A novel clean mining technology involving the underground disposal of waste rock in coal mines

Wei, Z.; Peng, L.; Dong-Sheng, Z.; Zhi, Y.

doi:10.24425/118887

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

A novel clean mining technology involving the underground disposal of waste rock in coal mines

Autorzy

Wei Z. , Peng L. , Dong-Sheng Z. , Zhi Y.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.24425/118887

Warianty tytułu

Nowatorska czysta metoda wydobycia obejmująca podziemną likwidację skał odpadowych w kopalniach węgla

Języki publikacji

Abstrakty

Coal enterprises are continually working to develop clean mining technology in order to maintain sustainable development, especially under the background of structural reform of China’s coal industry supply side. Within this field, leaving waste rock underground in coal mines is a major area of interest for clean mining of coal resources. In order to address the root cause of problems with waste rock treatment and produce an environmentally friendly coal mining operation, this study begins from the mining technical conditions of Gaozhuang Coal Mine, analyzes the main source of underground waste rock, and puts forward the methods of “filling underground abandoned zone” and “acting as main aggregate of concrete” based on different output locations and subsequent functions of the waste rock. A centralized sorting system of waste rock has been established, which has effectively eased the mine hoisting capacity limitations. On this basis, through utilizing waste rock as the main aggregate of concrete, a novel technology of gob-side entry driving with preset packwall has been developed. This novel technology improves the recycling rate of coal resources, solves the problem of waste rock disposal, makes clean mining possible, and achieves great economic and social benefits. At the same time, these research results have provided theoretical guidance about clean mining technology for other coal mines.

W przedsiębiorstwach górnictwa węglowego wciąż trwają prace nad opracowaniem czystej technologii i metod wydobycia, z poszanowaniem zasad zrównoważonego rozwoju, szczególnie zaś w kontekście restrukturyzacji chińskiego rynku dostawców węgla. Pozostawianie w kopalniach podziemnych skał odpadowych jest poważnym zagadnieniem w aspekcie czystych technologii wydobycia surowców mineralnych. Wychodząc w rozważaniach od podstawowych przyczyn i problemów związanych z gospodarką odpadami i dążeniem do opracowania metod wydobycia bardziej przyjaznych dla środowiska, w pierwszej części artykułu omówiono warunki górnicze i techniczne dla wydobycia w kopalni węgla Gaozhuang, przeanalizowano główne źródła powstawania odpadów skalnych pod ziemią i zaproponowano metodę polegającą na wypełnianiu pustek w podziemnych zrobach, z wykorzystaniem skał odpadowych jako głównego składnika agregatu do produkcji betonu. Przeanalizowano także ilości pozyskiwanych skał w zależności od lokalizacji w obrębie kopalni oraz przewidywane wykorzystanie skał odpadowych. Ustanowiono scentralizowany system sortowania skał odpadowych, tak by zapewnić ich efektywne przemieszczenie uwzględniając ograniczenia związane z wydajnością urządzeń wyciągowych. Na tej podstawie, poprzez wykorzystanie skał odpadowych jako głównego składnika agregatu dla betonu, opracowano nowatorską technologię prowadzenia chodnika w zrobach z pasem podsadzkowym. Ta nowoczesna technologia zwiększa zakres możliwości ponownego wykorzystanie zasobów, rozwiązuje problem utylizacji skał odpadowych umożliwiając czyste wydobycie, dając w efekcie znaczne korzyści finansowe i społeczne. Ponadto, wyniki badań dostarczyły danych do opracowania teoretycznych wytycznych do opracowania czystej metody wydobycia do wykorzystania także w innych kopalniach węgla.

Słowa kluczowe

clean mining technology underground disposal of waste rock centralized sorting system gob-side entry driving with preset packwall gob-side entry no-pillar filling mining

czyste metody wydobycia podziemna likwidacja skał odpadowych scentralizowany system sortowania prowadzenie chodnika w zrobach z pasem podsadzkowym wypełnianie pustek poza filarami

Wydawca

Instytut Mechaniki Górotworu PAN

Czasopismo

Archives of Mining Sciences

Rocznik

2018

Tom

Vol. 63, no. 1

Strony

83--98

Opis fizyczny

Bibliogr. 34 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Wei Z.

IOT Perception Mine Research Center, National and Local Joint Engineering Laboratory of Internet Application Technology on Mine, China University of Mining & Technology, 221008, Xuzhou, China

autor

Peng L.

School of Mines, China University of Mining & Technology, 221116, Xuzhou, China

autor

Dong-Sheng Z.

dshzhang123@cumt.edu.cn

State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining, China University of Mining & Technology, 221116, Xuzhou, China

autor

Zhi Y.

