范方能: 矸石換煤實現(xiàn)綠色開采

煤礦正常開采過程中將不斷開拓巷道，產(chǎn)生矸石排出地面后堆成矸石山，對環(huán)境造成影響。如何將開拓巷道產(chǎn)生的矸石就地充填在井下采空區(qū)，形成一套充填工藝，減少矸石排出，有利于環(huán)境保護；采空區(qū)充填飽滿后，減少地表下沉，降低煤炭開采對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞程度。四川煤炭產(chǎn)業(yè)集芙蓉紅衛(wèi)煤業(yè)公司，通過近年來不斷探索，解決了這一難題，將矸石充填采空區(qū)，用矸石換煤實現(xiàn)綠色開采。
據(jù)悉，由四川煤炭產(chǎn)業(yè)集芙蓉紅衛(wèi)煤業(yè)公司，原總經(jīng)理潘貴柱、總工程師文仁毅主研、撰寫的用矸石換煤實現(xiàn)綠色開采科技論文，在9月中旬，西南五?。ㄔ颇?、貴州、四川、重慶、廣西）市廣西南寧召開的一年一度煤炭學術(shù)會上發(fā)表，獲得專家的好評。這一項技術(shù)獲得了二00八年四川省科技進步三等獎。
四川煤炭產(chǎn)業(yè)集芙蓉紅衛(wèi)煤業(yè)公司，礦屬近距離煤層群開采，高硫、無煙煤。采煤工藝為放炮落煤，分段掩護密集支護，二級礦車提升出煤；礦井長期受地質(zhì)、煤層影響，運輸能力緊張。所有開采煤層都有自然發(fā)火。在開采過程中，不僅損失儲量，而且災(zāi)害治理風險大。以前采用均壓通風，防止自然發(fā)火控制困難。發(fā)生頂板受傷事故多。近年來通過多次對煤層自然發(fā)火分析，找出煤層發(fā)火主要原因，一是在開采過程中，將上覆煤層采空區(qū)和區(qū)段煤柱垮落，造成采空區(qū)浮煤二次氧化；二是大傾角近距離煤層群采空區(qū)頂板垮落，在工作面上段頂板冒落充填下段采空區(qū)飽滿，而上段采空區(qū)則空間較大，漏風嚴重，造成采空區(qū)浮煤二次氧化自然發(fā)火；三是由于采煤工作面傾角大，頂板垮落容易推倒支柱支護，零星傷人事故時有發(fā)生，嚴重制約礦井安全生產(chǎn)。
該公司總經(jīng)理潘貴柱、總工程師文仁毅組織工程技術(shù)員，采取針對性措施，提出用矸石充填采空區(qū)，換取更多的煤炭資源。
要解決這項以矸換煤、實現(xiàn)實現(xiàn)綠色開采，說起來容易，做起來非常難。首先要解決矸石的裝、運、卸的問題。如何把開拓出大量分散的矸石，進行集中用礦車裝運、卸矸。該礦發(fā)動工程技術(shù)人員攻關(guān)，研制出了液壓側(cè)卸式礦車，經(jīng)多次試用，取得了成功，達到了多個同時卸矸的要求，減少了勞動強度，滿足了充填要求。采用的主要運輸方法是：將液壓側(cè)卸式礦車送到各掘進磧頭裝矸，再通過車場上山拉到各車場集中調(diào)運，保證側(cè)門方向滿足充填工作面的要求，集中向要充填的工作面運送，到各運輸石門后通過對拉絞車送到充填地點；充填需要解決的第二個問題，是采空區(qū)的維護，充填作業(yè)的空間在已經(jīng)是開采的采空區(qū)，要保證人員的安全，就要對采空區(qū)維護，用支護手段來維護作業(yè)空間，要針對不同的頂板條件，不同的充填要求，選用不同的維護頂板空間的方式，對于必須充填的空間就必須要維護，對于一般充填只需維護作業(yè)空間。
該礦從2005年以來，經(jīng)西安煤科院，對已在14個采煤工作面采空區(qū)進行充填后，地面建筑物的影響進行通過反演模擬計算結(jié)果分析,得出以下結(jié)論是 3311、3321、3331、3341工作面開采后，在建筑物保護范圍，地表最大下沉值小于330mm；最大水平移動值在-80mm～120mm范圍；最大水平變形值在-3.0～1.8mm/m范圍；最大曲率變形值在-47～81×10-6/m范圍，最大傾斜變形值在-3.5～2.5mm/m范圍。進行矸石充填后，在主要集中的房屋集中區(qū)，地表移動變形遠遠小于開采房屋Ⅰ級受損指標（水平變形??2.0mm/m，曲率變形K?0.2×10-3/m，傾斜變形i?3.0mm/m）。按要求實施了矸石充填開采后，地表房屋未出現(xiàn)任何損壞現(xiàn)象，地表的養(yǎng)魚塘也無漏水現(xiàn)象發(fā)生，證實了矸石自溜充填的效果良好，確保了地表建筑物的安全正常使用。
對采空區(qū)通過矸石充填取得的效果。由于矸石堆積發(fā)生了效應(yīng)，頂板由原來的上段垮落充填下段的情況得到根本改變，采面由垮落型變?yōu)榫徛鲁列停芷趤韷翰幻黠@，對采煤工作面上方的建筑物保護起到良好作用，減少了地表的損壞，減少了因地表破壞造成的垮山漏水；采空區(qū)上段頂板不垮落充填下段，使上部煤層區(qū)段煤柱的可能性減少了采空區(qū)自然發(fā)火；解決了急傾斜煤層群開采自然發(fā)火的難題；將矸石消耗在井下，減少排石場所，節(jié)約了土地；減少投資在５００萬元以上；改善了煤礦急傾斜堅硬頂板開采條件，解決了因密集上無充填物，頂板來壓時對工作面作業(yè)人員發(fā)生傷亡事故的危險；使充填后密集上有了矸石作墊層，開采時人員在安全的條件下操作，安全得到保障；同時緩解了礦井提升運輸?shù)膲毫?，保障了礦井的生產(chǎn)能力。
四川煤炭產(chǎn)業(yè)集芙蓉紅衛(wèi)煤業(yè)公司，從2005年實施用矸石充填采空區(qū)后不留煤柱開采以來，在幾年時間里多采出煤炭資源11萬余噸，創(chuàng)利稅1717.2萬元，增加直接經(jīng)濟效益890萬元，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)1000天。員工們說：“用矸石充填采空區(qū)后，頂板壓力減少，支柱不容易推倒，操作起來方便，有安全感了”。