矿山矸石绿色充填系统设计及参数研究*

孙望成，张道兵，蒋 瑾，尹华东，胡阿平，朱远嫘

(1.湖南科技大学 资源环境与安全工程学院，湖南 湘潭 411201；2.湖南科技大学 南方煤矿瓦斯与顶板灾害预防控制安全生产重点实验室，煤矿安全开采技术湖南省重点实验室，湖南 湘潭 411201)

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矸石作为一种煤矿井下排出的固体废物，大量堆积在矿区占用大量农田及土地资源，严重污染当地环境，造成了恶劣的社会影响[1]。采用矸石作为煤矿采空塌陷区的充填材料，不仅能够节省煤矿采空塌陷区充填材料成本，而且能够有效解决矿区矸石污染环境占用土地的问题，实现双赢及多赢的绿色发展理念[2-3]。关于矸石充填系统及工艺方面的研究，郭振忠等[4]以许厂煤矿为例，分析了矸石充填塌陷区及复垦土地的可行性及其实施工艺和方法；佟强等[5]针对矿区地表塌陷以及矸石污染环境的问题，建立了由投料井、缓冲装置及满仓报警系统构成的矸石垂直投放系统；宫守才等[6]探讨了矸石下井的系统结构设计以及井下矸石的分选联合布置设计方法；刘济仁等[7]结合现场施工条件分析了矸石充填系统及其工艺和方法。对矸石充填参数方面的研究，刘鹏亮[8]研究了矸石充填材料的应力及应变等力学参数的变化规律；张鹏飞等[9]根据现场实测数据，采用数值模拟的方法研究了矸石的压缩模量、应力值等力学参数及其承载特性。目前，对于矸石绿色充填系统及其参数分析方面的研究相对较少。因此，本文针对矸石污染环境、占用农田的实际问题，设计了以矸石作为充填煤矿采空区材料的绿色充填系统，并对矸石运输、破碎、充填的系统工艺及其关键参数进行了详细阐述，旨在为今后类似条件的矸石充填案例提供参考。……