王 磊

（太原理工大學(xué)研究生院，山西 太原 030024）

煤矸石是洗煤作業(yè)中常見的固體廢物，這種物質(zhì)與煤層屬于伴生關(guān)系。但是它煤炭的含量較低，硬度比煤炭強(qiáng)，堆積起來會(huì)造成大面積土地資源浪費(fèi)。

采空區(qū)是一種地下空間，是因?yàn)榈叵碌V產(chǎn)的開采導(dǎo)致巖層發(fā)生碎裂、位移、垮落和覆巖層的彎曲或下沉現(xiàn)象。隨著我國(guó)資源礦產(chǎn)的發(fā)展，煤炭和金屬礦產(chǎn)被大規(guī)模開發(fā)，留下了大量的地下空間。這種地下空間不僅會(huì)對(duì)施工隊(duì)造成施工安全隱患，還對(duì)國(guó)有橋梁建筑使用安全造成隱患。

所以采空區(qū)是處理煤矸石最簡(jiǎn)單也是最價(jià)廉的方法，接下來筆者將基于充填采煤技術(shù)的內(nèi)容和特點(diǎn)，詳細(xì)論述矸石井下充填采煤技術(shù)。

1 充填采煤技術(shù)

充填采礦法可以在來回推進(jìn)的過程中，將充填材料運(yùn)輸?shù)讲煽諈^(qū)，填補(bǔ)這種地下空洞，有了充填體的支撐，地層的穩(wěn)定性上升，工作人員的人身安全也有了保障。

這種新型采煤技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有很多，大致可以分為以下幾點(diǎn)：

（1）能有效地分擔(dān)一部分地表壓力，能改善地表受力不均的情況。受力平衡后，能改善圍巖的位移現(xiàn)象，有利于更好更深地開采礦石，既保證了礦工人員的安全，又保障了國(guó)有建筑的使用安全。

（2）充填采礦法還能得到更高的采礦率，可以最大程度地開發(fā)礦產(chǎn)效益，給礦產(chǎn)企業(yè)帶來更多的利潤(rùn)，促進(jìn)我國(guó)采礦行業(yè)更好更快地發(fā)展。它對(duì)于自然形成的具有傾向性的礦床有很好的開采效果，可以避免礦區(qū)火災(zāi)，礦區(qū)坍塌的狀況。

（3）它的機(jī)械化工作較多，可以高質(zhì)量高效率地開發(fā)礦產(chǎn)。比如：在鑿巖過程中，鑿巖車可以代替炸藥和人力；在運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)時(shí)，可以運(yùn)用礦石鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸?shù)V石。

2 矸石井下充填采煤技術(shù)

接下來筆者以調(diào)查的某個(gè)礦井為例，敘述矸石井下充填采煤技術(shù)的流程。

某煤礦的海拔位于-406m，水平22采區(qū)，井下標(biāo)高-570—533m，地面標(biāo)高+32.4—32.7m，工作面的開采煤層屬于低瓦斯煤層的范疇。

2.1 開采設(shè)備布置

工作面有一臺(tái)SGB—40T型號(hào)的刮板輸送機(jī)，主要用來幫助鋪設(shè)運(yùn)煤，還有一臺(tái)STJ—800型號(hào)的皮帶機(jī)。在切眼安排了兩臺(tái)SGB—40T型號(hào)的刮板輸送機(jī)，在充填區(qū)安排了一部SGB—40T型號(hào)的刮板輸送機(jī)，在材料道上安排了兩臺(tái)運(yùn)矸皮帶機(jī)。

2.2 矸石充填工藝

礦區(qū)經(jīng)過不斷改善充填工藝，按照“以充定采”的原則，將產(chǎn)生的所有矸石全部充填到采空區(qū)中。

采取“見六充三”的管理方式，循環(huán)進(jìn)度定位3m。采煤流程可以總結(jié)為：打眼—安裝炸藥—爆破工作—臨時(shí)維護(hù)—移溜—打柱—安裝機(jī)械設(shè)備—矸石充填—撤回拋矸機(jī)和溜子—回采空區(qū)充填。

