煤礦井下煤矸石處理技術(shù)探析

陳建剛

摘 要：鑒于一般開采將矸石堆積在地面而導(dǎo)致采掘深陷以及嚴(yán)重環(huán)境問題的情況，文章提出了一種矸石不出井直接在井下充填的潔凈式采掘新技術(shù)方式，這樣不但能夠使矸石山消除，而且降低采掘沉陷率，有著理想的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益，能夠促進(jìn)煤礦的穩(wěn)定與健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤礦;煤矸石;處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.073

1 煤礦井下吸收矸石的可行性

對(duì)于一個(gè)生產(chǎn)正常的礦井而言，其掘進(jìn)產(chǎn)矸量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于回采工作面形成的采空空間。某煤礦根據(jù)年回采40萬(wàn)噸的產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算，其回采形成的采空空間是28——29萬(wàn)立方米的體積。根據(jù)每年12000米的掘進(jìn)進(jìn)尺，是0.6平方米的平均斷面，結(jié)合往年的分析資料，全部進(jìn)尺中大概40.7%是巖巷進(jìn)尺，半煤巖巷大概為35%，倘若兼顧半煤巖巷，那么分裝的產(chǎn)矸量是6萬(wàn)立方米。如此一來(lái)，因?yàn)槊磕昊夭晒ぷ髅鎸?dǎo)致的采空空間是掘進(jìn)工作面產(chǎn)矸體積的大概5倍。根據(jù)上面的探究對(duì)比能夠明確的是，正常生產(chǎn)過程中的煤礦礦井具備吸收矸石的能力。在有效處理采充關(guān)系、開采方式科學(xué)、工藝流程正確的基礎(chǔ)上，應(yīng)用矸石采空區(qū)充填潔凈采掘技術(shù)是能夠?qū)嵤┑摹?/p>

2 煤礦井下掘進(jìn)矸石的采空區(qū)充填工藝技術(shù)

2.1 工藝過程

以充填矸石的回采工作面跟一般的機(jī)組工作面具備一致的支護(hù)方式，充填矸石的工藝處理技術(shù)是：在側(cè)卸礦車中裝入采掘的矸石，結(jié)合提升輸送，向采區(qū)中較近的采煤工作面上巷輸送，在工作面采空區(qū)專門輸送矸石的輸送機(jī)中卸入，再結(jié)合自重滑入專門輸矸的輸送機(jī)，輸送機(jī)的輸送是間歇性的，在矸石裝滿輸送機(jī)的情況下輸送機(jī)停止，兩人卸下矸石且向采空區(qū)充入。每填充一個(gè)柱長(zhǎng)度需要翻一頂子，且從下至上逐步充填滿，以使一個(gè)充填循環(huán)完成。通常來(lái)講，四六排帶帽點(diǎn)柱是工作面應(yīng)用的支護(hù)方式。在割煤以及充填一個(gè)同時(shí)進(jìn)行的循環(huán)之后挪動(dòng)矸石輸送機(jī)。因?yàn)椴煽諈^(qū)充填的全部是矸石，這使上面巖層下沉與移動(dòng)的現(xiàn)象減少，輸送的時(shí)候不便于管理采場(chǎng)頂板，然而使地下回采工作的安全系數(shù)大大提升。

2.2 輸送和充填矸石

充填的目的是為了吸收掘進(jìn)矸石，也就是在采空區(qū)充入矸石，這跟管理采空區(qū)頂板不存在關(guān)系。如此一來(lái)，務(wù)必需要在距離掘進(jìn)工作面（尤其是在便于輸送的地塊或巖石掘進(jìn)工作面），專門設(shè)置若干回采工作面來(lái)充填采空區(qū)矸石?；夭傻哪康氖菫榱酥圃祉肥涮畹目臻g，回采僅僅是充填矸石的輔助環(huán)節(jié)，采出的煤也僅僅屬于充填矸石的副產(chǎn)品。對(duì)如此的充填工作而言，只需要將一臺(tái)輸送機(jī)設(shè)置在工作面，從而在采煤的情況下輸送煤炭，而在充填的情況下輸送矸石。對(duì)于具備頂板管理特性的充填或采煤為主導(dǎo)的充填而言，回采工作面輸送機(jī)的狀態(tài)是不間斷運(yùn)行的，難以顧及輸送矸石的問題，因此在正常回采的工作面確保采空區(qū)充填矸石的輸送矸石事宜，務(wù)必設(shè)置一臺(tái)專門輸送矸石的裝置。

