马道头6

煤矸石综合利用与矿山生态修复的战略思考【摘要】我国是煤炭资源开采大国，煤炭生产、加工过程中产生了大量的煤基固体废物，对矿区土地资源和生态环境造成了严重的破坏，已成为制约矿山生态修复的重大战略问题。

目前，我国煤矸石综合利用存在储量大、综合利用率低、空间分布不均衡等特征，煤矸石综合利用能力难以满足国家对生态环境保护的要求。

本研究基于煤矸石主要来源及理化性质，分析了其排放及综合利用现状，阐述了其在矿山生态修复领域的技术应用，同时探讨了我国煤矸石综合利用存在的问题。

提出将“充填开采、塌陷区回填、土地复垦修复、地面筑基”的生态修复途径和“煤矸石发电、筑材、化工品、价元提取”源化利用途径相结合的发方向。

1引言煤炭是世界上重要的化石能源，在我国能源结构中占主导地位［1］。

煤基固体废物是煤炭资源在开采、加工、燃烧、转化等过程中产生的附属产物，主要包括煤矸石、粉煤灰、锅炉渣、脱硫石膏、煤气化灰渣和煤液化残渣等［2］。

其中煤矸石年产生量达7.43×108t、粉煤灰年排放量达5.80×108t，两种固体废物产生量占煤基固废总产生量的85%以上。

煤矸石堆置占用大量土地，造成土地资源浪费，使得矿区的地质结构遭到破坏，极易引起地表塌陷、裂缝、下沉等地质灾害问题。

严重时会造成矿区生态环境失衡，增加矿区生态修复的难度［3-4］。

煤矸石是采煤和洗煤过程所排出的固体废物，其理化性质主要取决于煤的原生状态［2］。

本研究选取煤矸石为主要研究对象，基于煤矸石的来源、分类及理化性质，分析我国煤矸石的排放现状和综合利用现状，在此基础上阐述煤矸石在矿山生态修复领域的技术应用，同时分析我国煤矸石综合利用存在的问题，并对未来发展方向提出建议，旨在为我国煤矸石产业未来发展提供借鉴。

2我国煤矸石的性质及排放现状2.1我国煤炭产量概况我国煤炭资源储量十分丰富，近十年来，我国的煤炭产量一直占全球煤炭总产量的40%以上，如图1所示。

2021年，全球煤炭总产量达到8.173×109t ，主要集中在中国、印度、印尼、美国等国家，如图2所示，其中，我国的煤炭产量达到4.126×109t ，约占全球总产量的50.5%。

马道头矿入风立井混合提升临时改绞设计1. 工程概况及特点1.1 工程概况马道头煤矿矿入风立井井筒净直径8m，井筒上口标高+1488.5m，井底马头门标高+1135.35m,井筒深度380.65m。

为加快矿井的建设速度，入风立井、回风立井短路贯通后，拟对入风立井进行临时改绞。

1.2 工程特点矿井二、三期工程量较大，为满足二、三期工程施工需要，与其配套的其他系统，如提升、供电、压风、通风、排水、信号等项目均应在临时改绞时予以同步形成，同时井下要施工部分临时措施巷道。

2. 改绞方案2.1 改绞总体方案入风立井临时改绞采用混合提升，即采用2JK-2.5/20型绞车配一对1.5t单层一车罐笼和2JK-3.5/20型提升机配一对6t箕斗。

