矸石井下充填采煤技術解析

王 磊

（太原理工大學研究生院，山西 太原 030024）

煤矸石是洗煤作業中常見的固體廢物，這種物質與煤層屬于伴生關系。但是它煤炭的含量較低，硬度比煤炭強，堆積起來會造成大面積土地資源浪費。

采空區是一種地下空間，是因為地下礦產的開采導致巖層發生碎裂、位移、垮落和覆巖層的彎曲或下沉現象。隨著我國資源礦產的發展，煤炭和金屬礦產被大規模開發，留下了大量的地下空間。這種地下空間不僅會對施工隊造成施工安全隱患，還對國有橋梁建筑使用安全造成隱患。

所以采空區是處理煤矸石最簡單也是最價廉的方法，接下來筆者將基于充填采煤技術的內容和特點，詳細論述矸石井下充填采煤技術。

1 充填采煤技術

充填采礦法可以在來回推進的過程中，將充填材料運輸到采空區，填補這種地下空洞，有了充填體的支撐，地層的穩定性上升，工作人員的人身安全也有了保障。

這種新型采煤技術的優勢有很多，大致可以分為以下幾點：

（1）能有效地分擔一部分地表壓力，能改善地表受力不均的情況。受力平衡后，能改善圍巖的位移現象，有利于更好更深地開采礦石，既保證了礦工人員的安全，又保障了國有建筑的使用安全。

（2）充填采礦法還能得到更高的采礦率，可以最大程度地開發礦產效益，給礦產企業帶來更多的利潤，促進我國采礦行業更好更快地發展。它對于自然形成的具有傾向性的礦床有很好的開采效果，可以避免礦區火災，礦區坍塌的狀況。

（3）它的機械化工作較多，可以高質量高效率地開發礦產。比如：在鑿巖過程中，鑿巖車可以代替炸藥和人力；在運輸礦產時，可以運用礦石鏟運機運輸礦石。

2 矸石井下充填采煤技術

接下來筆者以調查的某個礦井為例，敘述矸石井下充填采煤技術的流程。

某煤礦的海拔位于-406m，水平22采區，井下標高-570—533m，地面標高+32.4—32.7m，工作面的開采煤層屬于低瓦斯煤層的范疇。

2.1 開采設備布置

工作面有一臺SGB—40T型號的刮板輸送機，主要用來幫助鋪設運煤，還有一臺STJ—800型號的皮帶機。在切眼安排了兩臺SGB—40T型號的刮板輸送機，在充填區安排了一部SGB—40T型號的刮板輸送機，在材料道上安排了兩臺運矸皮帶機。

2.2 矸石充填工藝

礦區經過不斷改善充填工藝，按照“以充定采”的原則，將產生的所有矸石全部充填到采空區中。

采取“見六充三”的管理方式，循環進度定位3m。采煤流程可以總結為：打眼—安裝炸藥—爆破工作—臨時維護—移溜—打柱—安裝機械設備—矸石充填—撤回拋矸機和溜子—回采空區充填。

（1）對于這個礦區的充填段來說，只存在π型支護的鋼梁。工作面方面有三硐支護，對于單體液壓支柱來說，將配合金屬鉸接共同頂梁，這就是在矸石井下采煤技術中基本的一柱一梁方式。對于采空區充填區三硐來說，采用的是一梁四柱的方式，3.0mπ型的支護鋼梁配合單體液壓支柱。

（2）充填之前將充填區的排數向煤幫和老塘方向移動，使最后兩三排支柱的寬度，達到安裝拋矸機和左右調整拋矸機的要求。

（3）將充填段的老塘側摘除掉，將老糖側用來掛切頂排支柱和禿頭支柱。最后一排的支柱用來支設最后三、四排支柱之間，一般情況下最后一排的支柱就是切頂排支柱。設置完畢后，將最后三、四排支柱之間的支設支柱作為戧柱來運用。將最后的第二排支柱設置在最外面的那根鉸接頂梁上，此支柱就是備用支柱。

（4）在充填作業之前，需要將切頂排上用作掛笆的禿頭支柱，放到π型支護鋼梁的最后一排支柱的位置，并且掛笆的禿頭支柱位置要和最后一排支柱的位置平齊。沿傾斜方向間距固定在700mm左右，插放穩定，用作吊掛擋矸簾。

2.3 頂板管理

在工作面上，當最小的控頂距設置為3.2m時，工作面上的三排鉸接頂梁使用一柱一梁結構，將棚距定為700mm。對于3.2mπ型的支護鋼梁來說，使用一梁四柱的結構，棚距也是700mm。在套棚作業時，將3.2mπ型的支護鋼梁放置在靠近上方一棚鉸接頂梁的位置，間距設定為200mm。

在工作面處于采煤作業期間，對采空區的充填施工需要使用π型的支護鋼梁配合頂板支撐，π型的支護鋼梁棚的距離定為700mm時，支護鋼梁的支撐強度才能滿足要求。這時可以撤掉靠近老糖側的棚鉸接頂梁，對于穩定性良好的π型支護鋼梁來說，可以不需要戧柱。

3 結束語

我國的煤炭資源豐富，煤炭行業是國有企業中的基礎行業，而采煤技術對煤炭行業的影響很大，它決定了國有煤炭的產量。充填采煤技術是一種新型技術，我國對此技術的研究和普及，相比起西方發達國家來說，都屬于起步較晚的。在全球所有國家中，我國充填采礦法的使用比例遠遠低于美國、法國、俄羅斯、日本這些國外發達國家。

矸石井下采煤技術是一種較為經濟的充填采煤技術，它滿足了填補地下采空區、分擔承載力的技術要求，還提高了土地資源使用效率。所以在筆者看來，矸石井下充填采煤技術應當加大普及力度。本文詳細論述了充填采煤技術的內容特點和矸石井下充填采煤技術的具體施工流程，希望能對矸石井下充填采煤技術的研究發展有所幫助。

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