煤矿巷道维修中矸石充填节能减排的科学运用

唐乐乐（三门峡龙王庄煤业有限责任公司，河南 三门峡 472434）

当前，在我国的大多数煤矿生产过程中，通常产出料矸石直接排放到地面的矸石山上，这样排出料不但会造成环境污染，而且极大降低了产出料的利用率。随着近几年煤矿生产过程中各项技术的日益完善，煤炭生产量的不断增加，开拓工作的任务也变得格外繁重，于是矸石山的规模也不断变大，带来了后期处理工作的难度。矸石不仅会造成扬尘污染，而且极易自然，还随着伴随着坍塌的危险，因此对其处理十分关键。

1 对具体煤矿自然环境地质特征进行分析

在对具体煤矿自然环境地质特征进行分析的过程中，要对各个特征参数进行具体分析。煤矿的特征参数很多，有地质结构埋藏深度，各系冲基层结构的相对厚度情况，主采的煤层埋深，基岩可达到的厚度；另外，煤矿的主采煤层属于何种煤类型，顶板岩石所属的砂岩类型，老顶的级别归类，顶压程度，f的大约范围，稳定性的等级等也很重要。在煤矿中，矸石类型一般为细砂岩，矸石密度的数值及砂岩密度的平均数值要记录清楚，矸石块度大约的粒径范围，矸石一般块度范围，最大矸石块度值，矸泥含量大体范围及矸石松散系数的确定工作都要做好。

2 利用矸石填充进行煤矿的巷道维修方案的初步确定

在煤矿的巷道维修过程中，矸石产出量比较大，由地面将其运输到矸石山的运输工具通常是矿车、皮带输送机等，但是这样的矸石排放过程却存在着很多问题，具体如下：

首先，运输过程环节较多。在传统的煤矿巷道矸石开采过程中，大多采用电机车将其输送到副井，再经过副井移到地面，最后经电机车将矸石输送到矸石山完成排放过程。这样的运输方式存在系列弊端，如车辆的输送周期过长、运输环节冗余繁多，不可避免的带来制约生产机公车紧张等问题。另外，此过程耗费的财力、物力及人力较大，对于矸石山和副井来说也会一定程度增加提升压力。

其次，对于环境污染较为严重。在矸石中，已知的有毒元素多达几十种，对于水源、大气、及土壤都会带来一定程度的污染及破坏。当矸石在外界环境中长时间堆放并暴露后，可能会发生自燃甚至爆炸，从而释放巨大的热量，并同时伴随有毒气体的大量产生，这些都会对自然环境及人类自身健康产生威胁。

最后，大量占据土地资源。根据相关调查数据可知，对于产量为一百万吨/年的煤矿来说，具体解决措施：利用矸石进行煤矿的巷道维修，一方面是因地制宜的具体体现，另一方面对于有效防止矸石排放所带来的地面污染，十分有效；另外，符合节能减排的理念。

3 矸石充填研究

对于巷道来说，充填剩余空间普遍存在，充填空间大小与充填工艺及巷道的倾斜角密切相关。若在煤矿的具体填充工程中，煤层具有小范围内的倾角，矸石充填巷道斜度小于十左右，则通过统计可知，在变形巷道进行矸石充填时，充填率便较大，可达90%以上，但也与此同时表明，仍有一些剩余空间存在于变形巷道当中。

另外，矸石的紧密度与矸石的含水率、充填时间、充填方式、粒度、岩性及外部施加压力等因素相关。在分析具体煤矿事例时，要注意矸石的类型(一般来说属于砂质页岩或砂岩)，碎胀系数初始值可达到1.70左右，经密实处理后可达1.10左右。则在这种条件下，煤矿矸石充填试验，用于填充的矸石粒度大约需要介于二十至一百五十毫米的范围内。当矸石处于自然密实或自然堆积的状态时，矸石处于顶板压力会表现出垂直方向的迷失压缩状态。充填的矸石紧实程度Ψ及保持时间T具有下述关系：

