煤礦巷道維修中矸石充填節(jié)能減排的科學(xué)運(yùn)用

唐樂(lè)樂(lè)（三門(mén)峽龍王莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，河南 三門(mén)峽 472434）

當(dāng)前，在我國(guó)的大多數(shù)煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，通常產(chǎn)出料矸石直接排放到地面的矸石山上，這樣排出料不但會(huì)造成環(huán)境污染，而且極大降低了產(chǎn)出料的利用率。隨著近幾年煤礦生產(chǎn)過(guò)程中各項(xiàng)技術(shù)的日益完善，煤炭生產(chǎn)量的不斷增加，開(kāi)拓工作的任務(wù)也變得格外繁重，于是矸石山的規(guī)模也不斷變大，帶來(lái)了后期處理工作的難度。矸石不僅會(huì)造成揚(yáng)塵污染，而且極易自然，還隨著伴隨著坍塌的危險(xiǎn)，因此對(duì)其處理十分關(guān)鍵。

1 對(duì)具體煤礦自然環(huán)境地質(zhì)特征進(jìn)行分析

在對(duì)具體煤礦自然環(huán)境地質(zhì)特征進(jìn)行分析的過(guò)程中，要對(duì)各個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行具體分析。煤礦的特征參數(shù)很多，有地質(zhì)結(jié)構(gòu)埋藏深度，各系沖基層結(jié)構(gòu)的相對(duì)厚度情況，主采的煤層埋深，基巖可達(dá)到的厚度；另外，煤礦的主采煤層屬于何種煤類(lèi)型，頂板巖石所屬的砂巖類(lèi)型，老頂?shù)募?jí)別歸類(lèi)，頂壓程度，f的大約范圍，穩(wěn)定性的等級(jí)等也很重要。在煤礦中，矸石類(lèi)型一般為細(xì)砂巖，矸石密度的數(shù)值及砂巖密度的平均數(shù)值要記錄清楚，矸石塊度大約的粒徑范圍，矸石一般塊度范圍，最大矸石塊度值，矸泥含量大體范圍及矸石松散系數(shù)的確定工作都要做好。

2 利用矸石填充進(jìn)行煤礦的巷道維修方案的初步確定

在煤礦的巷道維修過(guò)程中，矸石產(chǎn)出量比較大，由地面將其運(yùn)輸?shù)巾肥降倪\(yùn)輸工具通常是礦車(chē)、皮帶輸送機(jī)等，但是這樣的矸石排放過(guò)程卻存在著很多問(wèn)題，具體如下：

首先，運(yùn)輸過(guò)程環(huán)節(jié)較多。在傳統(tǒng)的煤礦巷道矸石開(kāi)采過(guò)程中，大多采用電機(jī)車(chē)將其輸送到副井，再經(jīng)過(guò)副井移到地面，最后經(jīng)電機(jī)車(chē)將矸石輸送到矸石山完成排放過(guò)程。這樣的運(yùn)輸方式存在系列弊端，如車(chē)輛的輸送周期過(guò)長(zhǎng)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)冗余繁多，不可避免的帶來(lái)制約生產(chǎn)機(jī)公車(chē)緊張等問(wèn)題。另外，此過(guò)程耗費(fèi)的財(cái)力、物力及人力較大，對(duì)于矸石山和副井來(lái)說(shuō)也會(huì)一定程度增加提升壓力。

其次，對(duì)于環(huán)境污染較為嚴(yán)重。在矸石中，已知的有毒元素多達(dá)幾十種，對(duì)于水源、大氣、及土壤都會(huì)帶來(lái)一定程度的污染及破壞。當(dāng)矸石在外界環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間堆放并暴露后，可能會(huì)發(fā)生自燃甚至爆炸，從而釋放巨大的熱量，并同時(shí)伴隨有毒氣體的大量產(chǎn)生，這些都會(huì)對(duì)自然環(huán)境及人類(lèi)自身健康產(chǎn)生威脅。

