一种煤铝绿色共采方法

本发明涉及煤铝联合开采领域，尤其涉及一种煤铝绿色共采方法。

背景技术：

1、煤系铝土矿层与煤层叠置，铝土矿层位于煤层之下，形成上煤下铝的矿产资源。在煤层和铝土矿层开采时会产生矸石，铝土矿石在提炼氧化铝的过程中会产生赤泥等工业固体废弃物，大量的矸石和赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了污染。同时在煤层掘进回采过程中产生的大量矸石通过转载机等机械运送回地面，加大了矿山运输压力。另一方面，煤铝联合开采过程中，煤铝开采的岩层活动会互相影响，如何保持联合开采过程中采场围岩的稳定，避免裂隙导通含水层以及提高铝土矿层的回采率都是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提出一种煤铝绿色共采方法，用于开采煤层以及其下的铝土矿层，包括以下步骤：

2、s1：在煤层和铝土矿层之间的岩层中沿走向布置运输大巷；

3、自运输大巷向煤层施工煤层运输石门，自煤层运输石门沿煤层倾向在煤层内施工煤层上山，在煤层上山走向两侧布置若干长壁采煤工作面，形成煤层采区，煤层采区同侧的采煤工作面之间沿倾向通过留设保护煤柱间隔设置；所述煤层上山至少包括煤层运输上山和煤层轨道上山；

4、自运输大巷向铝土矿层施工铝层运输石门，自铝层运输石门沿铝土矿层倾向在铝土矿层内施工铝土上山，在铝土上山走向两侧布置若干长壁采铝工作面，形成铝土矿层采区，铝土矿层采区通常的采铝工作面沿倾向依次设置；所述铝土上山至少包括铝土运输上山和铝土轨道上山；

5、所述铝土矿层采区位于所述煤层采区下方；

6、s2：在煤层运输上山和煤层运输石门之间施工矸石仓；在铝土运输上山和铝层运输石门之间施工存矸硐室，所述存矸硐室包括第一存矸硐室和第二存矸硐室；所述矸石仓通过溜井与存矸硐室连接；

7、s3：在倾向上自上而下依次采用长壁垮落采煤法对煤层采区内的采煤工作面进行回采；将在采煤工作面回采以及掘进过程中产生的矸石运输至矸石仓并采用破碎机和筛选机进行破碎筛分，大粒径矸石自溜井放出存储至第一存矸硐室，小粒径矸石自溜井放出存储至第二存矸硐室；

8、s4：进行下一采煤工作面回采，此时开始对前一采煤工作面下方的采铝工作面采用充填开采工艺进行回采；沿倾向上，采铝工作面的回采进度滞后一个采煤工作面。

9、优选的，步骤s1中，同一侧的采铝工作面之间不设置矿柱，或者仅留设宽度较小的矿柱。

10、优选的，步骤s4中，若煤层与铝土矿层的层间距较近，在地面打注浆钻孔至煤层采空区，将开采出的煤洗选产生的尾矿，以及开采出的铝土矿在氧化铝厂提炼产生的赤泥与磷石膏一起，与水按照设定比例在地面搅拌站进行搅拌，再采用地面泵站经注浆钻孔泵送至煤层采空区。

