浅谈矸石充填绿色开采技术
摘要：介绍了煤炭资源开采带来的生态环境问题，分析了矸石充填开采技术合理性与特点，并对矸石充填技术进行了系统阐述。最后从采充均衡理论出发，确定了采空区充填应采用部分充填法。
关键词：矸石充填，绿色开采，采充均衡
1 引言
煤炭资源开采导致了严重的塌陷破坏和生态环境问题，矿山开采沉陷和煤矸石的露天排放是造成破坏和影响矿区环境的主要问题根源。矿山开采沉陷破坏了人们赖以生存的矿区生态环境，对地农及其建筑物造成了严重损害。煤矸石的大量露天排放不仅占用大量土地、污染上壤，而且矸石的自燃会释放大量的SO2，H2S和CO等有毒有害气体，威胁人们的生产、生活安全。
利用矸石充填的绿色开采技术既可以解决煤矿生产矸石的井下处置问题，避免矸石提升上井带来的矿井运输紧张、地而环境污染和占地问题，又可以实现对地面的有效控制，保护地面建筑物安全，使矿井开采与生态环境相协调。
2 矸石充填的背景
2.1 煤矿生产对环境的破坏形式
矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而一旦开发建设，强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了独特的矿区生态环境问题，主要表现在以下几个方面：
1)对土地资源的破坏和占用。煤炭开采对土地资源的破坏损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。
2)对水资源的破坏和污染.煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。同时开采还可能污染地下水资源。
3)对大气环境的污染.主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃所形成的废气。
2.2 矸石充填的合理性
我国矸石排量占原煤产量的15%—20%。按年产25亿t煤计算，矸石排量在4亿一5亿t。减少排矸和进行矸石利用是绿色开采技术的一大任务。我们通过优化巷道布置，多开煤巷少掘岩巷，开发煤巷护巷技术，减少矸石量。另外，随着矸石充填液压支架、高速动力抛矸机等关键设备的矸制成功，以及矸石充填开采在邢东矿区和新汶矿区的工业性试验取得的初步成功，使得矸石充填开采的成功实施成为可能。这种新的开采方法不但可以在保证一定采出率基础上有效的控制岩层和地农移动、保护地表建筑物，而且还能实现矸石不升井、直接充填采空区，达到促进资源开采和环境保护协调发展的目的。
2.3 矸石充填的特点
井下矸石直接用于采空区充填，从经济角度考虑，会增加矸石在井下运输的费用，增加工作面充填作业所需的设备和人工费用；但可以省去运出井口和运至矸石山和矸石山环保处理的费用，减少复垦费用，免去矸石山的排矸作业的费用。如果将矸石山的土地购置费用和长时期的各种污染的治理和赔偿费用计算在一起，则在多数情况下，井下充填所增加的费用将远小于后者。
从理论上来说，充填开采是解决煤矿开采环境问题的理想途径，尤其在经济发达地区解决建筑物下压煤开采更应受到重视。
矸石充填技术具有以下特点：减少了复杂的提矸、运矸环节和人员，相应地减少了运矸设备和工作量；在矿井全部实现矸石充填时，地面矸石山占地及其所造成的环境污染等问题，可以得到彻底解决；由于大量矸石的采空区充填，提高了回采煤工作面顶板的安全程度，而目有效地防止了由于采空区冒落所造成的地表塌陷;回采后顶板的有效控制，给无煤柱开采制造了有利条件；因为没有像其他充填方法那样的复杂环节和工艺过程，又减少了向地面运矸翻矸和没有地面堆积占林、占地，可达到保护地面建筑物的日的。由于采用了采空区充填，避免了采空区积水的安全隐患。采空区充填还可防止采空区遗煤自燃和采空区瓦斯涌出和积聚。
矸石充填开采技术，取得了以矸换煤、矸石不升井、不占用耕地的洁净开采效果，不但解决了“三下”压煤问题，而且延长了矿井寿命，是一种具有广阔应用前景的绿色开采技术应大力研究和推广。
3 井下矸石充填技术
3.1 矸石充填技术的分类
按矸石充填的位置不同分巷道充填或工作面充填。巷道充填系统简单，占用设备少，但缺点是矸石充填量少，不能从根本上解决矸石污染问题。工作面充填，工作面充填系统复杂，除煤炭运输系统外，还要有排矸充填系统，设备占用多，但优点是矸石处理量大，目还能多出煤。
按充填量和充填范围不同分全部充填或局部充填:全部充填即在煤层采出后顶板未冒落前，对所有采空区域进行充填，充填量和充填范围与采出煤量大体一致，靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷。局部充填是相对全部充填而言的，其充填量和充填范围仅是采出煤量的一部分，它仅对采空区的局部或离层区或冒落区进行充填，靠覆岩关键层形成对上覆岩层的支撑结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆岩控制开采沉陷。
