煤礦巷道維修中矸石充填節能減排的科學運用

唐樂樂（三門峽龍王莊煤業有限責任公司，河南 三門峽 472434）

當前，在我國的大多數煤礦生產過程中，通常產出料矸石直接排放到地面的矸石山上，這樣排出料不但會造成環境污染，而且極大降低了產出料的利用率。隨著近幾年煤礦生產過程中各項技術的日益完善，煤炭生產量的不斷增加，開拓工作的任務也變得格外繁重，于是矸石山的規模也不斷變大，帶來了后期處理工作的難度。矸石不僅會造成揚塵污染，而且極易自然，還隨著伴隨著坍塌的危險，因此對其處理十分關鍵。

1 對具體煤礦自然環境地質特征進行分析

在對具體煤礦自然環境地質特征進行分析的過程中，要對各個特征參數進行具體分析。煤礦的特征參數很多，有地質結構埋藏深度，各系沖基層結構的相對厚度情況，主采的煤層埋深，基巖可達到的厚度；另外，煤礦的主采煤層屬于何種煤類型，頂板巖石所屬的砂巖類型，老頂的級別歸類，頂壓程度，f的大約范圍，穩定性的等級等也很重要。在煤礦中，矸石類型一般為細砂巖，矸石密度的數值及砂巖密度的平均數值要記錄清楚，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的確定工作都要做好。

2 利用矸石填充進行煤礦的巷道維修方案的初步確定

在煤礦的巷道維修過程中，矸石產出量比較大，由地面將其運輸到矸石山的運輸工具通常是礦車、皮帶輸送機等，但是這樣的矸石排放過程卻存在著很多問題，具體如下：

首先，運輸過程環節較多。在傳統的煤礦巷道矸石開采過程中，大多采用電機車將其輸送到副井，再經過副井移到地面，最后經電機車將矸石輸送到矸石山完成排放過程。這樣的運輸方式存在系列弊端，如車輛的輸送周期過長、運輸環節冗余繁多，不可避免的帶來制約生產機公車緊張等問題。另外，此過程耗費的財力、物力及人力較大，對于矸石山和副井來說也會一定程度增加提升壓力。

其次，對于環境污染較為嚴重。在矸石中，已知的有毒元素多達幾十種，對于水源、大氣、及土壤都會帶來一定程度的污染及破壞。當矸石在外界環境中長時間堆放并暴露后，可能會發生自燃甚至爆炸，從而釋放巨大的熱量，并同時伴隨有毒氣體的大量產生，這些都會對自然環境及人類自身健康產生威脅。

最后，大量占據土地資源。根據相關調查數據可知，對于產量為一百萬噸/年的煤礦來說，具體解決措施：利用矸石進行煤礦的巷道維修，一方面是因地制宜的具體體現，另一方面對于有效防止矸石排放所帶來的地面污染，十分有效；另外，符合節能減排的理念。

3 矸石充填研究

對于巷道來說，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。若在煤礦的具體填充工程中，煤層具有小范圍內的傾角，矸石充填巷道斜度小于十左右，則通過統計可知，在變形巷道進行矸石充填時，充填率便較大，可達90%以上，但也與此同時表明，仍有一些剩余空間存在于變形巷道當中。

另外，矸石的緊密度與矸石的含水率、充填時間、充填方式、粒度、巖性及外部施加壓力等因素相關。在分析具體煤礦事例時，要注意矸石的類型(一般來說屬于砂質頁巖或砂巖)，碎脹系數初始值可達到1.70左右，經密實處理后可達1.10左右。則在這種條件下，煤礦矸石充填試驗，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。當矸石處于自然密實或自然堆積的狀態時，矸石處于頂板壓力會表現出垂直方向的迷失壓縮狀態。充填的矸石緊實程度Ψ及保持時間T具有下述關系：

4 利用矸石填充進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

將巷道維修過程所產生的余料矸石往廢棄的峒室中充填，待峒室的門口用裝袋后的矸石封堵起來。值得注意的是峒室之內必須要填充滿，待門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

當維修所在地及其附近的巷道中存在廢棄巷道時，便可以將巷道維修過程中產生的余料矸石運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用噴漿封閉。如下將對充填過程進行詳細說明。

