矿山井下矸石充填技术实践研究

蒋仕柱，朱香辉，杨 麟，侯李峰，唐文章

（川煤华荣能源股份有限公司花山煤矿，四川 攀枝花 617066）

1 概述

矸石是矿山井下在采矿过程中采掘和拣选出来的矿层顶、底板及夹石。花山矿正常年生产矿石为170万吨，矸石量为7.0万m3/年。

2 矸石充填提出背景

随着矿山井下开采的进行，矸石山大量堆积并迅速增长，频发矸石山自燃等环境灾害，造成矿山周围生态环境严重恶化：

（1）矸石升井堆积、自燃等现象对矿区水文地质、空气等生态环境污染严重；

（2）现有矸石山堆积占用大量地质资源，造成了地质资源浪费；

（3）矿井采矿工作面采面较深，矸石升井运输占用时间长，严重制约着提升效率；

（4）矿山地面排矸路线长，每月汽车转运费用达50余万元，成本高，并呈逐年增加趋势

（5）近年来我国政府高度关注矿山发展对环境的影响问题。

十八大报告指出“大力推进生态文明建设，着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展”，多地政府已经明确提出矸石山不增长要求，并要短期内“吃掉矸石山”。

3 矸石充填现状

充填开采分为干式充填、水砂充填、膏体充填及高水充填，其优缺点如图1所示。

图1 矸石充填现状

目前，矿井多数采用膏体充填，充填料浆井下制备，实现矸石井下采矿处理，料浆固体颗粒在横断面上呈均匀分布状态，不离析、不沉淀，另充填体脱水量少，矸石含量大，胶结材料用量少。

4 井下充填工艺

由井下采面分离出来的矸石经矿车运输至充填系统卸料处，经磕车机卸料至收料斗，通过斗下振动给料机进入输送皮带1，原矸石输送到破碎机进行破碎，出料粒径R控制在15mm以下，为防止金属质物品损伤破碎机，在皮带机1上加装除金属质物器进行去金属质物处理。

破碎后的矸石经皮带机2直接输送到连续搅拌机，同时井下矿产粉尘通过人工上料至各自料斗，经螺旋输送机输送至皮带与矸石混合，经混合后的充填干料输送至连续搅拌机进行搅拌，搅拌好的充填料浆落入充填泵料斗内，通过混凝土泵加压沿矿井管路输送到充填工作面进行充填。

在充填工作面采用6m无缝金属管道作为充填料管，放置于第三个支架与第四个支架之间，拖至液压支架后端，充填时将布料管用铁丝固定在支架上。当矿井开采工作时布料管随支架前移，充填末端管路布置如图2所示。

图2 充填管路末端布置图

5 经济效益分析

充填成本主要包括材料费用、充填设备折旧费、充填电费三部分及人工成本，见表1。

表1 充填成本

矸石升井成本包括提升设备折旧费用、占地费用、矿区租赁费用、提升电费、地面矸石转运费及人工成本，见表2。

表2 矸石升井成本

矸石充填项目除避免浪费主井提升能力外，可节约升井费用、人工成本和地面矸石转运费用：154.23-74.34=79.89（元/m³）。

每天处理矸石212.2m³，每年按330工作天考虑，每年处理矸石7万方，可节约支出79.89×70000=559.2（万元）

6 结语

矸石矿井下充填开采是我国现阶段实现矿产资源的科学开发与生态环境和矿区和谐发展相统一的矿石生产方式，是生产方式的重大变革，是采矿行业积极探索矿山开发与矿区环境和谐发展而得出的最新成果，是我国采矿行业健康、协调、可持续发展的方向。