3.2 矸石充填的输送方式
矸石充填方法其位置只能是采空区，而局部充填的位置可以是采空区、离层区或冒落区。当采空区倾角较大时或在倾角较大的下山，可采用自溜来完成充填，其做法是:用单轨吊车、齿轨车或卡轨车等辅助运输工具把矸石由掘进工作面直接运输、倾卸到采空区；当采空区倾角较小或在倾角较小的下山和平巷进行矸石充填时，要用一些设备进行处理，如扒装机、胶带输送机、刮板输送机等。选用扒装机时利用扒装机台铲和扒斗，将台铲固定在卸矸点外，回头轮固定在废弃巷道充填面上端，用扒斗将矸石扒向充填面。选用胶带输送机时用改造后的皮带机，将矸石送往充填面，输送机固定在卸矸点外，胶带机机尾可采用悬壁梁架，目可调坡度，将矸石送高或送低，机身也可加长或缩短，以保证卸矸的适应性。选用刮板输送机时同胶带输送机。在上述3种方式中，以胶带输送方式为最好。
3.3 矸石充填采空区条带充填技术
矸石充填采空区条带充填技术，就是在煤层采出后顶板冒落前，采用矸石材料对采空区的一部分空间进行充填，构筑相间的充填条带，靠充填条带来支撑覆岩，控制地表沉陷，如图1所示。
图1 采空区条带充填示意图
采空区条带充填技术有两种模式:其一是长壁条带充填开采模式，沿推进方向在采空区相间构筑充填条带：其一是短壁间隔条带充填开采模式(见图2)，工作面布置成短壁条带开采，隔l个工作面充填l个工作面。
图2 短壁间隔条带充填开采模式
对于条带开采冒落区注浆充填技术则主要用来实现建筑物下压煤开采，其主要缺点是煤炭采出率偏低，一般仅为30%～50%。条带冒落区失去承载能力并将其上部岩层的载荷转移到两侧留设的煤岩柱上。条带开采冒落区注浆充填就是在建筑物压煤条带开采情况下，通过地面或井下钻孔向采出条带己冒落采空区的破碎矸石进行注浆充填，充填破碎矸石空隙，加固破碎岩石，使得采出条带冒落区重新起到承载作用，从而减缓覆岩移动往地表的传播；同时利用充填材料与冒落区内矸石形成的共同承载体来缩短留设条带的宽度，以达到提高资源回采率的目的。
4 从采矿均衡角度分析充填模式的选择
采空区全部充填开采中，采矿和充填相互制约，不继续采矿就无处充填，不充填也就不能采矿，使得由采矿和充填这两个作业环节组成的回采作业大循环共同决定矿井的开采。因此，只有实现采矿和充填的均衡，充填技术才有生命力，才会在矿山有效应用。采充均衡问题体现在三个方面，其一，充填生产能力与采矿生产能力如何匹配才能保持与其他开采方法同样的产量；其二是充填材料供需均衡问题，如何寻找合适丰富充填材料满足回填空间的要求；其三是充填成本与采矿效益均衡问题，充填开采中因充填而增加的经济效益能否抵消充填成本。
4.1 充填能力无法匹配机械化的采煤生产能力
煤炭开早就实现综合机械化，即落煤、装煤、运煤、支护和放顶五道工序，全部采用机械化作业，出现了工作面年单产百万吨甚至千万吨以上的地下特大型矿山，因此，煤矿的充填技术必须适应高产高效的发展。但是随采随充的充填能力一般小于40m3/h，而一个年产
100万t的采煤面的生产能力超过100m3/h，因此采用采空区全部充填技术无法与高产高效采煤技术相匹配。
4.2 煤矿缺乏充填材料
煤矿自身工业废弃物比例小，煤矿的矸石一般为煤炭开采量的15%～20%，采空区全部充填难以解决优质充填材料来源困难的问题。因此，采空区全部充填技术只局限于在能够在解决充填材料的矿区使用。
4.3 充填成本大于开采塌陷赔偿成本
对采煤塌陷赔偿费用进行统计分析得出:采空区全部充填增加的吨煤开采成本大于开采塌陷土地破坏和村庄搬迁赔偿增加的吨煤开采成本，煤矿采用采空区全部充填开采，不能解决充填成本与采矿效益矛盾问题。
由上述论证可知，煤矿如采用传统的采空区全部充填法，无法解决采充均衡问题。因此煤矿不宜选择随采随充的采空区全部充填采煤法。为此，建议选择部分充填开采模式。上面介绍的矸石充填采空区条带充填技术就是部分充填的其中一种技术。
5 结论
1）煤炭作为主体和可靠能源，绿色开采是其可持续发展的主要内容之一，突出特点是考虑对环境的保护，形成开采与环境协调发展。
2）利用矸石充填开采，在有效的控制地表沉陷、保护地面建筑物的同时，该技术还处理了煤炭生产过程中的煤矸石，实现了地而矸石的零排放。
3）矸石充填开采技术，取得了以矸换煤、矸石不升井、不占用耕地的洁净开采效果，不但解决了“三下”压煤问题，而且延长了矿井寿命，是一种具有广阔应用前景的绿色开采技术应大力研究和推广。
4）从采充均衡角度分析得到，采空区全部充填开采无法解决采充均衡问题，建议才用部分充填方法。
参考文献
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[8]许家林,朱卫兵,李兴尚等.控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术研究.采矿与安全工程学报,2006,3.