2.2井筒布置方案井筒布置见《马道头煤矿回立井混合提升临时改绞井筒平面布置图》。

井筒设施简单说明如下：(1) 布置6.6m3箕斗2只，提升钢丝绳型号为18×7+FC-34-1770型。

布置1.5t 单层单车临时罐笼2只，提升钢丝绳型号为18×7+FC-30-1770型。

罐笼使用防坠器。

(2) 布置胶质风筒2路，规格为Φ1000mm，风筒悬吊钢丝绳型号为：18×7+FC-20-1670型。

2路风筒均从封口盘下引出井口。

为满足临时风筒从封口盘下引出的要求，风筒引出井口前，必须对外井壁进行挖掘。

(3) 布置供水管1路。

规格为Φ108×5.5mm。

供水管的悬吊钢丝绳型号为：18×7+FC-20-1670型。

(4) 布置压风管1路，规格为：Φ159×5.5mm。

压风管的悬吊钢丝绳型号为：18×7+FC-20-1670型。

(5) 布置排水管2路。

规格为Φ159×5.5mm。

排水管的悬吊钢丝绳型号为：18×7+FC-28-1670型。

-8.7/10 3×95，高压电缆的悬(6) 布置高压电缆2路，其型号规格为MYJV32吊钢丝绳型号为：18×7+FC-20-1670型。

省----国道、省道路线详解一、国道部分(7条共3729公里)1、108国道段国道108 公路，境段起自灵丘县下北泉村、经繁峙大管、繁峙县城、代县、原平市、顿村、市解原乡、阳甜大盂、阳曲县黄寨、东山过境、武宿、区西外环、祁县东观、平遥县、介休市、灵石县、霍州市、洪洞县、洪洞甘亭、尧庙、襄汾县、曲沃县、侯马市、新绎县、稼山县至河津市禹门口黄河大桥出省，全长837公里。

2、109国道段国道109 公路，境段起自阳高县启庄村、经县、市云岗、左云县、右玉县至平鲁县西北二梁进入蒙，全长211公里。

3、207国道段国道207锡林浩特海安公路，境段起于盂县东北部界十八盘，经市郊区白毛岭、白泉、五渡、义井、平定县暂石、昔阳县、和顺县、左权县、黎城县、黎城百梁镇、潞城微子镇、潞城市、市、高平市、市、新房洼至界的道保河出境进入省，全长444公里。

4、208国道段国遣208二连浩特- 市公路，境段起自市德胜堡，经市、怀仁县城西、山阴县城西、雁门关、代县阳明堡，原平市、市、大原市新建路、小店、祁县东观、沁县、屯留常村至市八一广场，全长409公里。

5、209国道段国遣209呼和浩特市——北诲公路，境起自偏关县东北部与交界的水泉堡村，经偏关县、三岔镇、五寨县、岢岚县、岚县、方山县、市、中阳县、交口县、隰县、大宁县、吉县、乡宁县、河津市、临猗县、市、平陆县至茅津渡进入省，全长766公里。

6、307国道段国道307黄骅——公路，境段起自平定县东北部与交界的旧关村，经平定县、市、寿阳县、剪子湾、迎泽桥西口、晋伺、清徐县、交城县、文水县、汾阳县薛公岭、县、柳林县至军渡黄河大桥进入省吴堡县，全长364公里。

7、309国道段国道309荣城——公路，境段起自黎城县东与交界的下浣村，经黎城县、潞城市、黄碾镇、屯留县、店镇、安译县、洪洞县、甘亭填入市坂下村、乡宁光华镇、台头镇、窑曲、吉县至七郎窝黄河大桥西进入省，全长368公里。

国道主干线两条:国道035平定旧关一汾阳，经太旧、南过境(在建的罗城一夏家营)、夏汾高速公路全长214公里;国道035汾阳一中阳，经中阳枝柯镇，中阳县，全长116公里。

