矸石井下充填采煤技术解析

王 磊

（太原理工大学研究生院，山西 太原 030024）

煤矸石是洗煤作业中常见的固体废物，这种物质与煤层属于伴生关系。但是它煤炭的含量较低，硬度比煤炭强，堆积起来会造成大面积土地资源浪费。

采空区是一种地下空间，是因为地下矿产的开采导致岩层发生碎裂、位移、垮落和覆岩层的弯曲或下沉现象。随着我国资源矿产的发展，煤炭和金属矿产被大规模开发，留下了大量的地下空间。这种地下空间不仅会对施工队造成施工安全隐患，还对国有桥梁建筑使用安全造成隐患。

所以采空区是处理煤矸石最简单也是最价廉的方法，接下来笔者将基于充填采煤技术的内容和特点，详细论述矸石井下充填采煤技术。

1 充填采煤技术

充填采矿法可以在来回推进的过程中，将充填材料运输到采空区，填补这种地下空洞，有了充填体的支撑，地层的稳定性上升，工作人员的人身安全也有了保障。

这种新型采煤技术的优势有很多，大致可以分为以下几点：

（1）能有效地分担一部分地表压力，能改善地表受力不均的情况。受力平衡后，能改善围岩的位移现象，有利于更好更深地开采矿石，既保证了矿工人员的安全，又保障了国有建筑的使用安全。

（2）充填采矿法还能得到更高的采矿率，可以最大程度地开发矿产效益，给矿产企业带来更多的利润，促进我国采矿行业更好更快地发展。它对于自然形成的具有倾向性的矿床有很好的开采效果，可以避免矿区火灾，矿区坍塌的状况。

（3）它的机械化工作较多，可以高质量高效率地开发矿产。比如：在凿岩过程中，凿岩车可以代替炸药和人力；在运输矿产时，可以运用矿石铲运机运输矿石。

2 矸石井下充填采煤技术

接下来笔者以调查的某个矿井为例，叙述矸石井下充填采煤技术的流程。

某煤矿的海拔位于-406m，水平22采区，井下标高-570—533m，地面标高+32.4—32.7m，工作面的开采煤层属于低瓦斯煤层的范畴。

2.1 开采设备布置

工作面有一台SGB—40T型号的刮板输送机，主要用来帮助铺设运煤，还有一台STJ—800型号的皮带机。在切眼安排了两台SGB—40T型号的刮板输送机，在充填区安排了一部SGB—40T型号的刮板输送机，在材料道上安排了两台运矸皮带机。

2.2 矸石充填工艺

矿区经过不断改善充填工艺，按照“以充定采”的原则，将产生的所有矸石全部充填到采空区中。

采取“见六充三”的管理方式，循环进度定位3m。采煤流程可以总结为：打眼—安装炸药—爆破工作—临时维护—移溜—打柱—安装机械设备—矸石充填—撤回抛矸机和溜子—回采空区充填。

（1）对于这个矿区的充填段来说，只存在π型支护的钢梁。工作面方面有三硐支护，对于单体液压支柱来说，将配合金属铰接共同顶梁，这就是在矸石井下采煤技术中基本的一柱一梁方式。对于采空区充填区三硐来说，采用的是一梁四柱的方式，3.0mπ型的支护钢梁配合单体液压支柱。

（2）充填之前将充填区的排数向煤帮和老塘方向移动，使最后两三排支柱的宽度，达到安装抛矸机和左右调整抛矸机的要求。

（3）将充填段的老塘侧摘除掉，将老糖侧用来挂切顶排支柱和秃头支柱。最后一排的支柱用来支设最后三、四排支柱之间，一般情况下最后一排的支柱就是切顶排支柱。设置完毕后，将最后三、四排支柱之间的支设支柱作为戗柱来运用。将最后的第二排支柱设置在最外面的那根铰接顶梁上，此支柱就是备用支柱。

（4）在充填作业之前，需要将切顶排上用作挂笆的秃头支柱，放到π型支护钢梁的最后一排支柱的位置，并且挂笆的秃头支柱位置要和最后一排支柱的位置平齐。沿倾斜方向间距固定在700mm左右，插放稳定，用作吊挂挡矸帘。

2.3 顶板管理

在工作面上，当最小的控顶距设置为3.2m时，工作面上的三排铰接顶梁使用一柱一梁结构，将棚距定为700mm。对于3.2mπ型的支护钢梁来说，使用一梁四柱的结构，棚距也是700mm。在套棚作业时，将3.2mπ型的支护钢梁放置在靠近上方一棚铰接顶梁的位置，间距设定为200mm。

在工作面处于采煤作业期间，对采空区的充填施工需要使用π型的支护钢梁配合顶板支撑，π型的支护钢梁棚的距离定为700mm时，支护钢梁的支撑强度才能满足要求。这时可以撤掉靠近老糖侧的棚铰接顶梁，对于稳定性良好的π型支护钢梁来说，可以不需要戗柱。

3 结束语

我国的煤炭资源丰富，煤炭行业是国有企业中的基础行业，而采煤技术对煤炭行业的影响很大，它决定了国有煤炭的产量。充填采煤技术是一种新型技术，我国对此技术的研究和普及，相比起西方发达国家来说，都属于起步较晚的。在全球所有国家中，我国充填采矿法的使用比例远远低于美国、法国、俄罗斯、日本这些国外发达国家。

矸石井下采煤技术是一种较为经济的充填采煤技术，它满足了填补地下采空区、分担承载力的技术要求，还提高了土地资源使用效率。所以在笔者看来，矸石井下充填采煤技术应当加大普及力度。本文详细论述了充填采煤技术的内容特点和矸石井下充填采煤技术的具体施工流程，希望能对矸石井下充填采煤技术的研究发展有所帮助。

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