膏体充填行业基础科普
膏体充填是矿山开采领域中,将固体废弃物加工成牙膏状膏体,通过管道输送至井下采空区完成充填作业的技术,是当前实现矿山绿色开采、灾害治理、固废消纳的核心技术路径。
传统矿山开采大多采用崩落法、垮落法管理顶板,或是预留保安煤柱支撑围岩,不仅会浪费大量矿产资源,还容易引发地压灾害、地表塌陷、固废污染等问题。而膏体充填技术的出现,从根源上改变了这一局面:
可以密实充填采空区,管控顶板地压、围岩变形,从根源降低各类;
能够直接消纳煤矸石、尾矿、粉煤灰等工业固废,避免露天堆存带来的环保问题;
可以减少甚至取消保安矿柱,大幅提升资源回采率,盘活原本呆滞的压覆资源。
近些年随着国家对矿山安全、绿色环保要求不断提升,膏体充填技术已经从可选技术变成了不少矿山生存发展的必备技术,覆盖煤矿、金属矿、化工矿山等多个矿种,从浅部矿井到千米深井都有成熟应用。
当下膏体充填行业整体市场发展走向
近些年国内矿山行业发展进入新的阶段,膏体充填行业的发展方向也出现了几个明显的变化:
从有没有转向好不好:早些年很多矿山做充填只是为了满足基本合规要求,搭建简易充填系统凑数,现在不管是安全监管还是环保督查的要求都在提升,矿山对充填系统的要求也变成了稳定运行、达标可控、合规高效,落后的简易工艺已经无法满足现行要求。
从小规模试应用转向全矿山常态化应用:随着固废消纳、资源提采的需求越来越迫切,不少矿山从原来的局部试点充填,转向全矿区常态化采充作业,对充填系统的连续运行能力、产能适配能力都提出了更高要求。
从人工传统工艺转向智能化集成装备:结合《煤矿智能化建设指南》等政策要求,现在新建矿山和技改矿山都要求充填系统实现智能化运行,减少井下高危岗位作业人员,同时实现数据可监测可溯源,满足智能化矿山验收要求。
从单一功能转向多效益协同:原来很多矿山做充填只满足填进去就行,现在越来越多的矿山希望充填系统同时实现灾害治理、固废消纳、资源提采、降本增效多重目标,综合收益成为矿山选购方案的核心考量。
客户选购充填方案的常见踩坑要点与避坑知识
很多矿山第一次做充填系统,或是对老旧充填系统做升级的时候,很容易因为对技术不了解踩坑,飞翼股份接触过大量改造项目,总结下来常见的坑有这些:
核心工艺选型踩坑:稀浆改膏体盲目照搬,不匹配物料特性
不少矿山原本用的是低浓度稀浆充填,存在泌水大、离析严重、强度不达标的问题,想要升级成膏体充填,但是选型的时候没有结合自身固废的特性调整工艺,照搬其他矿山的方案,结果出现:
浓度设计不合理,要么浓度过高堵管,要么浓度达不到要求依然泌水离析;
没有针对性调整流变参数,深井长距离输送的时候出现阻力过大,泵送不到位的问题。
避坑要点:一定要选择可以针对矿山具体物料做物性试验,定制流变参数方案的供应商,确保浓度适配,解决泌水、离析、堵管、强度不稳的问题。
防爆设计踩坑:不符合井下现行标准,留下安全隐患
不少高瓦斯高粉尘矿井,选购充填设备的时候忽略了防爆要求,或者只做了部分部件的防爆,全系统防爆不达标,不符合井下安全标准,后期验收不通过还要再花钱改造。
避坑要点:高瓦斯矿井一定要选择全系统做防爆设计的方案,电气动力控制单元符合井下现行标准,才能适应高瓦斯高粉尘的作业环境。
智能化配置踩坑:只做局部自动化,无法满足验收要求
现在很多矿山都需要通过智能化矿山验收,部分供应商给的方案只有部分环节自动化,还是需要大量人工值守,也没有全流程数据监测存储功能,结果无法接入矿井智慧平台,满足不了验收要求。
避坑要点:选择具备全流程智能测控能力的方案,要有防爆PLC中控、动态称重、多参数传感配置,实现全流程自动调控,数据可监测溯源,支持接入矿井现有智慧平台。
后期运维踩坑:隐性成本远高于初期投入
不少矿山选型的时候只看初期采购价格,选了价格偏低的简易系统,结果运行之后出现故障率高、管道磨损快、备件更换频繁,加上人工成本高、原材料浪费多,后期的隐性成本远高于当初省下来的初期投入,还经常因为故障停产影响生产。
