礦山井下矸石充填技術(shù)實(shí)踐研究

蔣仕柱，朱香輝，楊 麟，侯李峰，唐文章

（川煤華榮能源股份有限公司花山煤礦，四川 攀枝花 617066）

1 概述

矸石是礦山井下在采礦過(guò)程中采掘和揀選出來(lái)的礦層頂、底板及夾石。花山礦正常年生產(chǎn)礦石為170萬(wàn)噸，矸石量為7.0萬(wàn)m3/年。

2 矸石充填提出背景

隨著礦山井下開(kāi)采的進(jìn)行，矸石山大量堆積并迅速增長(zhǎng)，頻發(fā)矸石山自燃等環(huán)境災(zāi)害，造成礦山周?chē)鷳B(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化：

（1）矸石升井堆積、自燃等現(xiàn)象對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)、空氣等生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重；

（2）現(xiàn)有矸石山堆積占用大量地質(zhì)資源，造成了地質(zhì)資源浪費(fèi)；

（3）礦井采礦工作面采面較深，矸石升井運(yùn)輸占用時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重制約著提升效率；

（4）礦山地面排矸路線(xiàn)長(zhǎng)，每月汽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用達(dá)50余萬(wàn)元，成本高，并呈逐年增加趨勢(shì)

（5）近年來(lái)我國(guó)政府高度關(guān)注礦山發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響問(wèn)題。

十八大報(bào)告指出“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展”，多地政府已經(jīng)明確提出矸石山不增長(zhǎng)要求，并要短期內(nèi)“吃掉矸石山”。

3 矸石充填現(xiàn)狀

充填開(kāi)采分為干式充填、水砂充填、膏體充填及高水充填，其優(yōu)缺點(diǎn)如圖1所示。

圖1 矸石充填現(xiàn)狀

目前，礦井多數(shù)采用膏體充填，充填料漿井下制備，實(shí)現(xiàn)矸石井下采礦處理，料漿固體顆粒在橫斷面上呈均勻分布狀態(tài)，不離析、不沉淀，另充填體脫水量少，矸石含量大，膠結(jié)材料用量少。

4 井下充填工藝

由井下采面分離出來(lái)的矸石經(jīng)礦車(chē)運(yùn)輸至充填系統(tǒng)卸料處，經(jīng)磕車(chē)機(jī)卸料至收料斗，通過(guò)斗下振動(dòng)給料機(jī)進(jìn)入輸送皮帶1，原矸石輸送到破碎機(jī)進(jìn)行破碎，出料粒徑R控制在15mm以下，為防止金屬質(zhì)物品損傷破碎機(jī)，在皮帶機(jī)1上加裝除金屬質(zhì)物器進(jìn)行去金屬質(zhì)物處理。

破碎后的矸石經(jīng)皮帶機(jī)2直接輸送到連續(xù)攪拌機(jī)，同時(shí)井下礦產(chǎn)粉塵通過(guò)人工上料至各自料斗，經(jīng)螺旋輸送機(jī)輸送至皮帶與矸石混合，經(jīng)混合后的充填干料輸送至連續(xù)攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌好的充填料漿落入充填泵料斗內(nèi)，通過(guò)混凝土泵加壓沿礦井管路輸送到充填工作面進(jìn)行充填。

在充填工作面采用6m無(wú)縫金屬管道作為充填料管，放置于第三個(gè)支架與第四個(gè)支架之間，拖至液壓支架后端，充填時(shí)將布料管用鐵絲固定在支架上。當(dāng)?shù)V井開(kāi)采工作時(shí)布料管隨支架前移，充填末端管路布置如圖2所示。

圖2 充填管路末端布置圖

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

充填成本主要包括材料費(fèi)用、充填設(shè)備折舊費(fèi)、充填電費(fèi)三部分及人工成本，見(jiàn)表1。

表1 充填成本

矸石升井成本包括提升設(shè)備折舊費(fèi)用、占地費(fèi)用、礦區(qū)租賃費(fèi)用、提升電費(fèi)、地面矸石轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)及人工成本，見(jiàn)表2。

表2 矸石升井成本

矸石充填項(xiàng)目除避免浪費(fèi)主井提升能力外，可節(jié)約升井費(fèi)用、人工成本和地面矸石轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用：154.23-74.34=79.89（元/m3）。

每天處理矸石212.2m3，每年按330工作天考慮，每年處理矸石7萬(wàn)方，可節(jié)約支出79.89×70000=559.2（萬(wàn)元）

6 結(jié)語(yǔ)

矸石礦井下充填開(kāi)采是我國(guó)現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的科學(xué)開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境和礦區(qū)和諧發(fā)展相統(tǒng)一的礦石生產(chǎn)方式，是生產(chǎn)方式的重大變革，是采礦行業(yè)積極探索礦山開(kāi)發(fā)與礦區(qū)環(huán)境和諧發(fā)展而得出的最新成果，是我國(guó)采礦行業(yè)健康、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的方向。