固体废弃物充填采煤方法浅析1

固体废弃物充填采煤方法浅析摘要本文介绍了采空区固体废弃物充填技术——似矸石充填技术。应用工业废料作为充填材料，如煤矸石、赤泥、粉煤灰等工业废弃物，解决了矸石量不足的问题，且采用中国矿业大学研发的最新充填技术与设备[1]，从而达到高强度高效率充填。固体废弃物充填技术既可以减少工业固体废弃物排放，又可以作为地下结构支撑体，减轻开采沉陷灾害，提高矿井资源回收率，是实现煤矿低成本高回报的关键技术之一。关键词：固体废弃物，充填，地表变形AnalysesonTheMiningMethodofSolidWasteFillingAbstractThispaperintroducesthefillingtechnologyofthesolidwasteundergroundGobarearefusefillingtechnique,uesingindustrialwasteasfillingmaterials,suchascoalrefuse,redmud,flyashandotherindustrialwastes,notonlysolvingtheproblemofinsufficientrefuse,butalsoUSESthelatesttechnologyandequipmentsofthefilling,soastoachieveefficientfilling.Solidwastefillingtechnologycanreducedischargeofindustrialsolidwaste,isusedasthesupportofundergroundstructure,reducetheminingdisasterofsubsidence,andimproverateofmining.soitisoneofkeytechnologiesthatthelowcostandhighreturnsarerealizedinmine.Keyword：SolidWaste，Filling，surfacetopography1充填开采意义固体充填开采技术是煤矿开采方法的一种理念创新，实现了煤矿地表无塌陷，同时也取得了较好的经济效益和社会效益，所积累的经验对延长衰老矿井服务年限，实现煤矿清洁、安全、和谐和可持续发展具有重大意义。2充填材料1)煤矸石实现矿山无废开采，需要充分利用矿山的固体废石料，废石料即矸石料，是矿山开采过程中排放的主要固体废料源之一，主要包括井下掘进废石、回采过程中的剔除废石等。井下矸石传统的处理方式是由井下提至地表堆积，侵占了大量的土地资源并污染了环境，这给人类的生存环境造成了极大的破坏。2)赤泥随着充填工艺和设备日臻完善,许多新型充填材料相继问世,为了降低充填成本,利用了来源广泛、成本低廉的工业固体废料——铝厂赤泥,大幅度降低了矿山采空区充填成本,提高了矿山经济效益。赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，中国作为世界第4大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。如果大量的赤泥不能充分有效的利用，仅仅依靠大面积的堆场堆放，不但降低了土地的使用效率，而且也对环境造成了严重的污染。3)粉煤灰粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。因此，粉煤灰的处理和利用问题引起人们的广泛注意。3充填工艺将矸石、粉煤灰、赤泥固体废弃物以合适的比例混合后,通过大垂深投料系统(包括防冲击力的缓冲系统、防止堵仓设备、井上下调度监控系统等)，井下运输系统运至工作面,再通过挂在充填支架尾梁上的充填开采输送机充填到长壁工作面充填区内,由夯实机进行夯实,置换出煤炭资源,从而达到解放“三下”压煤并控制覆岩运动及地表沉陷的目的。充填采煤技术系统布置如图1所示。图1充填采煤技术系统布置图充填设备主要包括自夯式充填开采液压支架、充填开采输送机等。自夯式充填开采液压支架维护了相当大的工作空间,为长壁工作面充填综采提供基本条件,同时也为充填材料提供足够的夯实力,使充填料充分接顶且具有一定的强度,充填开采输送机实现充填料安全高效地充填入采空区。如图24充填结果分析地下开采都会引起地表的变形。固体废弃物充填可以有效的控制地表沉陷,但也不能完全控制采空区上覆岩层的变形。因为充填总是滞后的，这就不可避免的会引起一定的沉陷甚至破坏,因此了解引起下沉的因素对“三下”采煤是非常重要的。经过理论分析和固体充填的实践得出影响固体充填效果的主要因素有三个:充填前顶底板接近量、充填固体的沉缩量和充填不充分量。充填前顶底板接近量,主要与上覆岩层性质有关,在特定的采矿条件下其变化不大。充填固体的沉缩量,主要与固体材料性质有关。因此固体充填过程中,当充填材料一定时,地表的变形程度与充填空间的充满率成正比,充满率越高地表变形程度越小,但固体充填的减沉效果不会无限的增加,固体充填的减沉率一般在62%以下。5充填开采效益分析1）经济效益分析充填采煤可以给矿山带来了丰厚的利润,由于煤炭价格、采煤成本、充填成本的不同取得的效益也不同。由于受煤炭价格的限制,充填采煤最近几年才得以推广应用,所以充填成本是决定充填采煤方法应用的关键因素。充填成本包括充填材料费用、运输费用、充填系统固定资产折旧费用、人工费、电费和其他费用,从一些矿井的应用情况来看,固体充填的成本最低,只有53元/t;膏体充填的成本最高,为110元/t;高水材料充填由于充填材料均为外购,后期成本较高,为67元/t;似膏体充填的成本为73元/t。2）社会效益分析固体废弃物充填的宗旨是变废为宝，随着社会工业的发展，工业废弃物也越来越多。固体废弃物充填采煤技术的成功应用,引发了煤炭开采工艺新的变革,有着深远的社会意义。采用固体废弃物充填开采，能够有效控制地表开采沉陷在建筑物允许值范围内,提高煤炭资源采出率,实现不搬迁采煤,充分解放村庄建筑物下、铁路下、水体下煤炭资源,延长矿井服务年限；充填开采消耗了大量的煤矸石、粉煤灰、赤泥等工业废弃物,减少了占地和对环境的污染,促进了工业的循环发展。7结论1）固体废弃物充填开采是我国建筑物下采煤的主要技术之一,具有资源回收率高、减小工作面压力、对地面破坏小等优点,同时还可以将地面废料进行井下处理,减少了环境污染,称之为“绿色充填开采技术”2）固体废弃物充填工艺具有设备投资少、工艺简单、充填料价格低廉的特点。3)固体废弃物充填开采技术应在充填理论、充填材料、充填装备等方面进一步攻关研究。参考文献[1]张吉雄;缪协兴;黄艳利;巨峰一种采煤固体物充填方法[P].中国专利:CN101586460,2009-11-25.[2]惠功领.我国煤矿充填开采技术现状与发展[J].煤炭工程,2010,(2).[3]宋振骐,崔增娣,夏洪春,汤建泉,文志杰.无煤柱矸石充填绿色安全高效开采模式及其工程理论基础研究[J].煤炭学报,2010,(5).[4]佟强.综采工作面矸石充填开采技术研究及应用[J].煤炭工程,2010,(12).[5]郭广礼,缪协兴,查剑锋,马占国,周振宇.长壁工作面矸石充填开采沉陷控制效果的初步分析[J].中国科技论文在线,2008,(11).[6]武龙飞,周华强,李锋,瞿群迪,郭振华.充填开采引起地表沉陷的影响因素探讨[J].能源技术与管理,2008,(1).[7]缪协兴,张吉雄.矸石充填采煤中的矿压显现规律分析[J].采矿与安全工程学报,2007,(4).[8]张普田.煤矿矸石充填开采地表变形规律分析[J].矿山测量,2009,(4).[9]盖建平,孙福强.煤矿充填采煤方法的应用与分析[J].煤矿开采,2010,(6).[10]钱鸣高,许家林,缪协兴.煤矿绿色开采技术的研究与实践[J].能源技术与管理,2004,(4).