淺析煤礦膏體充填綠色開采技術(shù)

1、淺析煤礦膏體充填綠色開采技術(shù)【摘 要】 煤礦膏體充填技術(shù)是一種新型的綠色環(huán)保技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)煤礦的高產(chǎn)高效和環(huán)境保護(hù)。本文介紹了煤礦膏體充填的特點(diǎn)，重點(diǎn)闡述了膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)和膏體充填采煤技術(shù)應(yīng)用前景，對(duì)于煤礦的開采技術(shù)來(lái)說(shuō)有一定的參考價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】 膏體充填 煤礦 綠色開采煤礦膏體充填，就是指把煤礦周圍的矸石、粉煤灰、工業(yè)產(chǎn)生的爐渣、城市排出的固體垃圾及膠結(jié)料等固體廢物通過地面加工制作成“無(wú)臨界流速、不需要脫水”的膏狀漿體，在重力或泵壓的作用下對(duì)工作面支架后方的采空區(qū)進(jìn)行充填而形成必要的人工支撐體系，把采煤引起的地表移動(dòng)控制在建筑物允許的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)不遷村采煤的方法。煤礦膏體充填料漿是一

2、種利用矸石、粉煤灰等固體廢物制作的，適合管道輸送的、低成本的、特殊“混凝土”或特殊“砂漿”。在煤礦企業(yè)中應(yīng)用膏體充填技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)煤礦的低碳運(yùn)行及綠色開采。而且，固體廢物膏體充填開采把矸石等固體廢物的利用，與控制采煤工作面頂?shù)装鍘r層破壞，減少開采沉陷，保護(hù)地面建構(gòu)物有效的結(jié)合起來(lái)，具有提高資源采出率、增強(qiáng)礦井安全保障度、保護(hù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的鮮明特性的綠色開采核心技術(shù)，也是我國(guó)煤炭工業(yè)科技發(fā)展的主要方向。1 煤礦膏體充填的特點(diǎn)膏體充填最早是1979年在德國(guó)格倫德金屬礦發(fā)展起來(lái)的；國(guó)內(nèi)金川有色金屬公司1989年開始試驗(yàn)膏體充填；膏體充填已經(jīng)在世界金屬礦山開采和尾礦處理等方面得以比較廣泛的應(yīng)用，一年一

3、度的世界膏體充填研討會(huì)已經(jīng)召開13次。國(guó)內(nèi)外金屬礦山膏體充填技術(shù)研究成果，對(duì)我國(guó)煤礦發(fā)展膏體充填有重要參考借鑒價(jià)值，但是，以解放“三下一上”壓煤為主要目的的煤礦膏體充填與金屬礦山膏體充填有重要的區(qū)別。與金屬礦山膏體充填比較，解放“三下一上”壓煤的煤礦膏體充填開采主要特點(diǎn)是：（1）充填的主要目的是減沉。（2）充填與采煤同在一個(gè)工作面，充填體構(gòu)筑方法不同于金屬礦山，煤礦需要發(fā)展專門膏體充填隔離支架。（3）充填材料強(qiáng)度性能要求不同，煤礦充填以后數(shù)小時(shí)后就要求充填體承載，否則，影響采煤面產(chǎn)量。（4）煤礦膏充填原料主要是煤矸石、坑口電廠低質(zhì)粉煤灰等，材料品質(zhì)差，質(zhì)量波動(dòng)大。2 膏體充填采煤的關(guān)鍵技術(shù)2.

4、1 膏體充填巖層控制規(guī)律膏體充填改變了垮落法采場(chǎng)礦壓規(guī)律，正常膏體充填直接頂板不垮落，老頂不出現(xiàn)周期性破斷，采場(chǎng)相當(dāng)于移動(dòng)的開切眼，頂板只有裂縫帶和彎曲下沉帶，甚至只有彎曲下沉帶。膏體充填采煤控制地表沉陷的關(guān)鍵是控制好工作面采煤區(qū)和待充填區(qū)上方的直接頂板和下位基本頂板。膏體充填采煤可以利用直接頂板下沉預(yù)計(jì)地面開采沉陷。2.2 膏體充填材料（1）膏體充填材料早期強(qiáng)度是指充填材料8h1d齡期抗壓強(qiáng)度。早期強(qiáng)度的作用：保持充填體自穩(wěn)定；支撐直接頂板巖石重量；適應(yīng)老頂變形的附加應(yīng)力。（2）膏體充填材料后期強(qiáng)度是指28d強(qiáng)度。支撐上覆巖土層重量。膏體充填體依靠的是密實(shí)度、三向抗壓強(qiáng)度，而不是單向抗壓強(qiáng)度

