煤矿井下煤矸石处理技术探析

陈建刚

摘 要：鉴于一般开采将矸石堆积在地面而导致采掘深陷以及严重环境问题的情况，文章提出了一种矸石不出井直接在井下充填的洁净式采掘新技术方式，这样不但能够使矸石山消除，而且降低采掘沉陷率，有着理想的经济效益、环境效益、社会效益，能够促进煤矿的稳定与健康发展。

关键词：煤矿;煤矸石;处理

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

1 煤矿井下吸收矸石的可行性

对于一个生产正常的矿井而言，其掘进产矸量要远远小于回采工作面形成的采空空间。某煤矿根据年回采40万吨的产量进行计算，其回采形成的采空空间是28——29万立方米的体积。根据每年12000米的掘进进尺，是0.6平方米的平均断面，结合往年的分析资料，全部进尺中大概40.7%是岩巷进尺，半煤岩巷大概为35%，倘若兼顾半煤岩巷，那么分装的产矸量是6万立方米。如此一来，因为每年回采工作面导致的采空空间是掘进工作面产矸体积的大概5倍。根据上面的探究对比能够明确的是，正常生产过程中的煤矿矿井具备吸收矸石的能力。在有效处理采充关系、开采方式科学、工艺流程正确的基础上，应用矸石采空区充填洁净采掘技术是能够实施的。

2 煤矿井下掘进矸石的采空区充填工艺技术

2.1 工艺过程

以充填矸石的回采工作面跟一般的机组工作面具备一致的支护方式，充填矸石的工艺处理技術是：在侧卸矿车中装入采掘的矸石，结合提升输送，向采区中较近的采煤工作面上巷输送，在工作面采空区专门输送矸石的输送机中卸入，再结合自重滑入专门输矸的输送机，输送机的输送是间歇性的，在矸石装满输送机的情况下输送机停止，两人卸下矸石且向采空区充入。每填充一个柱长度需要翻一顶子，且从下至上逐步充填满，以使一个充填循环完成。通常来讲，四六排带帽点柱是工作面应用的支护方式。在割煤以及充填一个同时进行的循环之后挪动矸石输送机。因为采空区充填的全部是矸石，这使上面岩层下沉与移动的现象减少，输送的时候不便于管理采场顶板，然而使地下回采工作的安全系数大大提升。

2.2 输送和充填矸石

充填的目的是为了吸收掘进矸石，也就是在采空区充入矸石，这跟管理采空区顶板不存在关系。如此一来，务必需要在距离掘进工作面（尤其是在便于输送的地块或岩石掘进工作面），专门设置若干回采工作面来充填采空区矸石。回采的目的是为了制造矸石充填的空间，回采仅仅是充填矸石的辅助环节，采出的煤也仅仅属于充填矸石的副产品。对如此的充填工作而言，只需要将一台输送机设置在工作面，从而在采煤的情况下输送煤炭，而在充填的情况下输送矸石。对于具备顶板管理特性的充填或采煤为主导的充填而言，回采工作面输送机的状态是不间断运行的，难以顾及输送矸石的问题，因此在正常回采的工作面确保采空区充填矸石的输送矸石事宜，务必设置一台专门输送矸石的装置。

2.3 处理采充关系

因为在采空区充填很多的矸石，所以基于如此前提条件下的工作面顶板管理需要应用充填法。然而，因为充填矸石的作用在于吸收很多的矸石而并非进行顶板管理，所以在不为了管理顶板工作面的情况下，务必注重回采工作，也就是确保顺利回采的情况下，以充填为辅，确保充采的协调性。结合此标准，处理采空区需要码多道石墙条带，以充填作为主导，在回采速度快和矸石量少的情况下，结合顶板的现状管理倾斜问题，即每间隔8——20米码4——6米的一些石墙。二在回采工作速度慢、矸石量大的情况下，不但要码石墙，而且需要充填石墙空，从而确保协调地进行采充工作。

3 煤矿井下掘进矸石的采空区充填工艺技术的应用效果

一是以矸石充填于煤矿井下全部采空区的情况下，能够有效地处理地面矸石占地、污染环境、占林、占山等导致的一系列问题。二是减少了人员、输送矸石、提升矸石环节，从而使输送矸石的工作量与设备大大减少。三是回采之后有效地控制顶板，这有助于制造无煤柱护巷。四是因为需要填充很多矸石采空，所以这对回采工作面顶板进行了有效控制，不仅使工作面安全系数大大提升，还避免了因为采空冒落导致的地表塌陷，这属于一种非常理想的三下采煤顶板管理措施。五是由于缺少其它充填方式那样的工艺过程以及复杂环节，也使向地面输送矸石和翻矸石的情况减少，以及很少将矸石堆积于地面，所以能够很好地保护地面建筑物。

4 煤矿井下掘进矸石的采空区充填工艺技术应用的注意问题

一是务必合理地配置采充工作者，避免工作者出勤率低导致的轻充重采，导致仅采不充或充填延后，这样会导致采空区的冒落与下沉，从而对回采工作面的顺利开展形成阻碍，并且将安全隐患留给后续的充填工作者。二是因为采充进行平行作业，导致工作场越来越小、工作者增多、环节增加、工序增多，所以会从一定程度上增加一系列的不安全因素。为此，对于采充平行作业的工作面，务必注重一系列纪律制度和安全教育制度的严格化管理，认真、规范地根据劳动组织、劳动程序、劳动图表开展作业。三是在输矸充填的输矸和翻研的时候，非常多的岩尘必然会形成，因此务必对输送、转载形成的岩尘进行洒水和喷雾等降尘措施。四是为了避免充填含煤量大的矸石，在具备适宜条件的情况下会出现采空区矸石含有的煤自燃的现象，因此务必很好地控制进入的采煤岩车，在掘进工作面分装煤岩。五是掘进矸石采空区充填工艺，尽管使回采工作面的生产环节和工作面组织生产的难度系数增加，为了不制约煤矿井下的顺利生产，也能够专门通过矸石对工作面进行充填，掘进矸石采区处理有着理想的经济效益以及巨大优势，为此，在具备适宜条件的采区或矿区开展工业性实验也十分关键。

5 结语

综上所述，采充平行作业工作面，充填用矸是从采煤工作面进入的，在工作面又设了专门运矸输送机，因此采煤上巷和采煤工作面的管理就必须做到按部就班、尤为精细、组织尤为严格，最好在交接班时候进入料车，防止对顺利运行的输矸工作形成影响。如果这种技术能在全国推广，将是我国煤炭行业的一次革新，并为企业、社会和国家带来巨大的回报和经济效益。

参考文献：

[1]金同鲁.实用土力学及地基处理实例[M].北京：中国铁道出版社，1993.

[2]缪协兴，张吉雄.井下煤矸分离与综合机械化固体充填采煤技术[J].煤炭学报，2014，39（08）.