矸石井下充填采煤技術應用探析

郭建強

(汾西礦業(yè)集團中興煤業(yè)有限責任公司, 山西 呂梁 030500)

0 引 言

煤炭資源的開采會對周圍的環(huán)境造成很大破壞，如采煤時產(chǎn)生大量的煤矸石，目前，矸石井下填充采煤技術在采煤后可將矸石廢物隨后進行填充，這種方法能夠很好的保護地質(zhì)環(huán)境，在煤炭綠色開采的發(fā)展中有著重要的作用和意義。

目前，矸石井下充填采煤技術開始在煤礦開采中得到廣泛的應用，不僅可以提高資源的利用效率，還可以確保煤礦開采工作的順利進行。

1 充填采煤技術概述

煤炭開采過程中會產(chǎn)生大量矸石，充填采煤技術的應用能很好的將這些廢棄的矸石類物質(zhì)進行處理，采煤進行時產(chǎn)生的大量空洞將會導致塌方類事故，對采煤區(qū)的地質(zhì)環(huán)境造成嚴重破壞，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來很大的安全隱患，應用充填采煤技術采煤后能夠利用所產(chǎn)生的矸石填充空洞，支撐穩(wěn)定采煤時的地下結構，使采煤人員的安全得到保證。

空洞坍塌情況的發(fā)生主要是因為地表受力不均衡，對空洞進行填充能夠有效地分散地表上受到的各種外力，使其受力均勻，穩(wěn)定地質(zhì)結構，避免采煤時產(chǎn)生的空洞塌陷，使采煤的空間利用率更高，利于采煤向著更于深的方向順利進行。填充采煤技術提高了煤炭開采，機械化程度，減少了人力，保證了采煤的質(zhì)量和安全。

2 矸石井下充填及技術分類及應用要求

2.1 原生矸石綜采架后充填技術

煤炭開采工作中，利用原生矸石綜采架后充填開采技術的時間較短，開采需要特定的設備區(qū)支持，自移式液壓支架和充填刮板的結合能很好的保證作業(yè)時的安全性，可將煤炭開采后產(chǎn)生的矸石轉移到專門進行處理的矸石倉中，在矸石倉中對這些大塊矸石進行粉碎性處理，對小塊矸石通過膠帶式運輸機運輸，將其卸在綜采工作面的地方，對矸石進行最后一步的處理工作，用專業(yè)的填充設備對其進行采空區(qū)域的填充。填充時僅需要很少的工作人員，全程機械化，操作人員只需遠程進行機械控制就能夠?qū)崿F(xiàn)對空洞區(qū)的填充工作，其缺點是無專業(yè)的填充物壓實，造成填充物的密度較低，這種方法對填充密度要求較高較大的空洞進行填充時并不是特別適用。

2.2 高水材料填充技術

這種技術應用簡便，其原理是使用一種凝結性很高的高水速凝固材料，將具有一定比例的水進行快速凝結，形成一種強度較高的固態(tài)物質(zhì)。這種固態(tài)物質(zhì)材料主要由高鋁水泥、石灰、石膏和各種凝結劑類組成，在噴灑后，短時間內(nèi)就能夠達到一定硬度，由于材料成分中凝結劑類物質(zhì)占據(jù)的比例相對較高，凝結速度非常快，可以避免由于凝結速度慢而導致的各種問題。由于其快速的凝結性，需要對原材料進行分別加料，根據(jù)組成成分的性質(zhì)將材料分成兩種，保證此兩種物質(zhì)并不具有很快凝結的性質(zhì)，可以通過管道分別將這兩種物質(zhì)運送到距離工作面較近的一個混合池中，在混合池中充分混合后快速將其倒入工作面，進行充分填充后等待凝結，這個期間盡量不要讓凝結劑晃動，這樣凝結效果更好。應用這種技術進行空洞填充時，其材料中含水量非常大，材料來源較為經(jīng)濟，非常適用于一些大型的空洞填充。凝結后所形成的凝結物非常堅固。其缺點是抵抗風化能力弱，在高溫時其穩(wěn)定性會明顯降低，這種技術的應用還需要進一步研究和提升。

2.3 綜合性機械化固體填充采煤技術

煤炭填充開采難度大，對采煤的效果影響也很大，全新的機械化固體填充采煤技術能夠?qū)崿F(xiàn)采煤和填充同時進行，大大提升整體采煤的效率。利用這種技術進行填充時，填充材料主要是采煤中產(chǎn)生的各種廢料，例如矸石、粉煤灰和黃土等。工作中，將舊設備進行簡單的改裝利用，前方是采煤裝置,后方是對采煤空洞區(qū)的填充裝置，整套設備最關鍵的是充填采煤液壓支架，能起到?jīng)Q定性的作用，可使填充物質(zhì)更加堅固。工作時，利用機械將需要填充的物質(zhì)運輸?shù)讲煽諈^(qū)中，將其放置在較為合理的位置上，然后在采煤的過程中進行填充。這種技術對于資源的利用率有很大提升，同時還能夠達到保護環(huán)境的效果，對采空區(qū)的填充效果也較好，對于一些較為危險物質(zhì)的控制也較好，能夠很好的保證采煤工作的安全。

3 矸石井下充填采煤技術施工流程要點

矸石井下充填采煤技術施工時，必須按照施工步驟進行，首先要布置煤炭開采設備，組裝各種設備并運送到相應的工作區(qū)域，設備的布置完好后，應當遵循“以沖定采”的施工原則進行煤炭開采和填充工序，以保證采煤時產(chǎn)生的各種廢料能夠完全的填充到采煤產(chǎn)生的空洞區(qū)中。

采煤一般采用爆破式方法，在已設置好的位置上放置炸藥，爆破后應對爆破區(qū)進行維護，使爆破區(qū)能夠處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，然后進行煤炭開采和矸石填充，安裝相應的設備包括移溜、打柱等工序，在進行填充前，打柱工作能對工作區(qū)的安全有著很好的保證，兩個柱之間的距離要達到相應的要求，準確度要高，還要設置一些備用支柱，以便在需要時立即投入使用，保證工作區(qū)域的安全。

矸石進行填充之前，應綜合分析各種填充技術，選擇最為合適的一種，這樣才能保證最好的填充效果。填充工作結束后，要對原本安裝的一些拋矸機和溜子等進行拆除和撤回，以備重新利用，最后對于采空區(qū)進行回充填工作，保證填充效果能夠達到要求。

4 結束語

我國是煤炭開采大國，煤炭開采在我國經(jīng)濟中占有非常重要的作用。充填采煤技術是近年發(fā)展起來的一項新型的采煤技術，通過對矸石井下充填采煤技術的應用探析，總結了實際應用中存在的問題及存在的差距，可以加快創(chuàng)新研發(fā)，使這項技術在我國采煤業(yè)未來發(fā)展中發(fā)揮更大的作用，為提高采煤業(yè)的質(zhì)量、安全及環(huán)境保護帶來更大的發(fā)展空間。

參考文獻:

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