行業(yè)動態(tài)
HENGCHI KUANGYE
深度簡析煤礦充填開采技術(shù)：
中國“三下”煤炭資源儲藏量比較大，隨著煤礦“三下”技術(shù)的不斷改進(jìn)與發(fā)展，充填開采法以獨特的優(yōu)勢成為解決問題的關(guān)鍵，具有重大意義。充填開采法是用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該種采煤方法能有效控制地表的下沉和變形，資源回收率可達(dá)90%以上，而且能保護(hù)地面建筑物、水體和生態(tài)環(huán)境。根據(jù)充填材料的不同可分為水砂充填、膏體充填和矸石充填三種技術(shù)。
1、水砂充填開采法
水砂充填采煤法于20世紀(jì)初在中國開始投入使用，經(jīng)過多年的試用和技術(shù)的不斷改進(jìn)，開采技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。它是利用水利通過管道把充填材料沙粒送入采空區(qū)的方法。當(dāng)利用風(fēng)化巖石作為充填材料時需要設(shè)立采石場和破碎車間，從采石場采回原砂，在經(jīng)過篩選后把大塊的砂再經(jīng)破碎與加工后成為成品砂，把它運送到貯砂倉貯存。在對材料進(jìn)行選擇時最好在近地取材，這樣可以減少費用，成品材料不宜有尖利的鋒角，含泥量不宜超過10%～15%(粒度小于0.1mm)以免造成管壁的磨損而減少使用壽命。在貯砂室把砂與水混合成砂漿，砂漿在采空區(qū)脫水以后砂子形成充填體。剩余的廢水經(jīng)采空區(qū)流水上山和流水道流入采空區(qū)沉淀池，沉淀后水質(zhì)變清進(jìn)入水倉，水泵利用排水管將其排到地面貯水池，用以循環(huán)利用。這種采煤法充填致密，優(yōu)點是可以有效地將煤塵危害性減少，又可以有效的防止地表變形和下沉。它的缺陷是所需材料比較貴，設(shè)備投資比較大，充填系統(tǒng)比較復(fù)雜，致使煤的成本增加。
2、矸石充填
矸石充填能夠提高煤礦的采出率，能夠有效地減少地表下沉和地表的變形，緩和工作面支撐壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn)等，是實現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。
（1）拋矸機(jī)拋矸充填
新汶礦區(qū)泉溝煤礦在2006年就使用過拋矸機(jī)拋矸充填開采技術(shù)。它的充填工藝是將巖巷和半煤巖巷掘進(jìn)矸石通過礦車把它們運送到采煤區(qū)井下的矸石車場，通過翻車機(jī)的卸載后進(jìn)行破碎，運送到矸石倉，破碎完畢的矸石由上下山的膠帶輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)輸送至采煤工作面回風(fēng)平巷,工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運至拋矸膠帶輸送機(jī)尾部，由拋矸膠帶輸送機(jī)向采空區(qū)拋矸充填，并在鄰近充填巷進(jìn)行注漿強(qiáng)化。這種采煤方法機(jī)械化的程度較高，矸石的需求量較大;但是裝備的投資不高，系統(tǒng)比較簡單容易掌握，充填效果比較理想，比較適合應(yīng)用在薄及中厚煤層的普采等，用這種開采方式進(jìn)行村莊下開采，必須準(zhǔn)備好大量的矸石。
?。?）到板輸送機(jī)卸矸充填
這種采煤法已經(jīng)在中國投入使用，2007年汶川的新汶礦區(qū)翟鎮(zhèn)礦的開采就是使用的這種開采方法。充填刮板輸送機(jī)和后端帶懸梁的自移式液壓支架共同組成了該采煤法的充填裝備。充填工藝是通過電機(jī)車把矸石礦車牽引到采區(qū)矸石車場，在用翻車卸載以后，進(jìn)行破碎處理，然后進(jìn)入矸石倉。破碎完畢的矸石由上下山的膠帶輸送機(jī)和平巷輸送機(jī)運至液壓支架后的充填刮板輸送機(jī),在采空區(qū)卸載。這種采煤方法經(jīng)過多次使用證明機(jī)械化程度比較高、充填系統(tǒng)相對簡單、充填效果好。缺陷是目前平行作業(yè)還比較困難，對干矸石的需求量較大，適用范圍還有些狹窄。
?。?）風(fēng)力拋矸充填開采
國外應(yīng)用風(fēng)力充填開采的情況比較多，在我國淮北袁莊礦和雞西城子河礦曾應(yīng)用過這種開采技術(shù)。風(fēng)力拋矸充填開采對材料的要求是沉縮率要低、腐蝕性要小等，材料粒度的直徑一般超出管道的1/2--1/3。由于風(fēng)力比較長物料的顆粒如果比較大不僅使能力降低而且對管道的磨損還比較大。矸石入井和輸送一般有四種方式即礦車運送、箕斗下料、管道下料和鉆孔直接下放。液壓支架應(yīng)選擇與風(fēng)力充填工作面相配套的。把充填管路懸吊在支架的后伸梁上或者架在專門的管子上。在每次充填完畢后用掩護(hù)擋板或者專門的擋板將其擋住，接著進(jìn)行下一次充填時將支架向前移動，老的充填體就會自然塌落，與頂板所成的空角將被新的充填體填滿。
3、膏體充填開采
膏體充填技術(shù)首先起源于德國是一種綠色開采技術(shù)，具有出采率高、安全性高和環(huán)保等優(yōu)點。目前已被廣泛的應(yīng)用于中國在內(nèi)的諸多國家。它是把粉煤灰、煤矸石、劣質(zhì)土等固體廢物制作成無臨界流速、不需脫水的膏狀漿體，這種膏狀漿體無需脫水和能無臨界流速。在充填時膏體通過巷道中的管路，在重力的作用下或者泵壓提供動力的情況下把它輸送到液壓支架后的采空區(qū)。膏體充填材料的強(qiáng)度直接影響膏體充填的效果，充填材料是由煤矸石、水泥、粉煤灰、減水劑組成。形成的膠結(jié)充填體濃度高，流動性能好，呈膏體狀態(tài)。膏體充填后,地表下沉將會明顯的減少。這種技術(shù)即有益于解決煤礦開采污染的問題，又宜于解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題。
充填開采可以對開采沉陷進(jìn)行有效地控制，最大限度地回收國家的煤炭資源，同時也達(dá)到了保護(hù)土地資源的目的;而且還能將井下的矸石進(jìn)行及時的處理，減輕它對人類和自然環(huán)境的危害,符合發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求是一項綠色的開采技術(shù)，前景很廣闊。
