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深度简析煤矿充填开采技术

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   深度简析煤矿充填开采技术:
   中国“三下”煤炭资源储藏量比较大,随着煤矿“三下”技术的不断改进与发展,充填开采法以独特的优势成为解决问题的关键,具有重大意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该种采煤方法能有效控制地表的下沉和变形,资源回收率可达90%以上,而且能保护地面建筑物、水体和生态环境。根据充填材料的不同可分为水砂充填、膏体充填和矸石充填三种技术。
  1、水砂充填开采法
  水砂充填采煤法于20世纪初在中国开始投入使用,经过多年的试用和技术的不断改进,开采技术已经相当成熟。它是利用水利通过管道把充填材料沙粒送入采空区的方法。当利用风化岩石作为充填材料时需要设立采石场和破碎车间,从采石场采回原砂,在经过筛选后把大块的砂再经破碎与加工后成为成品砂,把它运送到贮砂仓贮存。在对材料进行选择时最好在近地取材,这样可以减少费用,成品材料不宜有尖利的锋角,含泥量不宜超过10%~15%(粒度小于0.1mm)以免造成管壁的磨损而减少使用寿命。在贮砂室把砂与水混合成砂浆,砂浆在采空区脱水以后砂子形成充填体。剩余的废水经采空区流水上山和流水道流入采空区沉淀池,沉淀后水质变清进入水仓,水泵利用排水管将其排到地面贮水池,用以循环利用。这种采煤法充填致密,优点是可以有效地将煤尘危害性减少,又可以有效的防止地表变形和下沉。它的缺陷是所需材料比较贵,设备投资比较大,充填系统比较复杂,致使煤的成本增加。
  2、矸石充填
  矸石充填能够提高煤矿的采出率,能够有效地减少地表下沉和地表的变形,缓和工作面支撑压力产生的矿压显现等,是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。
  (1)抛矸机抛矸充填
  新汶矿区泉沟煤矿在2006年就使用过抛矸机抛矸充填开采技术。它的充填工艺是将岩巷和半煤岩巷掘进矸石通过矿车把它们运送到采煤区井下的矸石车场,通过翻车机的卸载后进行破碎,运送到矸石仓,破碎完毕的矸石由上下山的胶带输送机和刮板输送机输送至采煤工作面回风平巷,工作面采空区可伸缩胶带输送机运至抛矸胶带输送机尾部,由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填,并在邻近充填巷进行注浆强化。这种采煤方法机械化的程度较高,矸石的需求量较大;但是装备的投资不高,系统比较简单容易掌握,充填效果比较理想,比较适合应用在薄及中厚煤层的普采等,用这种开采方式进行村庄下开采,必须准备好大量的矸石。
  (2)到板输送机卸矸充填
  这种采煤法已经在中国投入使用,2007年汶川的新汶矿区翟镇矿的开采就是使用的这种开采方法。充填刮板输送机和后端带悬梁的自移式液压支架共同组成了该采煤法的充填装备。充填工艺是通过电机车把矸石矿车牵引到采区矸石车场,在用翻车卸载以后,进行破碎处理,然后进入矸石仓。破碎完毕的矸石由上下山的胶带输送机和平巷输送机运至液压支架后的充填刮板输送机,在采空区卸载。这种采煤方法经过多次使用证明机械化程度比较高、充填系统相对简单、充填效果好。缺陷是目前平行作业还比较困难,对干矸石的需求量较大,适用范围还有些狭窄。
  (3)风力抛矸充填开采
  国外应用风力充填开采的情况比较多,在我国淮北袁庄矿和鸡西城子河矿曾应用过这种开采技术。风力抛矸充填开采对材料的要求是沉缩率要低、腐蚀性要小等,材料粒度的直径一般超出管道的1/2--1/3。由于风力比较长物料的颗粒如果比较大不仅使能力降低而且对管道的磨损还比较大。矸石入井和输送一般有四种方式即矿车运送、箕斗下料、管道下料和钻孔直接下放。液压支架应选择与风力充填工作面相配套的。把充填管路悬吊在支架的后伸梁上或者架在专门的管子上。在每次充填完毕后用掩护挡板或者专门的挡板将其挡住,接着进行下一次充填时将支架向前移动,老的充填体就会自然塌落,与顶板所成的空角将被新的充填体填满。
  3、膏体充填开采
  膏体充填技术首先起源于德国是一种绿色开采技术,具有出采率高、安全性高和环保等优点。目前已被广泛的应用于中国在内的诸多国家。它是把粉煤灰、煤矸石、劣质土等固体废物制作成无临界流速、不需脱水的膏状浆体,这种膏状浆体无需脱水和能无临界流速。在充填时膏体通过巷道中的管路,在重力的作用下或者泵压提供动力的情况下把它输送到液压支架后的采空区。膏体充填材料的强度直接影响膏体充填的效果,充填材料是由煤矸石、水泥、粉煤灰、减水剂组成。形成的胶结充填体浓度高,流动性能好,呈膏体状态。膏体充填后,地表下沉将会明显的减少。这种技术即有益于解决煤矿开采污染的问题,又宜于解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题。
  充填开采可以对开采沉陷进行有效地控制,最大限度地回收国家的煤炭资源,同时也达到了保护土地资源的目的;而且还能将井下的矸石进行及时的处理,减轻它对人类和自然环境的危害,符合发展煤炭循环经济的要求是一项绿色的开采技术,前景很广阔。

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