巷道維修中運用矸石充填節(jié)能減排的研究

曲學武　趙良　趙鳳飛

【摘要】本文主要論述在巷道維修中運用矸石充填的方法，將矸石充填到廢棄巷道或峒室內(nèi)達到節(jié)能減排的目的，并用實踐中的例子說明進行矸石充填能夠節(jié)省巷道維修成本、減少矸石排出對環(huán)境的破壞。

【關鍵詞】巷道維修;矸石充填;節(jié)能減排

1.我國煤礦矸石排放方法及現(xiàn)狀

目前,多數(shù)煤礦井下生產(chǎn)出來的矸石一直向地面矸石山排放。由于礦井生產(chǎn)技術水平的不斷改進,煤炭產(chǎn)量的逐年上升,掘進開拓工作量也隨之增大,所以造成了矸石山也隨著礦井生產(chǎn)年限的增長而擴大。不但占用耕地面積越來越多,揚塵污染也越來越嚴重,而且還經(jīng)常出現(xiàn)煤矸石自燃,山體垮塌。

2.曉南礦礦井自然情況

2.1地理位置。

曉南礦是鐵法煤業(yè)（集團）有限責任公司所屬的大型現(xiàn)代化礦井之一，位于鐵法煤田的東南角，地處調兵山市曉南鎮(zhèn)、鐵嶺縣大青鄉(xiāng)和蔡牛鄉(xiāng)境內(nèi)。海拔標高在+57～+75m之間，區(qū)內(nèi)表土層厚6～35m。

井田南北走向長約5.35km，東西寬4.2km，總面積為22.5km2。

曉南井田由遼北大隊1966年10月提出精查地質報告，1971年10月開始建井，于1980年9月28日建成投產(chǎn)，設計年產(chǎn)量90萬t/a。為實現(xiàn)現(xiàn)代化礦井建設，經(jīng)原煤炭部決定，于1987年開始改擴建，1990年9月25日正式投產(chǎn)，擴建后能力由90萬t/a提高到150萬t/a?，F(xiàn)核定能力為210萬t/a。

2.2井田開拓及生產(chǎn)情況。

曉南礦現(xiàn)有主井、副井、東風井和中央風井四個豎井。采用豎井石門溜煤眼開拓，主井用于提煤和入風，副井用于入風、提人、下料、提運設備，東風井和中央風井用于回風及礦井安全出口。

井底車場形式為梭式，大巷南北運輸，回風大巷作為礦井及采區(qū)的專用回風道貫穿整個井田，均布置在巖石中。運輸以膠帶輸送機為主，礦車運輸為輔。通風方式為中央并列單翼對角混合抽出式。

2.3曉南礦全部井巷總長度68920m（截止2010年11月底數(shù)據(jù)），其中運輸巷道39484m，通風巷道27496m，其它巷道1940m。

3.巷道維修矸石充填方案的確定

巷修隊在巷道維修中，出矸量較大，以往都是使用膠帶輸送機、礦車等設備運輸?shù)降孛骓肥剑撆欧欧绞?，存在以下問題：

①運輸環(huán)節(jié)多：原井下開拓生產(chǎn)的矸石采用電機車運輸至副井，由副井提升至地面，再由電機車運至矸石山進行排放。這種排放方式，運輸環(huán)節(jié)多，車輛運輸周期長、造成供車緊張，制約生產(chǎn)。而且耗費大量人力、物力、財力，同時加重副井及矸石山提升壓力。

②環(huán)境污染嚴重：煤矸石中含有幾十種有害元素，對大氣，水源、土壤都會造成不同程度的污染。長時間堆放后，將發(fā)生自燃或爆炸，釋放大量熱能，產(chǎn)生大量有毒有害氣體。嚴重威脅人類的安全與健康。