School of Mines, China University of Mining & Technology, 221116, Xuzhou, China

Bibliografia

[1] Bell F.G., Bullock S.E.T., Hälbich T.F.J., et al., 2001. Environmental impacts associated with an abandoned mine in the Witbank Coalfield, South Africa. International Journal of Coal Geology, 45, 2-3, 195-216.
[2] Bian Z.F., Dong J.H., Lei S.G., et al., 2009. The impact of disposal and treatment of coal mining wastes on environment and farmland. Environmental Geology, 58, 3, 625-634.
[3] Bian Z.F., Inyang H.I., Daniels J.L., et al., 2010. Environmental issues from coal mining and their solutions. Mining Science and Technology (China), 20, 2, 215-223.
[4] Bian Z.F., Jin D., Dong J.H., et al., 2007. Discussion on rational ways for coal gangue treatment and utilization. Journal of Mining & Safety Engineering, 24, 2, 132-136.
[5] Chen W.Y., Xu, R.N., 2010. Clean coal technology development in China. Energy policy, 38, 5, 2123-2130.
[6] Dong Q., Liu D.Y., Zhu Z.W., et al., 2007. Cause analysis of Hujiagou coal wastes landslide in Nantong mining district of Wansheng, Chongqing. Journal of China Coal Society, 32, 6, 586-591.
[7] Fan K.G., Liang H.G., Ma C.S., et al., 2014. Non-harmonious deformation controlling of gob-side entry in thin coal seam under dynamic pressure. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 6, 3, 269-274.
[8] Franks D.M., Boger D.V., Côte C.M., et al., 2011. Sustainable development principles for the disposal of mining and mineral processing wastes. Resources Policy, 36, 2, 114-122.
[9] Goswami S., 2013. Need for clean coal mining in India. Environmental Research, Engineering and Management, 4, 66, 79-84.
[10] Hilson G., 2003. Defining “cleaner production” and “pollution prevention” in the mining context. Minerals Engineering, 16, 4, p. 305-321.
[11] Jiang X., Lu W.X., Zhao H.Q., et al., 2014. Potential ecological risk assessment and prediction of soil heavy-metal pollution around coal gangue dump. Natural Hazards and Earth System Sciences, 14, 6, 1599-1610.
[12] Kuenzer C., Zhang J.Z., Tetzlaff A., et al., 2007. Uncontrolled coal fires and their environmental impacts: Investigating two arid mining regions in north-central China. Applied Geography, 27, 1, 42-62.
[13] Li D.X., Song X.Y., Gong C.C., et al., 2006. Research on cementitious behavior and mechanism of pozzolanic cement with coal gangue. Cement and Concrete Research, 36, 9, 1752-1759.
[14] Li N., Han B.Q., 2006. Chinese research into utilisation of coal waste in ceramics, refractories and cements. Advances in Applied Ceramics, 105, 1, 64-68.
[15] Liu H.B., Liu Z.L., 2010. Recycling utilization patterns of coal mining waste in China. Resources, Conservation and Recycling, 54, 12, 1331-1340.
[16] Liu S.Y., Liu W., Hua J.L., et al., 2010. Research on ecological restoration of disposal hill in mine area. Energy Environmental Protection, 24, 3, 38-40.
[17] Mishra V.K., Upadhyaya A.R., Pandey S.K., et al., 2008. Heavy metal pollution induced due to coal mining effluent on surrounding aquatic ecosystem and its management through naturally occurring aquatic macrophytes. Bioresource Technology, 99, 5, 930-936.
[18] Pan R.K., Yu M.G., Lu L.X., 2009. Experimental study on explosive mechanism of spontaneous combustion gangue dump. Journal of Coal Science and Engineering (China), 15, 4, 394-398.
[19] Pu H.J., 2010. Relevant considerations on boosting coal clean production and utilization in China. Energy China, 32, 3, 5-8.
[20] Querol X., Izquierdo M., Monfort E., et al., 2008. Environmental characterization of burnt coal gangue banks at Yangquan, Shanxi Province, China. International Journal of Coal Geology, 75, 2, 93-104.
[21] Song Z.Y., Niu D.X., Xiao X.L., 2017. Focus on the current competitiveness of coal industry in China: Has the depression time gone?. Resources Policy, 51, 1, 172-182.
[22] Szczepanska J., Twardowska I., 1999. Distribution and environmental impact of coal-mining wastes in Upper Silesia, Poland. Environmental Geology, 38, 3, 249-258.
[23] Wang Q., Li R.R., 2016. Journey to burning half of global coal: Trajectory and drivers of China’s coal use. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 58, 1, 341-346.
[24] Wang S.S., Zhou D.Q., Zhou P., et al., 2011. CO2 emissions, energy consumption and economic growth in China: a panel data analysis. Energy Policy, 39, 9, 4870-4875.
[25] Wang W., Gui X.Y., 2001. Coal mining to environmental pollution and clean mining technology of coal. Mining Safety and Environmental Protection, 28, 4, 2-4.
[26] You C.F., Xu X.C., 2010. Coal combustion and its pollution control in China. Energy, 35, 11, 4467-4472.
[27] Yan S., Bai J.B., Wang X.Y., et al., 2013. An innovative approach for gateroad layout in highl y gassy longwall top coal caving. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 59, 1, 33-41.
[28] Zhang D.S., Zhang J.X., Xu J.H., 2004. Pre-driven roadway in fault and underground disposal of associated waste. Journal of China University of Mining & Technology, 33, 2, 178-182.
[29] Zhang J.X., Miao X.X., Guo G.L., et al., 2009. Development status of backfilling technology using raw waste in coal mining. Journal of Mining & Safety Engineering, 26, 4, 395-401.
[30] Zhang W., Zhang D.S., Chen J.B., et al., 2014. Control of surrounding rock deformation for gob-side entry driving in narrow coal pillar of island coalface. Journal of China University of Mining & Technology, 43, 1, 36-42.
[31] Zhang Y., Wan Z.J., Li F.C., et al., 2013. Stability of coal pillar in gob-side entry driving under unstable overlying strata and its coupling support control technique. International Journal of Mining Science and Technology, 23, 2, 193-199.
[32] Zhang Z.B., 2016. The Lightspot analysis of the 13th five-year plan for national economic and social development. Environmental Protection, 44, 5, 25-27.
[33] Zhou C.C., Liu G.J., Wu D., et al., 2014. Mobility behavior and environmental implications of trace elements associated with coal gangue: a case study at the Huainan Coalfield in China. Chemosphere, 95, 1, 193-199.
[34] Zhou Y., Zhao L., 2016. Impact analysis of the implementation of cleaner pr oduction for achieving the low-carbon transition for SMEs in the Inner Mongolian coal industry. Journal of Cleaner Production, 127, 1, 418-424.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-08a6a1a1-03a6-47fe-bd64-d24d722df047