充填采矿技术在煤矿开采中的应用探究

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  摘要:在开采煤矿资源的过程当中会引发一系列事故出现,其中主要有污染、泥石流以及尾矿溃坝等。在开采矿产资源时会不可避免的产生废料,将废料堆积在表面是导致上述问题出现的主要原因。现阶段人民群众逐步提高环保意识,在开采矿藏的过程当中,不仅不能污染到环境,同时还要对绿色采矿技术进行科学使用。充填采矿技术可以说是绿色采矿技术的重要基础与前提。本文主要针对充填采矿技术在煤矿开采中的应用进行进一步分析,这对煤矿开采工作的顺利开展有积极意义。
  关键词:煤矿开采;充填采矿;技术应用
  在经济发展的大力推动之下,矿产资源消耗也呈现出逐年上升的趋势。地质灾害以及生态环境是采矿行业在发展过程中所面对的主要问题。为在真正意义上促使再利用以及环保的目标得以实现,我们需要在开采过程当中科学使用充填采矿技术。与其它采矿方法相比,矿石回采率、资源浪费减少以及有效控制地表崩塌等都是充填采矿技术的明显优势。井下无轨自行设备是该项技术所使用的主要方式,这种采矿方法可满足高效以及环保的需求。
  一、我国煤矿充填采矿技术分析
  1.干式充填法
  干式充填法所使用的充填材料主要为碎石以及废石等,碎石主要来自于露天采石场,废石的来源为露天矿剥离以及地下矿采掘。在对其进行破碎后通过一定的手段填充到采空区域内,一般会使用机器、风力或者人工。矿房以及矿柱是干式充填法划分矿块所取得的两种主要形式。在开展回采工作的过程当中,主要依照自下而上的方式进行,先采房再采柱。
  在充填时也要将回采工作作为主要依据,并且实现对继续上采条件的创造。价值高的矿石、围岩不稳而矿石稳固的矿体以及缺乏水源或者水量过大的矿山是干式填充法使用的主要范围,注意廉价干填充料也在上述范围涵盖之内。上向水平分层干式充填法、倾斜分层干式充填法和削壁充填采矿法是科学划分干式充填法所获取的结果。
  2.水力充填法
  在水力充填法当中,充填材料主要利用碎石、炉渣以及砂。充填材料运送至采空区,主要是借助管道送水的模式进行,充填料与水混合成砂浆是水力充填法的实质,在此基础上使用泵压或者自然压可将其运送至回采工作面。注意保障材料使用的合理性,上述内容运输脱水完成后会形成充填体。
  水力冲填法不会对矿体提出较高的要求,一般矿体都可对其进行使用,抗压能力较强是充填物的明显优势与特征,尤其是在防止围岩移动以及矿山压力控制方面起着不可替代的重要作用,回收率高、贫化率低、有效防止内因火灾等都是水力充填法所起到的主要作用。充填区可对多种物质进行使用,尾砂以及废石皆可。
  3.胶结充填法
  胶结充填法采用砂石、炉渣、尾砂等配置而成的浆状胶结物料或水泥,凝固后用机械或水力送至踩空区。胶结充填采矿法充填物具有微膨胀性,强度增长快、结晶水量大,3天内可自由膨胀0.1%-0.5%左右、3天抗压强度即可达到18.8MPa。胶结充填法操作较为简单,大多数尾矿都可以与充填物胶结(尾矿质量最多为胶结物5倍)并自行流至充填点,相对于干式充填法和水力充填法来說,胶结充填法成本较低、有利于环境保护。
  二、充填采矿技术的应用过程分析
  1.上向分层充填技术的科学使用
  上向分层充填法在干式充填法的涵盖范围之内,矿房或矿体会在这一过程中逐步分层,分层顺序为自下而上,出现采空后及时填充。在填充的同时,也可以同时开展矿井以及行人井填充工作。将充填井设置在矿块当中可将较大的便利性提供给充填物输送,设备材料运送以及通风行走等也可获得一定的便捷性。