在對煤礦巷道進行維修的過程中，應該采用如下方法將矸石填充至實現具備的煤礦聯絡道及廢棄巷道中。

首先，煤礦的聯絡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程。要進行科學的相關數據統計，并準確記錄，如巷道的斷面屬于何種型號的棚支護，在變形的情況下，巷道的凈寬度的變化范圍為多少，長度范圍介于何區間等，在這些數據的基礎上，計算共可容納矸石充填量的體積具體值。

根據事先制定的生產過程具體實施方案，需要通過運輸大巷從其他的地點由回風上山的交車進行矸石的調運過程，輔助后續的充填過程。在維修隊所處位置是的具體實際情況下，可以運用幫頂噴漿進行噴體開裂、巷道拉底及周邊原浮貨等填充方法。維修地點本身缺少維修設備，加之充填工作量較少，因此單獨安裝設備便顯得不是很必要。因此，在這樣的情況下，便僅僅依靠人力進行背貨、充填。一方面，人力充填的速度慢，勞動強度較大，另一方面，當地地理特點為上山坡坡角較大時，對工人的人身安全十分不利。

在分析了當地的實際條件之后，維修隊可以充分利用巷道上山坡坡角的特點，加修一條可以依靠重力進行重物下滑的索道，通過在坡上及坡下的U性棚頂端加固一定長度的專用卡夾，固定鋼絲繩，并為防止刮卡使其距離頂板一定距離，實現矸石的運輸。對于承重為一噸的索道滑車來說，通過將四個掛鉤掛在滑車上，平均一次便能夠運輸矸石四袋，這樣便能實現依靠矸石袋自身重力自由運輸的過程。另外，只需安排兩人在坡下負責倒袋并充填矸石，一人進行滑車的上下往復操作。

通過這樣的方法，一方面將煤礦巷道中的浮貨、矸石的去向問題有效解決，實現了就近填充，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

在實際情況下，許多的一般巷道斷面，如各聯絡道與斜巷的上部和下部車場等都是閑置的，若不對運輸、通風及行人造成影響，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，且碼放的穩固，從而實現巷道的文明化及標準化。如下將結合我礦具體實例進行說明：在進行煤礦巷道矸石充填時，要清楚計算出矸石共計量的立方數，將所支派的煤礦巷道填充過程中上部車場能夠充填矸石的容量計算出來，與此同時，有效測量煤礦斜巷的充填矸石規模，將長、寬、高的數量準確記錄下來，以此算出總的容納規模立方數，將上部車場的充填矸石規模，即長、寬、高值分別記錄下來，并算出裝載能力。在有效進行填充容量和車輛裝載能力預估的前提下，矸石的充填工作便能夠有效的展開。

5 總結

文章從具體煤礦自然環境地質特征分析、矸石充填研究、利用矸石填充進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方面著手，對矸石在煤礦巷道的維修過程進行闡述。矸石充填對于煤礦巷道維修來說既符合因地制宜的思路，減少了矸石出井量，實現了矸石的少運輸甚至不運輸，又能夠有效減少環境污染。對于全國范圍的煤礦來說，矸石在煤礦巷道的填充技術值得大力推廣，能夠為煤炭企業增加經濟收益，同時為社會創造財富。

[1]鄭大永;鄭宏劍;;通信業創新節能減排可持續發展的探索[A];經濟發展方式轉變與自主創新——第十二屆中國科學技術協會年會（第一卷）[C];2010年

[2]龍家杰;唐人成;曹機良;陳文政;;EverzolED深三原色活性染料高效節能減排特性[A];第七屆全國染色學術研討會論文集[C];2010年

[3]胡炳南;張文海;高慶潮;劉鵬亮;;矸石充填巷式開采永久煤柱試驗研究[J];煤炭科學技術;2012年11期

[4]張立峰;;杭州氣候變化與影響及其適應與減緩措施淺述[A];第五屆長三角氣象科技論壇論文集[C];2011年

[5]李奇勇;;關于推進三明市節能減排的對策建議[J];中國環保產業;2010年11期

[6]丁麗;;節能減排中清潔技術應用的策略分析[A];生態文明與環境資源法--2009年全國環境資源法學研討會（年會）論文集[C];2011年

[7]劉璐;;基于優化手段的基站主設備節能技術研究與分析[A];中國通信學會第六屆學術年會論文集（中）[C];2011年