11、优选的，步骤s4中，所述采铝工作面的充填开采工艺如下：

12、a.自铝土运输上山沿走向掘进运输平巷，自铝土轨道上山沿走向掘进轨道平巷，在运输平巷和轨道平巷之间形成回采区域；

13、b.沿走向将回采区域分为若干个铝土条带；

14、c.采用跳采方式回采铝土条带，每开采完一个铝土条带立刻对其进行充填，每一个铝土条带开采时其相邻的铝土条带若已经开采则必须充填完毕且充填体稳定。

15、优选的，步骤a中，在回采区域与自铝土轨道上山之间留设护巷矿柱保护铝土上山。

16、优选的，步骤c中，每个铝土条带的充填工艺如下：

17、c1：在每个开采后的铝土条带的下部构筑密封墙；

18、c2：将大粒径矸石从第一存矸硐室中通过运矸皮带运送到轨道平巷中，再经过转载机将运矸皮带上的大粒矸石运至开采后的铝土条带；

19、c3：将小粒径矸石从第二存矸硐室中通过运矸皮带运送到轨道平巷中，再经过转载机将运矸皮带上的小粒矸石运至开采后的铝土条带；

20、通过步骤c2-c3在开采后的铝土条带内形成底部矸石充填层；

21、c4：将开采出的煤洗选产生的尾矿，以及开采出的铝土矿在氧化铝厂提炼产生的赤泥与磷石膏一起自地面运输至轨道平巷中，配上井下自第二存矸硐室运至轨道平巷中的小粒径矸石，加上水，按照设定比例在轨道平巷中的搅拌机进行搅拌形成膏体充填材料，通过充填管路输送到底部矸石充填层上部，与底部矸石充填层混合形成铝土条带充填体。

22、优选的，步骤c4中，所述小粒径矸石的粒径大于尾矿，小粒径矸石起到粗骨料作用。

23、有益效果：

24、1.在井下对掘进回采产生的矸石进行初步破碎洗选后储存入矸石仓中，减少矸石出进井的运输量，降低矿井生产运输压力。

25、2.地面洗选产生的矸石与氧化铝厂提炼铝产生的赤泥作为充填物料对铝土矿层进行充填，实现固废的再利用，降低充填成本，减少矸石和赤泥在地面的堆积对环境的破坏。

26、3.铝土矿采用充填开采，合理设计开采系统，在不影响煤层正常开采的前提下实现绿色增效，延长矿区服务年限。

技术特征：

1.一种煤铝绿色共采方法，用于开采煤层以及其下的铝土矿层，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤铝绿色共采方法，其特征在于，步骤s1中，同一侧的采铝工作面之间不设置矿柱，或者仅留设宽度较小的矿柱。

3.根据权利要求1所述的煤铝绿色共采方法，其特征在于，步骤s4中，若煤层与铝土矿层的层间距较近，在地面打注浆钻孔至煤层采空区，将开采出的煤洗选产生的尾矿，以及开采出的铝土矿在氧化铝厂提炼产生的赤泥与磷石膏一起，与水按照设定比例在地面搅拌站进行搅拌，再采用地面泵站经注浆钻孔泵送至煤层采空区。

4.根据权利要求1所述的煤铝绿色共采方法，其特征在于，优选的，步骤a中，在回采区域与自铝土轨道上山之间留设护巷矿柱保护铝土上山。

5.根据权利要求1或4所述的煤铝绿色共采方法，其特征在于，步骤c中，每个铝土条带的充填工艺如下：

6.根据权利要求5所述的煤铝绿色共采方法，其特征在于，步骤c4中，所述小粒径矸石的粒径大于尾矿，小粒径矸石起到粗骨料作用。

技术总结本发明涉及煤铝联合开采领域，尤其涉及一种煤铝绿色共采方法。用于开采煤层以及其下的铝土矿层，包括在煤层中布置长壁采煤工作面，在铝土矿层中布置长壁采铝工作面；在煤层运输上山和煤层运输石门之间施工矸石仓，在铝土运输上山和铝层运输石门之间施工存矸硐室，矸石仓通过溜井与存矸硐室连接；采用长壁垮落采煤法回采采煤工作面，将产生的矸石运输至矸石仓；进行下一采煤工作面回采，此时开始对前一采煤工作面下方的采铝工作面采用充填开采工艺进行回采，将煤铝生产中产生的矸石、赤泥等固废作为充填物料对铝土矿开采后的空区进行充填，实现煤铝共生资源的绿色开采。技术研发人员：朱德福,夏慧波,王德玉,李涛涛,胡文硕,闫川,高博龙,高鹏,张玉江,高瑞,王沉受保护的技术使用者：太原理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18