收稿日期:２０２０ ０２ １０作者简介:赵宇明(１９９２－)ꎬ男ꎬ山西大同人ꎬ助理工程师ꎬ从事煤矿机电技术管理工作ꎮｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－２７９８.２０２０.０６.０１６千万吨综采工作面远程供液设计及应用赵宇明(大同煤矿集团马道头煤业有限责任公司ꎬ山西大同㊀０３７１００)摘㊀要:为了优化综放工作面设备列车布置ꎬ增加巷道的利用空间ꎬ同时提高乳化液供给的稳定性ꎬ对同忻矿８２０９综放工作面长距离供液方案进行了设计ꎬ通过应用ꎬ实现了供液系统与回采工作面设备列车的分离ꎬ可有效地对液压泵站系统进行集中化管理ꎬ提高了设备的运营效率ꎬ便于设备的检修维护ꎮ关键词:远程供液ꎻ综放工作面ꎻ智能高端乳化液泵中图分类号:ＴＤ３５５＋.４㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:１００５ ２７９８(２０２０)０６ ００４７ ０２㊀㊀千万吨综放工作面传统的供液方式为近距离供液ꎬ以同忻矿８２０２工作面为例ꎬ乳化液泵站由４台无锡煤机厂生产的ＢＲＷ４００/３１.５型五柱塞乳化液泵㊁２台ＲＸ４００/２５Ｋ型乳化液箱组成ꎮ主进液管为高压钢丝缠绕胶管４ＳＰ－３２－４０ＭＰａ高压胶管ꎬ主回液管为高压钢丝编织胶管４ＳＰ－５１－２５ＭＰａꎮ４台乳化液泵和两台液箱分两组ꎬ每组分别出一根４ＳＰ－３２－４０ＭＰａ高压胶管ꎬ一路从工作面头部进液ꎬ一路从工作面尾部进液ꎻ工作面两路４ＳＰ－５１－２５ＭＰａ回液管分别回到相应的乳化液箱内ꎮ１号㊁２号泵从头部供液ꎬ３号㊁４号从尾部供液ꎬ形成环形供液㊁回液系统ꎮ泵站位于设备列车中部ꎬ全长超过５０ｍꎮ近距离供液缺点较多:一是乳化液出口浓度不稳定ꎻ二是占用的工作面巷道空间较多ꎻ三是增大了设备列车的重量ꎬ从而造成移动设备列车的风险ꎻ四是使用的管路接头变径较多ꎬ易引起压力脉冲和高压胶管脱皮ꎻ五是设备运行工况及环境较差ꎬ不利于设备的检修维护[１－２]ꎮ为此ꎬ本文以同忻矿８２０９工作面为研究对象ꎬ对远程供液系统进行了设计ꎮ１㊀工程背景同忻矿Ｃ３－５号层８２０９工作面倾向长２００ｍꎬ可采走向长１８９９ｍꎬ平均煤厚１５.６３ｍꎬ煤层倾角为１.５~３.５ʎꎻ工作面共布置ＺＦ１５０００/２７.５/４２型支架１１８架ꎬ选用艾克夫ＳＬ５００ＡＣ型采煤机ꎬ配套卡特彼勒前后刮板输送机ꎬ工作面年产量为１０００万ｔꎮ在工作面胶带巷口增开一全长１０３.５３ｍꎬ断面宽４ｍꎬ高２.６ｍ硐室ꎬ做为远程供液硐室以实现远程供液ꎮ２㊀设备选型及布置远程供液硐室共布置远距离供液设备２４台ꎬ其中配电控制系统６台ꎬ尤洛卡乳化液自动配比系统６台ꎬ浙江中煤乳化液泵站系统７台ꎬ南京六合喷雾泵站系统５台ꎮ远程供液设备主要包括ＢＲＷ６３０/３７.５智能高端乳化液泵和ＲＸ６３０/７０ＴＸ智能乳化液箱㊁ＢＰＷ５００/１６喷雾泵和ＳＸ２５００/１６清水箱ꎬ乳化液泵主要技术参数见表１ꎬ喷雾泵主要技术参数见表２ꎮ远程供液管路系统包括Ｄ８９ｍｍ乳化液进液管路㊁Ｄ１０８ｍｍ乳化液回液管路㊁Ｄ７６ｍｍ高压水管ꎬ供液长度２１００ｍꎬ供液管路由无缝钢管㊁特高压钢管连接器㊁闸阀㊁安全阀㊁分流器组等组成ꎬ将乳化液㊁高压水流输送至回采工作面ꎬ高压乳化液再通过两趟Ｄ５１ｍｍ的液管从工作面头尾进入工作面四连杆支架ꎬ之后通过Ｄ３１.５ｍｍ的液管进入支架阀组ꎬ然后分别通过不同长度的Ｄ１０ｍｍ㊁Ｄ１３ｍｍ的液管进入支架的各个部位ꎬ使用后返回回液系统ꎮ表１㊀ＢＲＷ６３０/３７.５乳化液泵站主要技术参数参数参数值进口压力/ＭＰａ０.８公称压力/ＭＰａ３７.５公称流量/(Ｌ ｍｉｎ－１)６３０曲轴转速/(ｒ ｍｉｎ－１)６５０柱塞直径/ｍｍ４５柱塞行程/ｍｍ８４柱塞数目５电机功率/ｋＷ４５０外形尺寸(长ˑ宽ˑ高)４２００ｍｍˑ１５４５ｍｍˑ１４００ｍｍ总重量/ｋｇ７８００安全阀出厂调定压力/ＭＰａ３９卸载阀恢复工作压力/ＭＰａ３７.