羅廷義

【摘 要】隨著煤礦開采年限延長，儲量逐年減少，相應(yīng)的環(huán)境問題凸顯：地面塌陷、地裂縫以及由此引發(fā)居民房屋破壞，由于地裂縫導(dǎo)通采空區(qū)，建筑物破壞、矸石堆積占地，地下水水位下降等。因此減少煤炭開采對生態(tài)環(huán)境的破壞，實現(xiàn)綠色開采顯得日益重要。本文對彝良縣文家溝煤礦矸石充填方案進行了分析，確定了矸石充填的工藝流程，并對矸石充填的關(guān)鍵步驟以及輸送機設(shè)備性能進行了詳細闡述。彝良縣文家溝煤礦利用井下矸石做為充填體，力圖解決保護生態(tài)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的需要，矸石不升井，防止在地面堆積造成環(huán)境污染，改善井下矸石提升造成的礦井輔助運輸緊張，形成了彝良縣文家溝煤礦充填開采新模式，取得了良好成效，對本縣區(qū)其他礦井實現(xiàn)綠色開采具有借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】矸石充填;充填設(shè)備;工藝流程

緒 論

煤矸石是煤礦排放量最大的工業(yè)固體廢棄物，隨著煤炭需求量逐年增加，煤矸石排放量也在不斷增長，已經(jīng)成為影響煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一大難題。文家溝煤礦工業(yè)廣場選址受河流和大山的制約，無法滿足儲煤和堆矸石，目前的煤礦生產(chǎn)條件， 煤炭開采過程中的矸石排放量大約為原煤的10%～20%;每年累計堆放的煤矸石約4萬噸以上，占用大量土地。積極發(fā)展煤矸石綜合利用處理，是節(jié)約土地、保護環(huán)境、發(fā)展礦區(qū)循環(huán)經(jīng)濟、建設(shè)綠色礦山的重大舉措。積極推廣煤矸石復(fù)墾及回填礦井采空區(qū)技術(shù)，走礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色礦業(yè)之路，率先實現(xiàn)“低開采、高利用、低廢棄”集約化經(jīng)營的行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標，建設(shè)綠色煤炭工業(yè)體系。本文就煤礦如何實現(xiàn)綠色開采以及矸石充填設(shè)備在綠色開采技術(shù)中的應(yīng)用進行分析，并提出建議。

1、礦區(qū)概況

文家溝煤礦位于彝良縣城北東59°方向，直距約56km處，行政區(qū)劃屬彝良縣牛街鎮(zhèn)。礦區(qū)位于廟壩向斜南翼東段，礦區(qū)為二疊系上統(tǒng)宣威組煤系地層（P2x），走向北東，傾向北西的單斜構(gòu)造，傾角40～59°。礦井范圍內(nèi)構(gòu)造比較簡單，沒有發(fā)現(xiàn)地層褶曲構(gòu)造情況，以及較大落差的斷層。受向斜的影響，節(jié)理裂隙發(fā)育。采煤方法為走向長壁分段密集支柱采煤法后退式開采，普通機械化開采工藝，矸石充填法處理采空區(qū)。

2、開采技術(shù)體系

從廣義資源的角度講，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用。

煤礦綠色開采以及相應(yīng)的開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認識和對待煤、矸石、水等一切可以利用的各種資源?；境霭l(fā)點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響，目標是取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。針對煤礦中地表塌陷、地下水位下降、矸石排放，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：

1）水資源保護-形成“保水開采”技術(shù);

2）地表與建筑物保護-形成充填與條帶開采技術(shù);

3）減少矸石排放—綜合利用技術(shù)

總之，綠色開采的內(nèi)涵是減少采煤對環(huán)境的破壞，形成一種使資源與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的開采技術(shù)。首先要改革開采技術(shù)，減輕對水土的破壞和地表的擾動，減少廢棄物排放，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。其中，通過礦山廢棄物的資源化利用矸石回填，實現(xiàn)巖層控制，減少對水土破壞和地表擾動，達到保護地面建筑物的目的，實現(xiàn)開采技術(shù)改革。

3、文家溝煤礦井下矸石充填的必要性

（1）井下矸石充填減少地面矸石占地，保護自然環(huán)境，具有良好的社會效益。

目前文家溝煤礦每年巖巷總進尺在1000 m左右，半煤巖巷在1500 m左右，半煤巖多就近進入煤流系統(tǒng)，巖巷掘進矸石4萬t/a。目前文家溝煤礦地面矸石山位于礦井工廣西南部，存在許多問題：矸石裝車地點分散，排矸汽車需穿越礦井工廣，矸石大量灑落，嚴重影響該礦衛(wèi)生環(huán)境;征地手續(xù)辦理困難;安全管理薄弱;矸石山已經(jīng)高達25.5 m，且無擴展余地，汽車爬坡運輸已達極限狀態(tài)，影響礦井安全生產(chǎn)。

