一、技術名稱：綜采工作面高效機械化矸石充填技術

二、技術所屬領域及適用范圍：煤炭行業 井工綜采礦井

三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀

目前，據不完全統計，我國國有骨干大中型礦井“三下”（指建筑物下、鐵路下和水體下）壓煤量達到140億噸以上，其中建筑物下壓煤占整個“三下”壓煤量的60%以上，水體下（包括承壓廢巖水上）壓煤占28%左右，鐵路下壓煤占12%左右。據不完全統計，全國國有重點煤礦僅村下壓煤約50億噸。如果采用傳統的條帶開采法，“三下”壓煤的采出率僅為30%左右。

另外，我國煤礦現有矸石山1600余座，堆積量約45億噸，每年矸石產量約1.5-2億噸。這些矸石不僅占用了大量耕地，也對環境造成了一定程度的污染。

目前該技術可實現節能量70萬tce/a，CO2減排約185萬t/a。

四、技術內容

1.技術原理

通過利用煤矸石充填巷道或采空區，使采空區頂底板得到有效控制，有效抑止地面塌陷，從而實現高回收率的煤炭資源開采和煤矸石的綜合利用。

采空區的矸石充填依靠自壓式矸石充填機自動完成。充填時，自壓式矸石充填機的上刮板向下運輸充填矸石；下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石，并使矸石充填密實、均勻。在矸石充填過程中，隨著矸石充填高度的增加，自壓式矸石充填機會隨之上升，利用矸石充填運輸機對矸石的反作用力來壓實充填的矸石。

2.關鍵技術

（1）具有自主知識產權的液壓支架；

（2）自壓式矸石充填機；

（3）可縮橋式皮帶。

3.工藝流程

利用綜采工作面高效機械化矸石充填技術采煤的工藝流程見圖1。

五、主要技術指標

1.煤矸石綜合利用率100%；

2.綜采矸石充填工作面生產能力可達到493噸/日；

3.煤炭回收率提高25%。

六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀

2008年獲得國家科技進步二等獎、山東省重大節能成果等獎項并獲多項國家專利。該技術已成功應用于翟鎮煤礦7201和7204工作面，為我國煤礦“三下”壓煤的規模性開采、井上下矸石的系統化井下處理提供了一條有效技術途徑。該技術發展了新的高效機械化開采工藝方式，將煤礦“掘、采”二元開采技術體系提升為“掘、采、處”的三元開采模式，解決了“掘、采”二元開采技術體系忽視采動對環境和資源的影響及損害問題，將礦井矸石的處理、“三下”壓煤的開采、保護地表納入煤礦開采的總體設計，可實現煤礦資源與環境的協調發展。

七、典型應用案例

典型用戶：新汶礦業集團有限責任公司

技術提供單位：新汶礦業集團有限責任公司

典型案例1

建設規模：年生產原煤150萬噸，7204充填工作面以矸換煤量達18萬噸。主要技改內容：將開采出的矸石運至充填面后，利用自主研發的新型實用專利液壓支架和自壓式矸石充填機來自動完成矸石充填和壓實工作，主要設備包括矸石液壓支架、自壓式矸石充填機和運輸皮帶等。節能技改投資額4076萬元，建設期1年。每年可節能13萬tce，年節能經濟效益為3257萬元，投資回收期15個月。

典型案例2

建設規模：年生產原煤150萬噸，7201充填工作面以矸換煤量達19萬噸。主要技改內容：將開采出的矸石運至充填面后，利用自主研發的新型實用專利液壓支架和自壓式矸石充填機來自動完成矸石充填和壓實工作，主要設備包括矸石液壓支架、自壓式矸石充填機和運輸皮帶等。節能技改投資額4178萬元，建設期1年。每年可節能14萬tce，年節能經濟效益3439萬元，投資回收期15個月。

八、推廣前景和節能減排潛力：

一級煤礦”三下”壓煤開采已成為制約礦區發展的重大技術難題。該項技術革新了煤礦開采技術，開創了綜采工作面高效機械化矸石充填技術的新局面，填補了相關領域的空白，可有效提高“三下”壓煤的回采率，減少煤礦生產對地表及生態環境的破壞。預計未來5年，該技術在行業內的推廣潛力可達到30%，總投入12.8億元，年節能能力420萬tce/a，二氧化碳減排能力1109萬tCO2/a。