５润滑油泵工作压力/ＭＰａ<０.１工作液含３％~５％乳化油的中性水混合液７４表２㊀ＢＰＷ５００/１６喷雾泵站主要技术参数参数参数值单台泵的额定流量/(Ｌ ｍｉｎ－１)５００单台泵的功率/ｋＷ１６０工作压力/ＭＰａ２.５~１６允许介质最高温度/ħɤ４５过滤精度/μｍɤ８０供电电源/Ｖ/Ｈｚ３３００/５０配套水箱总有效容积/Ｌ２５００３㊀泵站压力校验１)㊀保证工作面液压支架初撑力需要的泵站压力:Ｐｂ１＝４Ｐ０/ＺπＤ２㊀㊀㊀＝４ˑ１２７７８/(４ˑ３.１４ˑ０.３６２)㊀㊀㊀＝３１.４ＭＰａ式中:Ｐｂ１为液压支架初撑需要泵站压力ꎬＭＰａꎻＰ０为液压支架初撑力ꎬ取１２７７８ｋＮꎻＺ为架液压支架立柱根数ꎬ取４根ꎻＤ为支架立柱的缸体内径ꎬ取０.３６０ｍꎮ２)㊀保证推移千斤最大推力需要泵站压力:Ｐｂ２＝４ＰＮ/πｄ２１㊀㊀㊀＝４ˑ６３３/(３.１４ˑ０.２２)㊀㊀㊀＝２０.１６ＭＰａ式中:Ｐｂ２为千斤顶的最大推力所需要的泵站压力ꎬＭＰａꎻＰＮ为千斤顶最大推力ꎬ取６３３ｋＮꎻｄ１为千斤顶缸体内径ꎬ取０.２ｍꎮ３)㊀确定泵站压力:Ｐ＝ＫＰｂｍａｘ＋Ｐｓ㊀㊀＝１.１ˑ３１.４＋１㊀㊀＝３５.５４ＭＰａ式中:Ｐ为泵站压力ꎬＭＰａꎻＫ为泵站系统压力损失系数ꎬ取Ｋ＝１.１~１.２ꎻＰｂｍａｘ为Ｐｂ１㊁Ｐｂ２中较大值ꎻＰＳ为远程管路压力损耗值ꎬ取１ＭＰａꎮ计算得到:Ｐ＝３５.５４ＭＰａ<３７.５ＭＰａꎮ通过计算可知ꎬ乳化液泵站管路末端出口压力值为３５.５４ＭＰａꎬ符合支架端压力值不低于３１.４ＭＰａ的相关要求ꎻ现场实测喷雾泵站主进液管路末端出口压力值最大可达１５.２ＭＰａꎬ符合喷雾端压力值的相关要求ꎮ因此ꎬ该系统全程采用特制高压管路系统将乳化液㊁高压水流输送至回采工作面ꎬ可以保证支架液压系统末端压力㊁采煤机内外喷雾和支架喷雾满足规程规范规定ꎮ４㊀远程供液优点与传统近距供液系统相比ꎬ远程供液具有以下优点:１)㊀实现了供液系统与回采工作面移动设备列车的分离ꎬ可有效地对液压泵站系统进行集中化管理ꎬ降低运营成本ꎬ便于设备的检修维护㊁改善设备运行工况及环境ꎮ２)㊀节省了移动设备列车占用的巷道空间ꎬ有利于液压泵站各设备的检修维护ꎬ减轻了传统移动设备列车的总体重量ꎬ减少了定期迁移设备列车时的不安全因素ꎬ解决了现场巷道在大坡度条件下列车布置困难ꎬ如液位控制㊁润滑等一系列设备控制的难题ꎬ降低在设备列车拉移过程中的倾倒㊁断绳㊁跑车㊁人员挤伤等安全风险ꎮ３)㊀解决了乳化液出口浓度不稳定难题ꎬ有效保证工作面设备的正常使用ꎬ采用特高压管路系统替代原有高压胶管ꎬ不仅避免了管路接头变径引起的压力脉冲和高压胶管脱皮现象ꎬ而且钢管可回收重复利用ꎬ使用寿命长ꎮ５㊀结㊀语远程供液系统在同忻矿８２０９综放工作面应用后ꎬ取得了良好的技术经济效果ꎬ既优化了设备列车的布置ꎬ又改善了泵站运行工况及环境ꎬ还降低了移动设备列车及近距离胶管输送乳化液存在的风险ꎬ有力地保证了工作面的安全高效开采ꎮ参考文献:[１]㊀迟焕磊ꎬ袁㊀智ꎬ胡登高ꎬ等.煤矿智能化工作面远程供电供液配套技术[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１８ꎬ４６(Ｓ２):１４６－１５２.[２]㊀张㊀恒.综采工作面远程集中供液系统设计与应用[Ｊ].煤矿现代化ꎬ２０１８(６):１２８－１３０.[责任编辑:王伟瑾]８４２０２０年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀赵宇明:千万吨综采工作面远程供液设计及应用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第２９卷第６期。