最后，大量占據(jù)土地資源。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)可知，對(duì)于產(chǎn)量為一百萬(wàn)噸/年的煤礦來(lái)說(shuō)，具體解決措施：利用矸石進(jìn)行煤礦的巷道維修，一方面是因地制宜的具體體現(xiàn)，另一方面對(duì)于有效防止矸石排放所帶來(lái)的地面污染，十分有效；另外，符合節(jié)能減排的理念。

3 矸石充填研究

對(duì)于巷道來(lái)說(shuō)，充填剩余空間普遍存在，充填空間大小與充填工藝及巷道的傾斜角密切相關(guān)。若在煤礦的具體填充工程中，煤層具有小范圍內(nèi)的傾角，矸石充填巷道斜度小于十左右，則通過(guò)統(tǒng)計(jì)可知，在變形巷道進(jìn)行矸石充填時(shí)，充填率便較大，可達(dá)90%以上，但也與此同時(shí)表明，仍有一些剩余空間存在于變形巷道當(dāng)中。

另外，矸石的緊密度與矸石的含水率、充填時(shí)間、充填方式、粒度、巖性及外部施加壓力等因素相關(guān)。在分析具體煤礦事例時(shí)，要注意矸石的類(lèi)型(一般來(lái)說(shuō)屬于砂質(zhì)頁(yè)巖或砂巖)，碎脹系數(shù)初始值可達(dá)到1.70左右，經(jīng)密實(shí)處理后可達(dá)1.10左右。則在這種條件下，煤礦矸石充填試驗(yàn)，用于填充的矸石粒度大約需要介于二十至一百五十毫米的范圍內(nèi)。當(dāng)矸石處于自然密實(shí)或自然堆積的狀態(tài)時(shí)，矸石處于頂板壓力會(huì)表現(xiàn)出垂直方向的迷失壓縮狀態(tài)。充填的矸石緊實(shí)程度Ψ及保持時(shí)間T具有下述關(guān)系：

4 利用矸石填充進(jìn)行煤礦巷道維修具體方案確定步驟

4.1 將矸石填充至廢棄的峒室中

將巷道維修過(guò)程所產(chǎn)生的余料矸石往廢棄的峒室中充填，待峒室的門(mén)口用裝袋后的矸石封堵起來(lái)。值得注意的是峒室之內(nèi)必須要填充滿，待門(mén)口用矸石封堵后用噴漿再次封閉，這樣便能有效防止局部的瓦斯匯聚。

4.2 將矸石充填至廢棄的巷道中

當(dāng)維修所在地及其附近的巷道中存在廢棄巷道時(shí)，便可以將巷道維修過(guò)程中產(chǎn)生的余料矸石運(yùn)送到這些廢棄的巷道中，待矸石充填完畢之后在巷道的兩側(cè)用噴漿封閉。如下將對(duì)充填過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

在對(duì)煤礦巷道進(jìn)行維修的過(guò)程中，應(yīng)該采用如下方法將矸石填充至實(shí)現(xiàn)具備的煤礦聯(lián)絡(luò)道及廢棄巷道中。

首先，煤礦的聯(lián)絡(luò)道通常均為廢棄的巷道，在這里利用此廢棄巷道空間完成矸石的充填過(guò)程。要進(jìn)行科學(xué)的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并準(zhǔn)確記錄，如巷道的斷面屬于何種型號(hào)的棚支護(hù)，在變形的情況下，巷道的凈寬度的變化范圍為多少，長(zhǎng)度范圍介于何區(qū)間等，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計(jì)算共可容納矸石充填量的體積具體值。

根據(jù)事先制定的生產(chǎn)過(guò)程具體實(shí)施方案，需要通過(guò)運(yùn)輸大巷從其他的地點(diǎn)由回風(fēng)上山的交車(chē)進(jìn)行矸石的調(diào)運(yùn)過(guò)程，輔助后續(xù)的充填過(guò)程。在維修隊(duì)所處位置是的具體實(shí)際情況下，可以運(yùn)用幫頂噴漿進(jìn)行噴體開(kāi)裂、巷道拉底及周邊原浮貨等填充方法。維修地點(diǎn)本身缺少維修設(shè)備，加之充填工作量較少，因此單獨(dú)安裝設(shè)備便顯得不是很必要。因此，在這樣的情況下，便僅僅依靠人力進(jìn)行背貨、充填。一方面，人力充填的速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，另一方面，當(dāng)?shù)氐乩硖攸c(diǎn)為上山坡坡角較大時(shí)，對(duì)工人的人身安全十分不利。