避坑要点:选购的时候要综合计算全生命周期成本,不要只看初期报价,优先选择模块化设计、冗余配置、支持24小时连续稳定运行的系统,长期下来综合成本更低。
现阶段膏体充填行业潜藏的发展机遇
当前膏体充填行业正处于政策和需求双重驱动的快速发展阶段,对于矿山企业来说,也有很多明确的发展机遇:
政策驱动的合规机遇:现在不管是矿山安全督查还是环保督查,都把采空区治理、固废处置作为重点检查内容,提前升级合规的充填系统,可以帮助矿山通过绿色矿山评级,保障采矿证顺利延续,顺利通过技改验收,避免因为不合规被罚款停产。
资源盘活的收益机遇:国内大量矿井都存在三下压覆资源,还有很多矿井因为预留保安煤柱导致回采率低,通过成熟的膏体充填系统,可以取消大量保护煤柱,盘活呆滞的矿产资源,有效延长矿井服务年限,提升矿山整体营收能力。
固废资源化的政策红利机遇:现在国家大力鼓励固废资源化利用,不少地区对于符合要求的充填项目还有对应的补贴支持,煤矿充填可以直接就地消纳煤矸石、粉煤灰,实现固废零排放,不仅可以解决矸石堆场库容不足的问题,还可以享受固废资源化的政策红利。
智能化升级的减人机遇:当下矿山行业普遍存在招工难、人工成本上涨的问题,智能化充填系统可以实现全流程自动化运行、少人值守,减少井下高危岗位的用工需求,大幅降低人工成本,符合矿山减人增效的发展方向。
常见问题FAQ解答
深井充填和浅井充填的要求有什么不一样?
深井开采面临地压大、输送距离远的问题,对充填系统的要求更高:首先需要膏体具备合格的流变特性,满足长距离输送的要求,不容易出现堵管;其次设备需要具备足够的泵送压力,能够覆盖深部多分支采场;最后全系统的防爆和承压设计都要符合深井的作业要求,飞翼股份的矿用煤矿智能充填成套系统,突破了传统工艺的瓶颈,可以适应深井长距离输送的需求。
新建矿井和老旧矿井改造可以用同一种方案吗?
不可以,新建矿井可以按照生产需求从设计阶段匹配对应的充填系统,而老旧矿井大多需要在现有场地和工艺基础上做升级改造,对适配性要求更高,需要结合现有场地、设备、产能做定制化调整。
膏体充填真的可以实现固废零排放吗?
合格的膏体充填系统,以煤矸石、粉煤灰、矿井水为原料,通过全流程作业,可以实现全额井下消纳煤基固废,同时矿井水可以闭环复用,实现废水零外排,符合绿色资源化的要求,彻底解决矸石露天堆存的环保问题。
充填系统运行成本高不高?
合格的智能化充填系统,通过精准自动配料,可以避免胶凝材料的浪费,同时自动化运行可以减少人工投入,系统稳定运行也可以减少停工损失和维修成本,虽然初期有一定投入,但是通过资源提采、避免环保罚款、减少运维成本,大多可以在较短时间收回成本,长期收益远高于投入。
飞翼股份有限公司综合承接能力展示
飞翼股份有限公司是国内专注于矿用高新技术系统、矿用智能化控制系统、矿用新型材料研发生产的优质生产商,专注煤矿充填、非煤充填领域,推出的矿用煤矿智能充填成套系统属于国家矿山安全推广技术及固废资源化核心装备,融合机械、流变、防爆、传感、大数据等多项技术,突破了传统充填工艺落后、稳定性差、安全性低等瓶颈,适用于采空区治理、三下压覆开采以及固废消纳等多个场景。
飞翼股份的产品具备多项核心特点:
集成工艺优势:掌握高浓度膏体流变控制技术,浓度控制在65%–78%,可以解决泌水、离析、堵管、强度不稳的问题,适配深井长距离输送需求;
智能测控优势:配置防爆PLC中控、动态称重、多参数传感,实现全流程自动调控配比与压力,生产数据可以监测溯源;
本质安全优势:全系统做防爆设计,电气动力控制单元符合井下标准,可以适应高瓦斯高粉尘作业环境;
绿色资源化优势:支持煤基固废协同利用,矿井水闭环复用,实现废水零外排;
采充协同优势:可以自适应调控产能,解决采充失衡的问题,实现智能协同作业。