平陆运河工程开挖弃渣利用及处理方案分析作者：唐羽玲来源：《西部交通科技》2021年第10期摘要：平陆运河工程建设具有极大重要性且意义深远，但在平陆运河工程开挖过程中，开挖总量超过2.2亿m3，弃渣将占用大量土地，成为工程建设重大的制约因素。

文章对开挖弃渣提出了“精心设计，减少总量;综合利用，变废为宝;科学施工，缩短运距;减少污染，降低投资”综合处理思路，并提出了妥善解决平陆运河工程弃渣问题的建议方案。

关键词：运河;开挖;弃渣;综合处理文献标识码：U615.1-A-54-190-50 引言平陆运河北连西江航运干线，南通北部湾，是一条通江达海的水运通道。

2020年6月交通运输部等联合印发的《关于珠江水运助力粤港澳大湾区建设的实施意见》中明确提出，推进湘桂运河、赣粤运河研究论证，开工建设平陆运河，形成干支衔接、区域成网、江海贯通、连接港澳、沟通水系的高等级航道网络。

在各级政府的高度重视下，平陆运河工程的建设提上议事日程，已开展前期工作和各项专业技术论证，有望在“十四五”期间开工建设，规划即将变为现实，让运河早日发挥效益。

平陆运河工程主要开发任务是航运，通过竣深原有河道、开挖造渠形成分水岭航道、建设梯级枢纽对全河段进行连续渠化，采取综合措施使平陆运河达到Ⅰ级航道标准，连通北部湾和西江航运干线，同时兼顾供水、灌溉和防洪。

平陆运河北面始于西津枢纽库区郁江支流沙坪河口，往南溯沙坪河而上，在沙坪镇和旧州镇之间跨越分水岭，沿钦江支流旧州江南下，至陆屋镇进入钦江，沿钦江干流入海至钦州港。

平陆运河设计代表船型为5000吨级江海联运散货船和250 TEU集装箱船。

考虑各种船型组合的情况下，双线船闸年单向通过能力>8 500万t，当5 000吨级及以上大型船舶承载货物占比>50%时，考虑货流不平衡且上行下行货量为6∶4的情况下，双线船闸双向年通过能力可达1.83亿t，可满足预测水平年2050年的运量需求。

1 问题的提出1.1 平陆运河航道等级及通航特征水位平陆运河全长约137 km，总水头为64.5 m，航道等级为Ⅰ级，全线规划建设4个梯级，每个梯级按双线船闸设计。

2021年第5期2021年5月随着现代化工业的发展，矿井煤炭产量与煤炭工业水平不断攀升，煤矿采掘生产衔接紧张已成为困扰煤炭发展的重要难题。

近年，技术装备不断更新换代，采用高新设备提高巷道掘进速度是解决这一重要难题的根本手段，煤矿各项实践表明综合机械化作业淘汰传统施工工艺是今后发展的主要方向[1]。

掘锚一体机是集掘进、支护为一体，高度集成化的巷道快速掘进设备，掘进效率较传统施工有着革命性改变。

其有创造良好工作条件、具有更高安全性、降低职工劳动强度等显而易见的优点，且更容易确保工程速度和质量[2-3]。

掘锚一体机是把掘进设备、锚杆钻机和临时支护装置整合一体化的机械设备，不仅能完成截割、装煤工序，还具备钻孔、支护锚杆的功能，使截割和支护工艺能在一定程度上平行作业。