（2）井下矸石充填減少井下矸石運輸提升量，緩解了礦井輔助運輸緊張狀況。

文家溝煤礦目前以無軌膠輪車運輸為主、軌道運輸、皮帶排矸為輔的輔助運輸形式。無軌膠輪車運輸形式在開采初期距離井底車場較近的一采區(qū)、四采區(qū)發(fā)揮了較好的作用：運輸連續(xù)、機動靈活、方便快捷，對采掘工作面的液壓支架及大型設(shè)備的搬遷運輸效率高，人員占用少，基本實現(xiàn)了井下的連續(xù)、快速、高效的運輸。但是隨著開采范圍的擴大，運距加大，巖石巷道的增加，矸石量增大，以及大量的支護材料和人員運輸?shù)葐栴}，無軌膠輪運輸方式越來越難以滿足礦井大量的、長距離的輔助運輸需要。

所以采取井下矸石充填，可有效解決采區(qū)的就近井下矸石處理，緩解礦井輔助運輸壓力。

（3）井下矸石充填，減少排矸量，降低噸煤成本，提高了礦井經(jīng)濟效益。

目前文家溝煤礦地面排矸方式采用汽車運輸，排矸成本較高，每年的排矸費用約為500多萬元。采區(qū)矸石井下充填處理，可大量減少矸石上井，減少井上、井下矸石運輸費用，提高礦井的經(jīng)濟效益。通過矸石充填可以實現(xiàn)煤矸石不升井，減少運輸費用，減少地面占地和環(huán)境污染;煤矸石充填采空區(qū)實現(xiàn)以矸換煤，可以減少地表下沉，使對土地和建筑物的破壞降到最低，減少賠償費用;煤矸石充填采空區(qū)，減少對頂?shù)装迤茐?，從而減少頂?shù)装逅挠砍?，降低回采工作面水患威脅、提高回采效率、提高煤質(zhì)和降低排水費用;煤矸石充填采空區(qū)，將采空區(qū)底板覆蓋上密實的充填體，減少瓦斯涌出，保證回采快速、安全;煤矸石充填采空區(qū)，將靠近留巷段的采空區(qū)充實，可以保證充填留巷效果，降低留巷費用。從而實現(xiàn)無煤柱開采，提高煤炭資源回收率，減少巷道掘進量，緩解采掘接續(xù)緊張;更有利于分儲分運效能的發(fā)揮，有利于單軌吊系統(tǒng)的運行和徹底消滅井下地軌;成熟、高效的充填技術(shù)可為受水害威脅的后組煤開采打下堅實的基礎(chǔ)。

4、矸石充填工藝流程及設(shè)備應(yīng)用

為了降低充填成本，充分利用廉價、性能優(yōu)良的充填材料煤矸石，文家溝煤礦率先通過對礦井原有開采設(shè)備改造，形成了一套獨立完整的原生矸石充填系統(tǒng)。該系統(tǒng)充填為機械輸送方式，一般采用皮帶機、刮板機運輸矸石，利用拋矸皮帶將矸石拋擲于采空區(qū)，拋矸皮帶對矸石的加速度成噴射狀進入采空區(qū)，提高了充填密實度，減緩了采空區(qū)的下沉速度和下沉量。

4.1.工藝流程

矸石礦車翻車機矸石倉倉底給矸機膠帶輸送機刮板輸送機回采工作面倒開刮板輸送機拋矸皮帶采空區(qū)

即：矸石由礦車運至矸石倉口翻車機翻入矸石倉，通過倉底給矸機裝入膠帶輸送機運輸，經(jīng)轉(zhuǎn)載刮板輸送機運至工作面，經(jīng)過工作面倒開刮板輸送機溜尾卸載至拋矸皮帶，高速運行的拋矸皮帶對矸石加速度后拋入采空區(qū)進行充填。矸石不做任何加工處理，塊度控制在Φ300mm之內(nèi)就可實現(xiàn)原生矸石充填。

4.2.設(shè)備應(yīng)用

設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)：

可伸縮帶式輸機的機頭布置在充填巷道外端，為受料端。充填部布置在充填巷道內(nèi)端，為卸料拋填端。矸石由矸石倉給料機裝載到皮帶機機頭受料處，再由輸送機運至機尾卸載滾筒處，將矸石卸載到布置在充填部前端的拋射皮帶上，由拋射皮帶將矸石拋射到充填巷道。當巷道內(nèi)端迎頭填滿后，充填部向后退移一個步距（500mm）。輸送機的儲帶與自動張緊裝置能將松弛的膠帶自動張緊，使矸石充填設(shè)備繼續(xù)工作。

5、結(jié)語

總之，煤礦井下矸石充填，符合礦井發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，保護生態(tài)環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展的需要，對于維持礦井正常生產(chǎn)、緩解井下輔助運輸壓力，提高經(jīng)濟和社會效益都是十分必要的。

參考文獻：

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[3]曹輝、張佳琳：《煤礦采空區(qū)充填工藝及進展》中國礦大力學(xué)與建筑工程學(xué)院。

（作者單位：云南省昭通市彝良縣煤炭工業(yè)局）