当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。 地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窿积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿杜承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 在采空区与巷道坍塌方面，主要采用的防治技术有充填、加固、封闭和崩塌四种。在地下突水防治方面，目前主要采用注浆堵水和探放水技术。 我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 长期以来，国内外许多专家学者针对采空区围岩的稳定性作了大量的理论研究工作，提出了许多控制采空区灾害的实用技术。 采空区处理 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露
目录 1.设计原则及依据 (2) 1.1设计原则 (2) 1.2执行相关国家标准 (2) 2.矿井基本信息 (3) 3.物料配比 (3) 3.1膏体充填料性能参数 (3) 3.2膏体充填材料用量 (3) 4.工艺流程 (5) 5.主要设备选型 (6) 5.1成品骨料制备系统 (6) 5.2充填料配比搅拌系统 (8) 5.3泵送系统 (11) 5.4充填管路系统 (12) 5.5附属设施与配套事项 (12) 5.5.1蓄水池 (12) 5.5.2沉淀池 (12) 5.5.3厂房需求 (12) 5.5.4配套事项 (12) 6.管理方法及规定 (16) 6.1 施工管理 (15) 6.2 密闭材料的质量要求 (15) 6.3 充填巡查管理系统维护 (15) 6.4突发性跑漏尾砂事故的防范措施 (15) 7.安全技术措施 (17)
1.设计原则及依据 1.1设计原则 （1）工艺合理，系统可靠，经济实用，实现“三下煤”开采； （2）《煤矿安全规程》中的相关标准、规定、规范，保证设计安全；； （3）xxx煤矿相关资料； （4）严格执行国家煤矿类有关标准、规定、规范，保证设计质量； （5）充分利用煤矿现有设施，尽量减少工程量，从而节约基建投资； （6）确保充填站的服务范围和充填能力； （7）保证充填系统在服务年限之内的安全和使用的稳定性； （8）高度重视环境保护和水土保持； （9）充填站布置应尽量紧凑，节约宝贵的工业场地； （10）工艺要尽可能简单可靠； （11）使用过程中易于管理； （12）管道泵送系统运行可靠。 1.2执行相关国家标准 （1）国家安全生产监督管理局、国家煤矿安全监察局《煤矿安全规程》； （2）中华人民共和国国家标准《环境空气质量标准》GB3095-1996 （3）中华人民共和国国家标准《地表水环境质量标准》GB3838-2002 （4）中华人民共和国国家标准《地下水质量标准》GB14848-93 （5）中华人民共和国环境保护法 （6）中华人民共和国环境噪声污染防治条例 （7）中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996 （8）中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996 （9）中华人民共和国国家标准《保护农作物的大气污染物最高允许浓度》GB 9137-88 （10）中华人民共和国国家标准《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90 （11）中华人民共和国国家标准《土壤环境质量标准》GB15618-1995 （12）中华人民共和国国家标准《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》GB18599-2001
井下矸石充填方案 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
矸石井下充填方案太原东山李家楼煤业有限公司 2015年7月
矸石井下充填方案 一、矿井基本情况 地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸石处理方法 工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸石井下充填方案 参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。 四、系统布置 在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较： 方案一： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160°方位角沿煤层顶板掘进90m后，改向以70°方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330°方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷—5#充填巷—7#充填巷—9#充填巷—11#充填巷—2#充填巷—4#充填巷—6#充填巷—8#充填巷—10#充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。
矸石充填开采技术项目简介 中国矿业大学 二O 一O 年二月
目录 1 工程背景........................................................................................................................... .- 2 - 2 矸石充填开采技术总体思路.............................................................................................- 3 - 3 井下分矸与投料系统简述.................................................................................................- 3 - 3 固体充填采煤技术............................................................................................................- 6 - 3.1 掘巷充填采煤技术...................................................................................................- 6 - 3.2 长壁普采（或炮采）充填采煤技术.......................................................................- 8 - 3.3 长壁综采充填采煤技术.........................................................................................- 10 -