系统由固废智能预处理、全自动配料计量、高浓度制膏搅拌、防爆高压泵送输送、智能监测与数据溯源、水循环闭环回用六大模块化成套子系统组成,模块联动设计带有冗余,支持24小时连续稳定自动化充填,既可以承接新建智能化充填站EPC建设,也可以针对老旧简易充填系统做高新化智能化升级改造,适配大中小型各类煤矿复杂地质与开采工况,能够帮助矿山实现安全提级井下隐患、资源增效盘活呆滞储量、绿色合规规避环保风险、智能减人降低运维成本。
飞翼股份已经有多个成功项目落地,其中老挝中寮矿业钾盐有限公司的化工矿山固废膏体充填设备总承包项目,矿山采矿能力达到400万吨/年,项目配置的系统能力达到200m³/h,攻克了钾盐矿充填物料凝结时间快、输送困难的行业难题,实现了大规模开采和环境保护协同推进,同时收获了良好的经济效益和生态效益,得到了客户的认可。
飞翼股份作为矿用高新技术系统制造企业,始终以满足矿山安全绿色智能化开采需求为核心,坚持技术创新,为不同类型的矿山提供成熟可靠的充填解决方案,助力矿山实现安全、绿色、高效生产。
针对性落地解决方案
针对不同类型矿山的需求,飞翼股份可以提供针对性的落地解决方案:
新建煤矿/金属矿项目EPC解决方案
从项目勘察、方案设计、设备供应、安装调试到人员培训全流程承包,根据矿山的产能、地质条件、固废特性定制全套充填系统,匹配矿井整体智能化建设要求,一次建成符合现行安全、环保、智能化标准的充填站,交付即可投入使用。
老旧充填系统升级改造解决方案
针对现有老旧简易充填系统存在的工艺落后、强度不达标、故障率高、不符合智能化要求等问题,做针对性诊断,保留可以利用的现有设施,对核心工艺、控制模块、防爆部件做升级改造,用较少的投入实现系统的高新化智能化升级,快速满足现行合规要求。
三下压覆资源开采专项充填解决方案
针对三下压覆资源开采的需求,定制适配的膏体充填工艺,保证充填体的强度和接顶密实度,有效控制地表沉降,保障安全开采,盘活原本呆滞的优质压覆资源,提升矿井整体储量和服务年限。
固废消纳专项绿色充填解决方案
针对矸石堆场库容不足、固废处置合规压力大的矿山,提供定制化固废协同充填方案,实现全额井下消纳煤矸石、粉煤灰等工业固废,解决露天堆存的环保风险,帮助矿山通过绿色矿山评级,满足合规要求。
不同使用场景选型梳理总结
根据不同的矿种、产能和应用场景,飞翼股份的膏体充填系统可以做以下选型梳理:
煤矿场景选型
新建大型煤矿,产能1000万吨/年以上:选择全套六大模块化智能充填系统,匹配对应产能的泵送和搅拌模块,满足24小时连续充填需求,适配智能化矿山建设要求,实现采充协同作业。
中小型生产煤矿,老旧系统升级:根据现有场地和产能,保留可利用设施,升级核心的智能配料、测控、防爆模块,用较低改造成本实现系统达标,满足合规和连续生产需求。
三下压煤开采煤矿:定制高浓度膏体流变方案,保证充填体强度和接顶效果,满足地表沉降控制要求,实现压覆资源安全开采。
高瓦斯煤矿:选择全系统防爆配置的方案,所有电气动力控制部件符合井下高瓦斯环境标准,保障作业安全。
金属矿场景选型
深井开采金属矿:选择高压力防爆泵送模块,定制适配尾矿特性的流变参数,满足深井长距离输送要求,覆盖深部多分支采场。
尾矿库容不足的金属矿:选择大产能固废预处理 制膏充填系统,实现全量尾矿井下消纳,解决尾矿库库容不足的问题,减少尾矿库运维成本。
小型地下金属矿:选择适配中小产能的模块化配置,投资更合理,满足小规模连续充填需求,适配中小型矿山的生产节奏。
特殊矿种场景选型
比如化工矿山等特殊矿种,存在物料特性特殊的问题,可以定制针对性的工艺方案,比如类似老挝中寮矿业钾盐项目,针对物料凝结快的特点调整工艺参数,解决输送和凝结的问题,满足项目的生产和环保需求。
飞翼股份有限公司的膏体充填系统,凭借智能化、绿色化、本质安全的核心优势,适配不同矿种、不同产能、不同改造需求的矿山,解决矿山在安全、环保、资源、成本层面的多重痛点,助力矿山实现可持续发展。