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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

煤矸石浆体充填技术应用与展望

2024-05-28



本论文创新点




(1)论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标志性成果与关键工艺技术。

(2)阐述了煤矸石浆体充填技术体系,围绕煤矸石浆体充填过程中的煤矸石破碎、成品矸石粉料加水制浆、制备浆体泵送和井下目标区域充填等工艺流程,探讨了煤矸石高效分级破碎、浆体精准制备、浆体管道输送和末端充填等关键技术核心问题。

(3)基于煤矸石浆体充填技术发展应用现状,结合国家双碳目标的要求,展望了浆体充填技术发展趋势,主要包括设备小型轻量化、系统高度集成化和技术迭代创新化。

题 目



煤矸石浆体充填技术应用与展望


作 者



   
朱磊1,2,古文哲34,袁超峰1,刘成勇1,潘浩1,宋天奇1,盛奉天1
单 位


1. 中煤能源研究院有限责任公司
2. 中煤西安设计工程有限责任公司
3. 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院,
4. 中煤(鄂尔多斯市)能源科技有限责任公司


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摘   要



为实现煤矸石原位、绿色和规模化处置,煤矸石浆体充填技术作为新兴充填技术近年来得到了快速发展与应用。论文系统回顾和总结了煤矸石浆体充填技术框架提出、浆体充填理论体系形成、工程示范应用及技术迭代创新等不同阶段下浆体充填标志性成果与关键工艺技术,形成了高位注浆、低位灌浆和邻位注浆3种充填方式,建立了煤矸石浆体采空区垮落带流动的“介入理论”和浆体管道输送的“三度一场”理论,成功开展了国内外首套煤矸石井下浆体充填和地面制浆+井下邻位注浆充填示范工程;阐述了煤矸石浆体充填技术体系,围绕煤矸石浆体充填过程中的煤矸石破碎、成品矸石粉料加水制浆、制备浆体泵送和井下目标区域充填等工艺流程,探讨了煤矸石高效分级破碎、浆体精准制备、浆体管道输送和末端充填等关键技术核心问题,分析了破碎设备、筛分设备、计量设备、搅拌设备和泵送设备等关键设备技术原理与应用场景;以张家峁煤矿小空间、多设备、高能力的煤矸石浆体充填需求为工程背景,创新研发设计了煤矸石浆体充填地面制浆、管道输送、井下充填和智能控制等不同系统的布置,年充填矸石量可达55.4万t,形成了煤矸石浆体充填工程示范,实现了矿井矸石零排放和绿色处置,树立了良好的地区示范效应;未来煤矸石浆体充填技术将围绕设备小型轻量化、系统高度集成化、技术迭代创新化等方向进一步研究发展,为构建煤矿绿色开采技术体系、实现国家“双碳”目标提供技术支撑。








作者简介





    
朱磊

正高级工程师

朱磊,男,汉族,1982年10月生,安徽阜阳人,中共党员,正高级工程师,博士,现任中国中煤能源集团有限公司西部分公司、中煤西安设计工程有限责任公司、中煤能源研究院有限责任公司副总经理。长期从事煤基固废处置及煤炭绿色化开采方面科研设计工作,先后获“第27届孙越崎青年科技奖”、“中共陕西省委科技工委岗位学雷锋标兵”、“陕西省最美青工”等荣誉称号。兼任煤矿充填开采国家工程研究中心副理事长、中国岩石力学与工程学会矿山生态修复专委会委员、中国煤炭学会第三届土地复垦与生态修复专委会委员、陕西省碳达峰碳中和标准化技术委员会委员、西部煤炭科技创新创业雁塔联盟第一届专家委员会委员等。




研究方向


煤基固废处置及煤炭绿色化开采
主要成果



 

作为浆体充填技术的开创者,创新性地提出了煤基固废浆体充填技术体系,搭建了浆体充填理论框架,建立了煤矸石浆体采空区垮落带流动的“介入理论”和浆体管道输送的“三度一场”理论,形成了高位注浆、低位灌浆和邻位注浆三位一体的充填方式,成功指导了国内外首套煤矸石井下浆体充填和地面制浆+井下邻位注浆充填示范工程;同时基于国家“双碳”战略目标,对浆体充填技术进行迭代创新,提出了煤基固废浆体充填协同固碳技术和浆体充填制备功能材料等前沿技术。主持和参与国家级、省部级和企业级科研项目30余项,累计获得设计、研究类省部级科技奖10余项;以第一作者(通讯作者)在《煤炭学报》、《煤炭科学技术》和《采矿与安全工程学报》等国内外期刊发表高水平学术论文40余篇,授权专利80余项,其中发明专利27项,出版专著1部。作为学术带头人,指导团队在第十七届“振兴杯”全国职业技能大赛中荣获煤炭行业唯一金奖,2023年获国资委“中央企业青年文明号”。研究成果在10余家大型煤炭企业30余对煤矿进行推广应用,对落实能源方针政策、引领煤炭行业绿色革命、加强矿业领域生态文明建设具有重要的环保意义及现实意义。

引用格式




朱磊,古文哲,袁超峰,等.煤矸石浆体充填技术应用与展望[J].煤炭科学技术,2024,52(4):93-104.

ZHU Lei, GU Wenzhe, YUAN Chaofeng, et al.Application and prospect of coal gangue slurry filling technology[J].Coal Science and Technology,2024,52(4):93-104.


END

责任编辑:黄小雨

整       理:冯春晖

审       核常   琛

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