掘锚一体机的应用推广对矿山掘进工程具有深刻的变革意义。

1工程概况山西晋北马道头矿3-5#煤层北四盘区8406综采工作面2406胶带顺槽的设计长度为2090m ，矩形断面，断面宽度×高度为5500mm ×3800mm 。

8406综采工作面位于北四盘区最南侧，在北四3条大巷西翼，工作面其余三侧为实煤区。

巷道为全煤巷，沿煤层底板掘进。

煤层平均厚度12.69m 。

巷道的直接底以泥岩为主，直接底厚度约为2.24m 。

巷道顶部采取的支护方式为锚杆、锚索配合W 钢护板和钢筋网联合布置。

巷道顶板支护延走向方向的间排距为800mm ×900mm ，采取每排7根锚杆和每排4根锚杆、3根锚索交错布置的形式，两帮采取左旋无纵筋螺纹钢锚杆配合菱形网、W 钢护板形式进行支护。

2掘锚一体机简介掘锚一体机主要由截割部、临时支护、液压锚杆（索）钻机群、自动托送网和上钢带装置4个核心部分组成。

掘锚一体机按功能划分的构成分别是截割区、支护区、及时锚固区、稳定补支区、控制区和补给区6个区域，实现一掘、一护、一网、一支协同作业。

支护区、及时锚固区、稳定补支区包含7台顶锚钻臂和6台侧锚钻臂。

第一章、概况第一节概述一、巷道名称本《作业规程》指导掘进的巷道为一盘区回风暗斜井。

二、掘进的目的及用途通风、行人及运输三、巷道设计长度暗斜井井筒全长约300米，坡度为-16。

/3%。

上山。

四、预计开工时间本巷道开工自2012年03月01日。

(附图：一盘区回风暗斜井平面位置图)第二节编制依据一、工程图纸及批准时间工程图纸图号为：S1430—110(5)—1、2《北一盘区开拓巷道工程平、剖、断面图》批准时间为：2012年01月二、地质说明书及批准时间地质说明书名称为《开拓巷道掘进地质说明书》批准时间为：2012年02月1日三、矿压观测资料根据先期临近掘进的巷道可知，该施工的巷道地压为大地静力场型，为基本顶来压，巷道顶板、肩窝压力大，加强支护，确保施工安全。

四、其他技术规范山西省煤炭地质115勘查院提供的《马道头井田煤炭资源勘探地质报告》、新版《煤矿安全规程》、《煤矿井巷工程施工规范》、《煤矿井巷工程质量验收规范》等有关安全技术质量管理规定进行编制。

第二章地面相对位置及地质情况第一节地面相对位置及临近采区开采情况第二节煤（岩）层赋存特征一、地层该段地层属石炭系上统太远组C3t,巷道处5#煤层底板及5#煤层顶板位置，煤（岩）层属波状层理，煤层结构复杂，煤层含多层夹矸石，普氏系数f=2〜6。

根据勘探资料及实测资料，分析预测工作面区域断层稀少，但不排除煤层中破碎区及小断层发育，建议加强超前探测和支护，并采取加固措施，掘进中要按规定进行煤层结构探测，跟踪观测工作面面内煤层、夹矸的厚度、岩性变化情况。

二、（3#-5#）煤层顶底板情况顶板岩性主要为粗粒砂岩、含砾粗砂岩，局部为中-细砂岩，厚1.03〜41.90m,平均8.20m；底板岩性主要为泥岩、炭质泥岩，局部高岭岩、粉细砂岩，厚0.85〜41.30m，平均3.10m。

三、瓦斯、煤尘及煤的自燃马道头矿井各煤层自然瓦斯CH4最大值为19.16%各煤层瓦斯含量CH4为0.06-0.30山1/可燃煤，瓦斯带划分本区处于瓦斯逸散带之内通过进、回风立井揭3—5号煤层监测瓦斯含量为.02m/t,井下掘进现场揭露瓦斯含量.00m3/min,各煤层均有爆炸性危险，煤层易自燃。