摘 要:對于煤炭資源的開采,隨著科技的進步,技術越來越高,尤其是針對地質(zhì)條件復雜的礦井,采礦技術在不斷地更新和發(fā)展,充填采礦技術就是其中的一種,它是煤礦開采的先進工藝,可為煤炭企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。煤礦充填采礦技術如何應用,解決其運用中存在的問題是值得進行深刻分析和探討的。
關鍵詞:煤礦 充填采礦技術 運用綜合分析
煤礦在開采期間對開采方法、工藝流程等方面的要求越來越嚴格,采煤方法也越來越多。選用科學的開采方式對于礦井減少資金投入十分有利,還可為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。 目前,充填采礦技術是煤礦開采的先進工藝,是礦井很好的采煤方式。
1 充填采礦技術類型
充填采礦技術是煤礦使用的一種生產(chǎn)模式,對于地質(zhì)構(gòu)造復雜、開采難度增加、生產(chǎn)量偏大的采礦區(qū),選用充填采礦可滿足安全、穩(wěn)定、高效的生產(chǎn)標準。近年來,經(jīng)過技術革新之后,充填采礦技術的種類更加多樣化。
1.1冒落區(qū)注漿充填技術
當采空區(qū)的冒落矸石空隙還未被完全壓實的情況下,對其中立即注入漿液,進行填充,同時,對有些部分需要進行支撐,這樣才能保證其充填的質(zhì)量,這就是常所說的冒落區(qū)的注漿充填技術。
1.2離層區(qū)注漿充填技術
常利用巖層還在運動的情況下,進行充填,其中工作人員還需從地面選擇鉆孔、通過高壓向形成的覆巖內(nèi)離層空隙中注入充填料漿液,同時還要求高壓漿體必須壓實下部的巖層,這樣才能增加離層空間,當填體脫水后起到一定的支撐作用,進而使巖層的移動向地表傳播得到緩解,這就是離層區(qū)的注漿充填技術。離層區(qū)注漿充填技術如圖1所示。
1.3采空區(qū)條帶充填技術
當煤層被采出后,在頂板冒落之前,采煤工作人員需要對采空區(qū)的部分空間用膠結(jié)材料填充,以此來保證采礦區(qū)中留有一定的工作區(qū)間,可優(yōu)化工作環(huán)境,還可防止因煤炭采走后造成采礦區(qū)的坍塌,從而妨礙后面的工作,這是采空區(qū)的條帶充填技術。
2 充填采礦技術運用的分析
近年來,在采用分層充填采礦法的采場推廣應用了鏟運機、電耙等機械設備,采用了外來充填料、錨桿護頂?shù)裙に囇h(huán)平行作業(yè),使采場生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率大幅度地提高,發(fā)展成機械化分層充填采礦法。分層充填采礦法分上向分層充填采礦法和下向分層充填采礦法。上層分層充填采礦法是近年來運用較多的一種工藝,此方法的核心部分是礦房、礦柱量方面。首先回采礦房,此階段按照從下往上的開采原則,按水平分層狀態(tài)完成生產(chǎn);其次回采礦柱,此階段需根據(jù)煤礦的結(jié)構(gòu)分布針對性地制定開采工藝。下向分層充填采礦法,由于地區(qū)不同,地理環(huán)境有差異,部分地區(qū)的礦井結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不夠,若開采過程缺乏支撐結(jié)構(gòu)易發(fā)生意外事故。下向分層充填采礦法,適應于地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差的礦區(qū),該法重點在于從上往下分層回采和逐層充填,開采過程中需相應地對頂棚進行支撐,以防止圍巖坍塌。以下是上向分層干式充填采礦技術在某煤礦的具體應用。
2.1上向分層干式充填采礦法的回采工藝
(1)鋪墊:采場應以壓濾機廢舊濾布為主要的鋪墊材料,皮帶沿鏟運機鏟裝方向順向搭接,搭接長度500mm~800mm,并用草袋子塞緊靠近上下盤處。
(2)落礦:用YST—24型鑿巖機鉆鑿水平微傾斜炮眼,每次落礦高度控制在800mm~1000mm之間,孔間距500mm~800mm,裝藥要少,使用導爆管起爆;以減少大塊的產(chǎn)出,并可視采場安全條件,采取一采一充或二采一充。
(3)出礦:以EHST—0.5型鏟運機為主。周邊采用人工在采場內(nèi)耙運300mm以上大塊破碎后倒入溜礦井。
(4)采場支護:上向水平分層回采,由于人員和設備在項板下作業(yè),所以隨著上采高度的增加,必須對頂板和圍巖進行加固和支護,一般采用注漿錨桿和臨時木支護。
(5)充填:干式充填以其他中段的掘進廢石作為充填料,用鏟運機搬運。
2.2機械化水平分層干式充填采礦法特點
優(yōu)點:生產(chǎn)實踐證明,采用干式充填采礦法開采急傾斜薄礦脈,采場出礦使用鏟運機效果明顯,提高了采場出礦的機械化程度,具有一定的推廣價值。
缺點:落礦、出礦和充填等為間斷多循環(huán)作業(yè),管理復雜,礦塊生產(chǎn)能力??;鋪設墊板工藝難于管理,鏟運機維修量大,維修成本高;設備購置費高及設備維修保養(yǎng)工作復雜;出礦溜井一般用8mm的鐵板制作,架設到25m~30m以上時,由于溜井的角度不均和超大極易堵塞溜井,給出礦帶來困難。
3 解決充填采礦技術運用中的問題
3.1解決采煤、填充生產(chǎn)能力的均衡問題
目前,煤礦開采的填充方式是相互牽制和相互影響的,所以在煤礦的開采中即使沒有采取填充的措施,仍可把有關的環(huán)節(jié)進行循環(huán)處理,包括開采、支爐、放頂、運輸?shù)榷家M行嚴格的均衡優(yōu)化,以提高生產(chǎn)能力和產(chǎn)量。
3.2充填材料在供應與需求環(huán)節(jié)上的均衡
常采用尾砂、廢石等作為填充材料。對一般的金屬礦山進行采掘,開采廢料可以解決存在的供求之間的均衡關系,減少整個工業(yè)中廢物的堆積,也可處理廢物占用空間的問題。但是對于煤礦來說,由于開采量比較大,就需要解決材料的來源問題。在此過程中不僅需考慮原料的來源,而且還應考慮到充填材料的成本問題,盡可能地減少充填成本,以優(yōu)化采礦技術。
3.3解決充填成本與采礦效益均衡問題
充填采礦方法與其他的方法比較有很多的優(yōu)點:(1)可以在一定的限度下將地下的資源進行合理的整合開發(fā);(2)在工程過程中的安全性非常高;(3)工程礦產(chǎn)的開發(fā)利潤也有大大的提升,可獲得很大的經(jīng)濟效益。在工程過程中進一步完善充填設備的供需,可以更進一步的改善工程采礦充填要求,使其在實際應用中產(chǎn)生的問題更少,降低充填成本,可均衡采礦充填成本與采礦效益。
4 結(jié)語
目前,充填采礦技術在不少煤礦中得到了廣泛地推廣應用,雖然其技術還有一些不足,但是通過不斷地對其進行完善,其技術的未來發(fā)展趨勢還是比較可觀的。
參考文獻:
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作者簡介:劉淇午(1997.07—),男,山西省忻州市人,系山西大同大學煤炭工程學院采礦工程系15級學生,所學專業(yè)采礦工程。