③占用大量土地資源：據(jù)統(tǒng)計，年產(chǎn)1百萬噸的礦井，煤矸石占地面積將達到100-110畝。

解決方法：

維修巷道出矸時，因地制宜，利用廢棄巷道和峒室進行矸石充填，減少了矸石排放到地面量，達到了節(jié)能減排的目的。

4.巷道維修矸石充填實施方法

4.1利用廢棄峒室充填矸石

將維修巷道所出矸石充填到廢棄峒室內(nèi)，峒室門口封堵裝袋后的矸石。峒室內(nèi)充填必須充滿，門口封堵后再噴漿封閉，以防止局部瓦斯積聚。應用地點有東一回風石門的一處峒室充填39m3。

4.2利用廢棄巷道充填矸石

在維修地點或附近巷道內(nèi)如有廢棄巷道，可以將維修巷道所出的矸石充填到廢棄巷道內(nèi)，充填后噴漿封閉巷道兩側出口。以下舉例說明充填方法。

在西三回風大巷維修中，將矸石充填到西三回風大巷與西三皮帶大巷聯(lián)絡道廢棄巷道中，充填方法如下：

西三回風大巷與西三皮帶大巷聯(lián)絡道屬于廢舊巷道，利用巷道空間進行矸石充填。巷道斷面為3.8#U型棚支護，由于巷道變形，現(xiàn)凈寬3.2-3.4m，巷道長度30m，可充填矸石約200m3。

按照原生產(chǎn)安排要求，需從其它地點通過運輸大巷利用回風上山絞車調運矸石進行充填。由于我隊在回風大巷進行維修，可利用巷道拉底、幫頂噴漿開裂噴體及周邊原浮貨進行充填。此地點無充填設備，由于充填量較少，不宜安裝設備。只能靠人工背貨充填，職工勞動強度較大，充填速度慢。而且此地點有25度坡度，不利于行人安全。

根據(jù)該地點實際情況，可利用該巷道坡度，設計一條下滑重物的索道，將18.5mm的鋼絲繩用專用卡子固定在坡上、坡下的U型棚上，與頂板有100mm距離，以防刮卡。利用1噸滑輪加工索道滑車，在滑車上加工四個掛鉤，一次可掛矸石四袋，靠矸石自重下滑進行充填。坡下倆人倒袋充填，由一人操作滑車上下。

此方法不但就近解決了回風大巷矸石、浮貨的去向問題，能夠就近充填，而且，大大提高了充填的速度，減輕勞動強度，提高勞動效率，利于安全生產(chǎn)同時也創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟效益。

4.3利用巷道內(nèi)閑置斷面充填矸石

在井下各巷道中，有許多閑置的一般巷道斷面，例如各條聯(lián)絡道及其斜巷上、下部車場等巷道，在不影響通風、運輸、行人的前提下，可以將維修巷道所出的矸石充填到閑置斷面中。為保證巷道標準化、文明化，充填時，要裝袋靠幫碼放整齊，碼放高度不應超過1.5m，碼放必須穩(wěn)固。這種充填方法有我礦主要應用如下：

西二三期回風石門原皮帶地溝充填矸石140m3；西二900運順地溝充填180m3。

西三運輸大巷與回風大巷聯(lián)絡上山斜巷及上部車場充填矸石172m3，其中斜巷充填矸石長*寬*高＝53m*1.2m*1.5m＝95m3；上部車場充填矸石長*寬*高＝25m*2.2m*1.4m＝77m3。

西二運輸大巷與皮帶大巷聯(lián)絡道上部車場充填矸石長*寬*高＝17m*1m*1m＝17m3。

5.結論

①在巷道維修中因地制宜地地進行矸石充填，能夠實現(xiàn)矸石不出井；少運輸或不運輸；減輕副井及矸石山提升時間；降低對環(huán)境污染。

②此項技術代表煤礦井下充填技術新的發(fā)展方向，它適用于全國各大煤礦，可為煤礦企業(yè)科學發(fā)展、和諧發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。此項技術的推廣，將大量減少煤礦矸石排放帶來的嚴重的環(huán)境污染和土地資源的浪費，給煤炭企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣泛的發(fā)展遠景。[科]