  沿走向和切走是上向水平分层干式充填采矿法矿块布置两种主要形式,沿走向布置工作一般是在厚度不超过15m的情况下使用,注意厚度最小不能低于10m,其中主要涉及到矿石、围岩较稳固的矿体。当厚度超出这个范围后,则需要使用切走向布置。
  顶住厚度根据矿石稳固性和矿房大小选择,当上部运输巷道需要保护时,保留3-5m厚的顶柱,不留顶柱可以通过人工建造假巷来代替,从而简化回采步骤并减少矿石损失和贫化。在运用上向分层充填法时,由于采准巷道布置简单,巷道少,并且不在其中进行二次破碎,矿石底部稳固性较好,所以高度可以低一些,一般留2-3m高的底柱。
  2.削壁充填采矿技术
  削壁充填采矿法矿块多为川之路天井,由于矿体比较薄,所以不能留间柱(特殊情况可以留很小的间柱),而是架设人工底柱(人工底柱为木梁底柱或混凝土底柱)。削壁开采法可以在工作面中将矿石和围岩分别开采,把矿石搬运出来,废石则留在矿房中作为充填料。
  将垫层铺设在填充物表面,主要是为实现高品位碎石或者矿石粉混入到充填料中现象的有效避免。在铺设垫层时可对多种材料进行使用一般会使用木板、混凝土、水泥砂浆。在铺设过程当中使用铁板和木板极易出现变形或者砸断的问题,将草袋铺设在胶带之上主要是起到一种缓冲作用,最大限度的避免爆破过程中胶带损坏问题的出现。在铺设混凝土时一定要注意对厚度进行科学控制,其厚度范围在0.1-0.15m之间,该项工作也对强度提出一定的要求,强度必须满足3MPa。
  3.分段充填采矿技术
  分段充填采矿技术是通过将暴露面较大的采场划分为几个结构面,成矩形断面结构,从而达到缩小采场暴露面积,实现在不稳固矿体下继续开采并充填的效果。某一矿场将中段划分为几个高10m的分段,再各分段都布置采场进行作业,回采与填充充填物作业则按照采场采矿步骤、根据采矿作业进度交叉进行,凿岩、出矿和充填均在巷道内进行作业,使用CT-500HE型电动铲运机搬运矿石和充填物料运输,形成踩空区即刻充填胶结物,用推卸式铲运机充填顶板。
  分段充填采矿技术可以实现采矿、出矿、填充充填物三项作业同时无轨机械化作业。
  4.下向分层充填采矿技术
  下向分层充填采矿技术适合在矿石、围岩不稳的矿体开采,可回采矿柱。下向分层充填采矿技术应当在矿块中布置矿石溜井、充填、行人天井,开采的矿石通过溜井运至下部运输巷道,充填物料通过上部运输巷道来运至开采场。
  回采时由上向下按层回采,采完一层即充填填充物至此层,回采分层应当倾斜10°-15°或水平布置分层,回采分层前,先将切割巷道和充填溜井、行人天井连通,从切割巷道回采。采矿作业人员回采时每层分层水砂充填物下方构筑胶结顶,保证作业安全。
  结语:
  在“三下”压煤下针对采过安全性以及回采率进行提升,就是充填采矿技术的实质与目标。同时该项方法是绿色环环保采矿方法实现的重要前提。充填采矿技术不仅能实现对资源的有效再利用,同时在环境保护方面也发挥着至关重要的作用,在煤矿领域充填技术所做出的贡献相当巨大。在处理采矿垃圾的过程当中,我们也可对充填采矿技术进行使用,这可充分说明充填采矿技术的重要性与必要性。相关部门以及工作人员必须提高对该项技术的重视程度,在实际采矿过程当中结合作业需求科学使用。
  参考文献:
  [1]祁建兵.煤矿开采中充填采矿技术的应用[J].产业与科技论坛,2013,12(17):73-74.
  [2]刘闯.煤矿开采中充填采矿技术的应用[J].科技创新与应用,2016(33):118-118.
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