在分析了當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件之后，維修隊(duì)可以充分利用巷道上山坡坡角的特點(diǎn)，加修一條可以依靠重力進(jìn)行重物下滑的索道，通過(guò)在坡上及坡下的U性棚頂端加固一定長(zhǎng)度的專(zhuān)用卡夾，固定鋼絲繩，并為防止刮卡使其距離頂板一定距離，實(shí)現(xiàn)矸石的運(yùn)輸。對(duì)于承重為一噸的索道滑車(chē)來(lái)說(shuō)，通過(guò)將四個(gè)掛鉤掛在滑車(chē)上，平均一次便能夠運(yùn)輸矸石四袋，這樣便能實(shí)現(xiàn)依靠矸石袋自身重力自由運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。另外，只需安排兩人在坡下負(fù)責(zé)倒袋并充填矸石，一人進(jìn)行滑車(chē)的上下往復(fù)操作。

通過(guò)這樣的方法，一方面將煤礦巷道中的浮貨、矸石的去向問(wèn)題有效解決，實(shí)現(xiàn)了就近填充，另一方面極大提高了矸石充填的效率，減輕了工作強(qiáng)度，并保障了施工人員的人身安全。

4.3 將巷道中斷面閑置部位有效利用事先矸石充填

在實(shí)際情況下，許多的一般巷道斷面，如各聯(lián)絡(luò)道與斜巷的上部和下部車(chē)場(chǎng)等都是閑置的，若不對(duì)運(yùn)輸、通風(fēng)及行人造成影響，是可以將巷道維修的矸石余料向閑置斷面中充填的。但是，充填的前提是，矸石裝袋后要靠幫并碼放整齊，通常碼放的高度要小于1.5米，且碼放的穩(wěn)固，從而實(shí)現(xiàn)巷道的文明化及標(biāo)準(zhǔn)化。如下將結(jié)合我礦具體實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明：在進(jìn)行煤礦巷道矸石充填時(shí)，要清楚計(jì)算出矸石共計(jì)量的立方數(shù)，將所支派的煤礦巷道填充過(guò)程中上部車(chē)場(chǎng)能夠充填矸石的容量計(jì)算出來(lái)，與此同時(shí)，有效測(cè)量煤礦斜巷的充填矸石規(guī)模，將長(zhǎng)、寬、高的數(shù)量準(zhǔn)確記錄下來(lái)，以此算出總的容納規(guī)模立方數(shù)，將上部車(chē)場(chǎng)的充填矸石規(guī)模，即長(zhǎng)、寬、高值分別記錄下來(lái)，并算出裝載能力。在有效進(jìn)行填充容量和車(chē)輛裝載能力預(yù)估的前提下，矸石的充填工作便能夠有效的展開(kāi)。

5 總結(jié)

文章從具體煤礦自然環(huán)境地質(zhì)特征分析、矸石充填研究、利用矸石填充進(jìn)行煤礦的巷道維修方案的初步確定及巷道維修具體方案確定幾個(gè)方面著手，對(duì)矸石在煤礦巷道的維修過(guò)程進(jìn)行闡述。矸石充填對(duì)于煤礦巷道維修來(lái)說(shuō)既符合因地制宜的思路，減少了矸石出井量，實(shí)現(xiàn)了矸石的少運(yùn)輸甚至不運(yùn)輸，又能夠有效減少環(huán)境污染。對(duì)于全國(guó)范圍的煤礦來(lái)說(shuō)，矸石在煤礦巷道的填充技術(shù)值得大力推廣，能夠?yàn)槊禾科髽I(yè)增加經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)為社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富。

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