堆积问题，降低了矿井提升成本；被保护层采空区充填降低了采动损害，有效防止了地表沉降；分、洗选后高纯度的煤进行高效发电，实现了煤的高效利用。本专利技术在实现煤矸高效分离的同时，分别实现了煤和岩石的绿色高效利用，可产生显著的经济效益和社会效益，具有极好的推广价值。附图说明图1是本专利技术的方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图中的实施例对本专利技术作进一步的描述：本专利技术的煤岩同采工作面煤岩分选和利用方法，包括如下步骤：a.薄保护层开采时，被保护层作为待采煤层等待被开采，薄保护层煤岩同采工作面采出的矸石经运矸巷运送至分、洗选硐室；b.将矸石经设在分、洗选硐室内的多级齿锟式滚轴筛进行多级分选，分选后粒径大于等于100mm的大颗粒为筛上物，粒径小于等于13mm的小颗粒为筛下物，粒径大于13mm小于100mm的中等颗粒为筛中物；c.将主要成分为煤及小颗粒矸石的筛下物用胶带运输机运送至井下中煤仓储存；d.将主要成分为大块度岩石的筛上物用胶带运输机运送至设在井下的破碎系统进行集中破碎；e.将煤和岩石混合的筛中物用胶带运输机运送至井下洗选系统，井下洗选系统选出密度较大的岩石和密度较小的煤块，较小密度的煤块直接经胶带运输机运送至井下中煤仓，较大密度的岩石送入井下破碎系统进行集中破碎；所述煤和岩石混合的筛中物的洗选密度分界值由电厂要求煤质需要设定，按洗选出煤块灰分不超过60％计算，确定洗选密度分界值大小的分界值为1.9g/cm3。f.经分选出的筛上物岩石和筛中物洗选出的岩石进入破碎系统后，集中破碎至粒度小于等于25mm的小颗粒岩石，经胶带运输机全部运输至井下矸石仓备用；g.当被保护层进行回采时，将井下矸石仓内的矸石经充填运输巷及排矸巷运送至被保护层采空区进行矸石回填，实现井下被保护层的充填开采；h.经分选出的筛下物煤和筛中物洗选出的煤进入井下中煤仓后，经矿井提升运输系统与运输机运送至地面的矸石发电厂，实现矸石电厂高效发电。实施例一、煤岩同采工作面煤岩分选和利用方法：首先针对一煤层群，主采煤层上部有一薄煤层，将该薄煤层作为主采煤层的保护层进行开采，由于薄煤层平均厚度仅为0.5m，计划采高1.8m，因此，保护层开采带来的问题是产生大量的矸石，据估算采面采出矸石量占煤矸总量的72.2％，按保护层回采工作面正常生产，需“两头一面”(两个保护层掘进工作面和一个回采工作面)，经计算日排矸量可达1600m3(含煤量)，大量矸石的产生使得矿井煤质下降。对采出矸石可选性和煤质进行调研分析，从表1中可以看出>50mm粒级占36.17％，考虑掘进机切割的因素，预计保护层工作面>50mm粒级占40％以上，具有可选性。通过计算保护层采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤岩同采工作面的煤岩分选与利用方法，其特征在于包括如下步骤：a.薄保护层开采时，被保护层作为待采煤层等待被开采，薄保护层煤岩同采工作面采出的矸石经运矸巷运送至分、洗选硐室；b.将矸石经设在分、洗选硐室内的多级齿锟式滚轴筛进行多级分选，分选后粒径大于等于100mm的大颗粒为筛上物，粒径小于等于13mm的小颗粒为筛下物，粒径大于13mm小于100mm的中等颗粒为筛中物；c.将主要成分为煤及小颗粒矸石的筛下物用胶带运输机运送至井下中煤仓储存；d.将主要成分为大块度岩石的筛上物用胶带运输机运送至设在井下的破碎系统进行集中破碎；e.将煤和岩石混合的筛中物用胶带运输机运送至井下洗选系统，井下洗选系统选出密度较大的岩石和密度较小的煤块，较小密度的煤块直接经胶带运输机运送至井下中煤仓，较大密度的岩石送入井下破碎系统进行集中破碎；f.经分选出的筛上物岩石和筛中物洗选出的岩石进入破碎系统后，集中破碎至粒度小于等于25mm的小颗粒岩石，经胶带运输机全部运输至井下矸石仓备用；g.当被保护层进行回采时，将井下矸石仓内的矸石经充填运输巷及排矸巷运送至被保护层采空区进行矸石回填，实现井下被保护层的充填开采；h.经分选出的筛下物煤和筛中物洗选出的煤进入井下中煤仓后，经矿井提升运输系统与运输机运送至地面的矸石发电厂，实现矸石电厂高效发电。...

【技术特征摘要】
1.一种煤岩同采工作面的煤岩分选与利用方法，其特征在于包括如下步骤：a.薄保护层开采时，被保护层作为待采煤层等待被开采，薄保护层煤岩同采工作面采出的矸石经运矸巷运送至分、洗选硐室；b.将矸石经设在分、洗选硐室内的多级齿锟式滚轴筛进行多级分选，分选后粒径大于等于100mm的大颗粒为筛上物，粒径小于等于13mm的小颗粒为筛下物，粒径大于13mm小于100mm的中等颗粒为筛中物；c.将主要成分为煤及小颗粒矸石的筛下物用胶带运输机运送至井下中煤仓储存；d.将主要成分为大块度岩石的筛上物用胶带运输机运送至设在井下的破碎系统进行集中破碎；e.将煤和岩石混合的筛中物用胶带运输机运送至井下洗选系统，井下洗选系统选出密度较大的岩石和密度较小的煤块，较小密度的煤块直接经胶带运输机运送至井下...

【专利技术属性】
技术研发人员：林柏泉，刘统，杨威，刘厅，李贺，黄展博，王瑞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32