4 利用矸石填充进行煤矿巷道维修具体方案确定步骤

4.1 将矸石填充至废弃的峒室中

将巷道维修过程所产生的余料矸石往废弃的峒室中充填，待峒室的门口用装袋后的矸石封堵起来。值得注意的是峒室之内必须要填充满，待门口用矸石封堵后用喷浆再次封闭，这样便能有效防止局部的瓦斯汇聚。

4.2 将矸石充填至废弃的巷道中

当维修所在地及其附近的巷道中存在废弃巷道时，便可以将巷道维修过程中产生的余料矸石运送到这些废弃的巷道中，待矸石充填完毕之后在巷道的两侧用喷浆封闭。如下将对充填过程进行详细说明。

在对煤矿巷道进行维修的过程中，应该采用如下方法将矸石填充至实现具备的煤矿联络道及废弃巷道中。

首先，煤矿的联络道通常均为废弃的巷道，在这里利用此废弃巷道空间完成矸石的充填过程。要进行科学的相关数据统计，并准确记录，如巷道的断面属于何种型号的棚支护，在变形的情况下，巷道的净宽度的变化范围为多少，长度范围介于何区间等，在这些数据的基础上，计算共可容纳矸石充填量的体积具体值。

根据事先制定的生产过程具体实施方案，需要通过运输大巷从其他的地点由回风上山的交车进行矸石的调运过程，辅助后续的充填过程。在维修队所处位置是的具体实际情况下，可以运用帮顶喷浆进行喷体开裂、巷道拉底及周边原浮货等填充方法。维修地点本身缺少维修设备，加之充填工作量较少，因此单独安装设备便显得不是很必要。因此，在这样的情况下，便仅仅依靠人力进行背货、充填。一方面，人力充填的速度慢，劳动强度较大，另一方面，当地地理特点为上山坡坡角较大时，对工人的人身安全十分不利。

在分析了当地的实际条件之后，维修队可以充分利用巷道上山坡坡角的特点，加修一条可以依靠重力进行重物下滑的索道，通过在坡上及坡下的U性棚顶端加固一定长度的专用卡夹，固定钢丝绳，并为防止刮卡使其距离顶板一定距离，实现矸石的运输。对于承重为一吨的索道滑车来说，通过将四个挂钩挂在滑车上，平均一次便能够运输矸石四袋，这样便能实现依靠矸石袋自身重力自由运输的过程。另外，只需安排两人在坡下负责倒袋并充填矸石，一人进行滑车的上下往复操作。

通过这样的方法，一方面将煤矿巷道中的浮货、矸石的去向问题有效解决，实现了就近填充，另一方面极大提高了矸石充填的效率，减轻了工作强度，并保障了施工人员的人身安全。

4.3 将巷道中断面闲置部位有效利用事先矸石充填

在实际情况下，许多的一般巷道断面，如各联络道与斜巷的上部和下部车场等都是闲置的，若不对运输、通风及行人造成影响，是可以将巷道维修的矸石余料向闲置断面中充填的。但是，充填的前提是，矸石装袋后要靠帮并码放整齐，通常码放的高度要小于1.5米，且码放的稳固，从而实现巷道的文明化及标准化。如下将结合我矿具体实例进行说明：在进行煤矿巷道矸石充填时，要清楚计算出矸石共计量的立方数，将所支派的煤矿巷道填充过程中上部车场能够充填矸石的容量计算出来，与此同时，有效测量煤矿斜巷的充填矸石规模，将长、宽、高的数量准确记录下来，以此算出总的容纳规模立方数，将上部车场的充填矸石规模，即长、宽、高值分别记录下来，并算出装载能力。在有效进行填充容量和车辆装载能力预估的前提下，矸石的充填工作便能够有效的展开。

5 总结

文章从具体煤矿自然环境地质特征分析、矸石充填研究、利用矸石填充进行煤矿的巷道维修方案的初步确定及巷道维修具体方案确定几个方面着手，对矸石在煤矿巷道的维修过程进行阐述。矸石充填对于煤矿巷道维修来说既符合因地制宜的思路，减少了矸石出井量，实现了矸石的少运输甚至不运输，又能够有效减少环境污染。对于全国范围的煤矿来说，矸石在煤矿巷道的填充技术值得大力推广，能够为煤炭企业增加经济收益，同时为社会创造财富。

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