煤礦井下煤矸石處理技術探析

陳建剛

摘 要：鑒于一般開采將矸石堆積在地面而導致采掘深陷以及嚴重環境問題的情況，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，有著理想的經濟效益、環境效益、社會效益，能夠促進煤礦的穩定與健康發展。

關鍵詞：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

對于一個生產正常的礦井而言，其掘進產矸量要遠遠小于回采工作面形成的采空空間。某煤礦根據年回采40萬噸的產量進行計算，其回采形成的采空空間是28——29萬立方米的體積。根據每年12000米的掘進進尺，是0.6平方米的平均斷面，結合往年的分析資料，全部進尺中大概40.7%是巖巷進尺，半煤巖巷大概為35%，倘若兼顧半煤巖巷，那么分裝的產矸量是6萬立方米。如此一來，因為每年回采工作面導致的采空空間是掘進工作面產矸體積的大概5倍。根據上面的探究對比能夠明確的是，正常生產過程中的煤礦礦井具備吸收矸石的能力。在有效處理采充關系、開采方式科學、工藝流程正確的基礎上，應用矸石采空區充填潔凈采掘技術是能夠實施的。

2 煤礦井下掘進矸石的采空區充填工藝技術

2.1 工藝過程

以充填矸石的回采工作面跟一般的機組工作面具備一致的支護方式，充填矸石的工藝處理技術是：在側卸礦車中裝入采掘的矸石，結合提升輸送，向采區中較近的采煤工作面上巷輸送，在工作面采空區專門輸送矸石的輸送機中卸入，再結合自重滑入專門輸矸的輸送機，輸送機的輸送是間歇性的，在矸石裝滿輸送機的情況下輸送機停止，兩人卸下矸石且向采空區充入。每填充一個柱長度需要翻一頂子，且從下至上逐步充填滿，以使一個充填循環完成。通常來講，四六排帶帽點柱是工作面應用的支護方式。在割煤以及充填一個同時進行的循環之后挪動矸石輸送機。因為采空區充填的全部是矸石，這使上面巖層下沉與移動的現象減少，輸送的時候不便于管理采場頂板，然而使地下回采工作的安全系數大大提升。

2.2 輸送和充填矸石

充填的目的是為了吸收掘進矸石，也就是在采空區充入矸石，這跟管理采空區頂板不存在關系。如此一來，務必需要在距離掘進工作面（尤其是在便于輸送的地塊或巖石掘進工作面），專門設置若干回采工作面來充填采空區矸石。回采的目的是為了制造矸石充填的空間，回采僅僅是充填矸石的輔助環節，采出的煤也僅僅屬于充填矸石的副產品。對如此的充填工作而言，只需要將一臺輸送機設置在工作面，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。對于具備頂板管理特性的充填或采煤為主導的充填而言，回采工作面輸送機的狀態是不間斷運行的，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充填矸石的輸送矸石事宜，務必設置一臺專門輸送矸石的裝置。

2.3 處理采充關系

因為在采空區充填很多的矸石，所以基于如此前提條件下的工作面頂板管理需要應用充填法。然而，因為充填矸石的作用在于吸收很多的矸石而并非進行頂板管理，所以在不為了管理頂板工作面的情況下，務必注重回采工作，也就是確保順利回采的情況下，以充填為輔，確保充采的協調性。結合此標準，處理采空區需要碼多道石墻條帶，以充填作為主導，在回采速度快和矸石量少的情況下，結合頂板的現狀管理傾斜問題，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，從而確保協調地進行采充工作。

3 煤礦井下掘進矸石的采空區充填工藝技術的應用效果

一是以矸石充填于煤礦井下全部采空區的情況下，能夠有效地處理地面矸石占地、污染環境、占林、占山等導致的一系列問題。二是減少了人員、輸送矸石、提升矸石環節，從而使輸送矸石的工作量與設備大大減少。三是回采之后有效地控制頂板，這有助于制造無煤柱護巷。四是因為需要填充很多矸石采空，所以這對回采工作面頂板進行了有效控制，不僅使工作面安全系數大大提升，還避免了因為采空冒落導致的地表塌陷，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雜環節，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地面建筑物。

4 煤礦井下掘進矸石的采空區充填工藝技術應用的注意問題

一是務必合理地配置采充工作者，避免工作者出勤率低導致的輕充重采，導致僅采不充或充填延后，這樣會導致采空區的冒落與下沉，從而對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的充填工作者。二是因為采充進行平行作業，導致工作場越來越小、工作者增多、環節增加、工序增多，所以會從一定程度上增加一系列的不安全因素。為此，對于采充平行作業的工作面，務必注重一系列紀律制度和安全教育制度的嚴格化管理，認真、規范地根據勞動組織、勞動程序、勞動圖表開展作業。三是在輸矸充填的輸矸和翻研的時候，非常多的巖塵必然會形成，因此務必對輸送、轉載形成的巖塵進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出現采空區矸石含有的煤自燃的現象，因此務必很好地控制進入的采煤巖車，在掘進工作面分裝煤巖。五是掘進矸石采空區充填工藝，盡管使回采工作面的生產環節和工作面組織生產的難度系數增加，為了不制約煤礦井下的順利生產，也能夠專門通過矸石對工作面進行充填，掘進矸石采區處理有著理想的經濟效益以及巨大優勢，為此，在具備適宜條件的采區或礦區開展工業性實驗也十分關鍵。

5 結語

綜上所述，采充平行作業工作面，充填用矸是從采煤工作面進入的，在工作面又設了專門運矸輸送機，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、組織尤為嚴格，最好在交接班時候進入料車，防止對順利運行的輸矸工作形成影響。如果這種技術能在全國推廣，將是我國煤炭行業的一次革新，并為企業、社會和國家帶來巨大的回報和經濟效益。

參考文獻：

[1]金同魯.實用土力學及地基處理實例[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

[2]繆協興，張吉雄.井下煤矸分離與綜合機械化固體充填采煤技術[J].煤炭學報，2014，39（08）.