5、支撐上覆巖土層重量；厚煤層假頂或假底作用，控制支架插入量。（3）膏體膠結(jié)料。SL膏體膠結(jié)料為一種以鋼廠水淬渣為基材的復(fù)合材料，具有早期強(qiáng)度高、親泥特性好等特點(diǎn)，可以和各種含泥高的低質(zhì)充填原材料良好凝固，為膏體充填面快速推進(jìn)創(chuàng)造了條件。2.3 煤礦膏體充填工藝我國(guó)煤礦企業(yè)已經(jīng)初步形成了一套適合煤矸石膏體充填工藝技術(shù)，主要特點(diǎn)是：（1）采用批次攪拌，攪拌電流監(jiān)測(cè)等，保證每批次料漿在允許變化范圍內(nèi)，不合格料及時(shí)處理，適應(yīng)煤礦膏體充填原材料質(zhì)量波動(dòng)大的需要。（2）逐漸引入膏體輸送管道狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制，提高了系統(tǒng)保障與事故快速處理能力。（3）開發(fā)出煤礦膏體充填計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和特殊管件產(chǎn)品。膏體充填采煤工藝

6、為采用整體式充填液壓支架時(shí)，膏體充填采煤過程：采煤充填凝固；采煤隔離充填凝固，為了提高產(chǎn)量，通常布置2個(gè)工作面輪采。3 膏體充填采煤技術(shù)應(yīng)用前景隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鐵路、城鎮(zhèn)和工業(yè)占地面積迅速增加，“三下”壓煤量上升的勢(shì)頭十分強(qiáng)勁。利用煤礦固體廢棄物進(jìn)行井下充填，可以避免地面排放造成的環(huán)境污染，同時(shí)可以減少地表沉陷，是解放“三下” 壓煤的重要途徑。煤礦膏體充填主要應(yīng)用于“三下一上”，效益體現(xiàn)在：（1）擴(kuò)大開采范圍，提高采出率，多回收煤炭資源；（2）沿空留巷，節(jié)省巷道掘進(jìn)與支護(hù)費(fèi)用；（3）變短壁條帶面為長(zhǎng)壁膏體充填工作面，并可以實(shí)行往復(fù)式開采，減少工作面搬家次數(shù)和搬家距離，節(jié)省工作面搬家

7、費(fèi)用；（4）相對(duì)節(jié)省準(zhǔn)備開拓巷道工程與費(fèi)用；（5）減少固體廢物堆放占用土地和處理費(fèi)用；（6）減少排水費(fèi)用；（7）減少底板注漿改造底板鉆孔工程量和工程費(fèi)用；（8）有效防止采空區(qū)漏風(fēng)、自燃，方便瓦斯治理，節(jié)省相關(guān)安全工程費(fèi)用。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識(shí)的提高，“綠色開采”、“潔凈生產(chǎn)”和“綠色礦區(qū)”已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。膏體充填采煤在4個(gè)方面凸顯出優(yōu)勢(shì)：充填骨料可以就地取材，以煤矸石和粉煤灰作充填骨料，既解決了充填原料的來(lái)源，又可降低充填成本，減小固體廢棄物污染；井下充填不需脫水或微量脫水，工作面充填工序簡(jiǎn)單，井下污染?。怀涮铙w早期強(qiáng)度高，有利于對(duì)覆巖的有效控制和機(jī)械化采煤的快速推進(jìn)；充填成本低。膏體充填采煤技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦山開采無(wú)廢無(wú)害、資源開發(fā)安全高效，是礦山實(shí)現(xiàn)全面綠色開采的有效途徑。尤其是當(dāng)前“三下”采煤越來(lái)越受到人們關(guān)注和重視的情況下，膏體充填采煤在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)必將愈顯突出。4 結(jié)語(yǔ)總之，隨著社會(huì)的發(fā)展需要，我國(guó)煤炭開采已經(jīng)由最初的追求產(chǎn)量到現(xiàn)代的保護(hù)性開采轉(zhuǎn)變，膏體充填開采技術(shù)作為一種綠色的、保護(hù)的采礦技術(shù)，不僅有效的解決了“三下一上”的開