（1）對(duì)于這個(gè)礦區(qū)的充填段來說，只存在π型支護(hù)的鋼梁。工作面方面有三硐支護(hù)，對(duì)于單體液壓支柱來說，將配合金屬鉸接共同頂梁，這就是在矸石井下采煤技術(shù)中基本的一柱一梁方式。對(duì)于采空區(qū)充填區(qū)三硐來說，采用的是一梁四柱的方式，3.0mπ型的支護(hù)鋼梁配合單體液壓支柱。

（2）充填之前將充填區(qū)的排數(shù)向煤幫和老塘方向移動(dòng)，使最后兩三排支柱的寬度，達(dá)到安裝拋矸機(jī)和左右調(diào)整拋矸機(jī)的要求。

（3）將充填段的老塘側(cè)摘除掉，將老糖側(cè)用來掛切頂排支柱和禿頭支柱。最后一排的支柱用來支設(shè)最后三、四排支柱之間，一般情況下最后一排的支柱就是切頂排支柱。設(shè)置完畢后，將最后三、四排支柱之間的支設(shè)支柱作為戧柱來運(yùn)用。將最后的第二排支柱設(shè)置在最外面的那根鉸接頂梁上，此支柱就是備用支柱。

（4）在充填作業(yè)之前，需要將切頂排上用作掛笆的禿頭支柱，放到π型支護(hù)鋼梁的最后一排支柱的位置，并且掛笆的禿頭支柱位置要和最后一排支柱的位置平齊。沿傾斜方向間距固定在700mm左右，插放穩(wěn)定，用作吊掛擋矸簾。

2.3 頂板管理

在工作面上，當(dāng)最小的控頂距設(shè)置為3.2m時(shí)，工作面上的三排鉸接頂梁使用一柱一梁結(jié)構(gòu)，將棚距定為700mm。對(duì)于3.2mπ型的支護(hù)鋼梁來說，使用一梁四柱的結(jié)構(gòu)，棚距也是700mm。在套棚作業(yè)時(shí)，將3.2mπ型的支護(hù)鋼梁放置在靠近上方一棚鉸接頂梁的位置，間距設(shè)定為200mm。

在工作面處于采煤作業(yè)期間，對(duì)采空區(qū)的充填施工需要使用π型的支護(hù)鋼梁配合頂板支撐，π型的支護(hù)鋼梁棚的距離定為700mm時(shí)，支護(hù)鋼梁的支撐強(qiáng)度才能滿足要求。這時(shí)可以撤掉靠近老糖側(cè)的棚鉸接頂梁，對(duì)于穩(wěn)定性良好的π型支護(hù)鋼梁來說，可以不需要戧柱。

3 結(jié)束語

我國(guó)的煤炭資源豐富，煤炭行業(yè)是國(guó)有企業(yè)中的基礎(chǔ)行業(yè)，而采煤技術(shù)對(duì)煤炭行業(yè)的影響很大，它決定了國(guó)有煤炭的產(chǎn)量。充填采煤技術(shù)是一種新型技術(shù)，我國(guó)對(duì)此技術(shù)的研究和普及，相比起西方發(fā)達(dá)國(guó)家來說，都屬于起步較晚的。在全球所有國(guó)家中，我國(guó)充填采礦法的使用比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯、日本這些國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。

矸石井下采煤技術(shù)是一種較為經(jīng)濟(jì)的充填采煤技術(shù)，它滿足了填補(bǔ)地下采空區(qū)、分擔(dān)承載力的技術(shù)要求，還提高了土地資源使用效率。所以在筆者看來，矸石井下充填采煤技術(shù)應(yīng)當(dāng)加大普及力度。本文詳細(xì)論述了充填采煤技術(shù)的內(nèi)容特點(diǎn)和矸石井下充填采煤技術(shù)的具體施工流程，希望能對(duì)矸石井下充填采煤技術(shù)的研究發(fā)展有所幫助。

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