2.3 處理采充關(guān)系

因?yàn)樵诓煽諈^(qū)充填很多的矸石，所以基于如此前提條件下的工作面頂板管理需要應(yīng)用充填法。然而，因?yàn)槌涮铐肥淖饔迷谟谖蘸芏嗟捻肥⒎沁M(jìn)行頂板管理，所以在不為了管理頂板工作面的情況下，務(wù)必注重回采工作，也就是確保順利回采的情況下，以充填為輔，確保充采的協(xié)調(diào)性。結(jié)合此標(biāo)準(zhǔn)，處理采空區(qū)需要碼多道石墻條帶，以充填作為主導(dǎo)，在回采速度快和矸石量少的情況下，結(jié)合頂板的現(xiàn)狀管理傾斜問題，即每間隔8——20米碼4——6米的一些石墻。二在回采工作速度慢、矸石量大的情況下，不但要碼石墻，而且需要充填石墻空，從而確保協(xié)調(diào)地進(jìn)行采充工作。

3 煤礦井下掘進(jìn)矸石的采空區(qū)充填工藝技術(shù)的應(yīng)用效果

一是以矸石充填于煤礦井下全部采空區(qū)的情況下，能夠有效地處理地面矸石占地、污染環(huán)境、占林、占山等導(dǎo)致的一系列問題。二是減少了人員、輸送矸石、提升矸石環(huán)節(jié)，從而使輸送矸石的工作量與設(shè)備大大減少。三是回采之后有效地控制頂板，這有助于制造無(wú)煤柱護(hù)巷。四是因?yàn)樾枰畛浜芏囗肥煽?，所以這對(duì)回采工作面頂板進(jìn)行了有效控制，不僅使工作面安全系數(shù)大大提升，還避免了因?yàn)椴煽彰奥鋵?dǎo)致的地表塌陷，這屬于一種非常理想的三下采煤頂板管理措施。五是由于缺少其它充填方式那樣的工藝過程以及復(fù)雜環(huán)節(jié)，也使向地面輸送矸石和翻矸石的情況減少，以及很少將矸石堆積于地面，所以能夠很好地保護(hù)地面建筑物。

4 煤礦井下掘進(jìn)矸石的采空區(qū)充填工藝技術(shù)應(yīng)用的注意問題

一是務(wù)必合理地配置采充工作者，避免工作者出勤率低導(dǎo)致的輕充重采，導(dǎo)致僅采不充或充填延后，這樣會(huì)導(dǎo)致采空區(qū)的冒落與下沉，從而對(duì)回采工作面的順利開展形成阻礙，并且將安全隱患留給后續(xù)的充填工作者。二是因?yàn)椴沙溥M(jìn)行平行作業(yè)，導(dǎo)致工作場(chǎng)越來(lái)越小、工作者增多、環(huán)節(jié)增加、工序增多，所以會(huì)從一定程度上增加一系列的不安全因素。為此，對(duì)于采充平行作業(yè)的工作面，務(wù)必注重一系列紀(jì)律制度和安全教育制度的嚴(yán)格化管理，認(rèn)真、規(guī)范地根據(jù)勞動(dòng)組織、勞動(dòng)程序、勞動(dòng)圖表開展作業(yè)。三是在輸矸充填的輸矸和翻研的時(shí)候，非常多的巖塵必然會(huì)形成，因此務(wù)必對(duì)輸送、轉(zhuǎn)載形成的巖塵進(jìn)行灑水和噴霧等降塵措施。四是為了避免充填含煤量大的矸石，在具備適宜條件的情況下會(huì)出現(xiàn)采空區(qū)矸石含有的煤自燃的現(xiàn)象，因此務(wù)必很好地控制進(jìn)入的采煤巖車，在掘進(jìn)工作面分裝煤巖。五是掘進(jìn)矸石采空區(qū)充填工藝，盡管使回采工作面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和工作面組織生產(chǎn)的難度系數(shù)增加，為了不制約煤礦井下的順利生產(chǎn)，也能夠?qū)ｉT通過矸石對(duì)工作面進(jìn)行充填，掘進(jìn)矸石采區(qū)處理有著理想的經(jīng)濟(jì)效益以及巨大優(yōu)勢(shì)，為此，在具備適宜條件的采區(qū)或礦區(qū)開展工業(yè)性實(shí)驗(yàn)也十分關(guān)鍵。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采充平行作業(yè)工作面，充填用矸是從采煤工作面進(jìn)入的，在工作面又設(shè)了專門運(yùn)矸輸送機(jī)，因此采煤上巷和采煤工作面的管理就必須做到按部就班、尤為精細(xì)、組織尤為嚴(yán)格，最好在交接班時(shí)候進(jìn)入料車，防止對(duì)順利運(yùn)行的輸矸工作形成影響。如果這種技術(shù)能在全國(guó)推廣，將是我國(guó)煤炭行業(yè)的一次革新，并為企業(yè)、社會(huì)和國(guó)家?guī)?lái)巨大的回報(bào)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]金同魯.實(shí)用土力學(xué)及地基處理實(shí)例[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1993.

[2]繆協(xié)興，張吉雄.井下煤矸分離與綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，39（08）.