矸石充填技术在邢台矿区的实践 摘要:充填开采是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。邢台矿区积极探索、实践煤矸石井下充填开采工艺,既为煤矸石找到了出路,减少地面沉陷,又释放了大量建筑物下煤炭资源,使矿区实现了可持续发展。 关键词:邢台矿区煤矸石充填开采 Practices on mining technology with backfill of coal rejects in Xingtai Mining Area Abstract:Backfilling mining is one of the key technologies of green mining. Carried out positive exploration and practice in Xingtai mining area coal gangue underground filling mining technology ,not only found a new way for using coal gangue, reducing the ground subsidence, but also released large amounts of coal resources under the buildings. It wasto achieve the sustainable development of mining area. Key Woeds:Xingtai Mining Area; coal rejects; mining with backfill 1 邢台矿区简介 邢台矿区位于河北省南部的邢台市、沙河市、内邱县境内,地处太行山与华北平原交界处,属于低山、丘陵、盆地与平原的过渡地带；
贵州众一金彩黔矿业有限公司织金县珠藏镇兴发煤矿10701综采面采空区矸石充填 安全技术措施 编制： 编制单位：兴发煤矿技术科 2019年5月3日
安全技术措施会审记录
10701综采面采空区矸石充填安全措施学习和考试记录贯彻时间：学习地点：传达人：
10701综采面采空区矸石充填安全技术措施 一、概况 10701综采工作面布置在一采区东翼，走向长380m，工作面倾斜长190m，工作面上限（回风巷）标高为+1300m，下限（运输巷）标高为+1420m。该综采工作面对应地面位置为大山，无主要建筑物，回采过程中对地面设施无影响。本工作面采用走向长壁一次采全高后退式综合机械化开采方法，双滚筒采煤机割煤、装煤，可弯曲刮板运输机运煤，支撑掩护式综采液压支架维护工作面顶板。10701工作面按照《10701综采工作面初采初放安全技术措施》执行初采初放，然后进行正常回采。 采用MG250/600-AWD2型双滚筒采煤机割煤，采煤机在工作面端头斜切进刀，双向割煤，采煤机割煤时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，设计采高为2.0m，循环进度0.6m。采煤机双向割煤，自行装煤，沿煤层顶底板回采。顶板必须割平，煤壁平、直，不得出现台阶、无伞檐，严禁留顶煤，支架必须拉成一条直线，要求刮板运输机平、稳、直，工作面采高为2.0m。 为尽量减少煤矿排矸量，推广新型技术，把矸石回填采空区（采空区矸石充填），为保证采空区充填期间的施工安全，特编制本安全技术措施。 二、矸石充填钻孔设计 1.10701综采面M7煤层倾斜长190m，煤层厚度2m的有110m，有80m长的工作面煤层薄化只有0.3m，几乎为矸石，工作面采高设计为2m，最大采高不超过 2.6m。在工作面推进10m左右，待初次放顶完成（即煤层直接顶垮落后进行施工采空区矸石充填钻孔）。
矸石井下充填方案太原东山李家楼煤业有限公司 2015年7月
矸石井下充填方案 一、矿井基本情况 地面位置：东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸石处理方法 工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸石井下充填方案 参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。 四、系统布置 在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T 矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160。方位角沿煤层顶板掘进90m后，改向以70。方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330。方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷一5#充填巷一7#充填巷一9#充填巷一11#充填巷一2#充填巷一4#充填巷一6#充填巷一8#充填巷一10#充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。 该方案共有充填巷11条，每条充填巷可充填1620m矸石（矸石膨胀系数按 1.8计算，高度按 2.5m计算），这样合计可充填矸石=1620X 11=17820帛矸石。掘进
目录 1.设计原则及依据.......................................... 错误!未定义书签。 设计原则.............................................. 错误!未定义书签。 执行相关国家标准...................................... 错误!未定义书签。 2.矿井基本信息............................................ 错误!未定义书签。 3.物料配比................................................ 错误!未定义书签。 膏体充填料性能参数.................................... 错误!未定义书签。 膏体充填材料用量...................................... 错误!未定义书签。 4.工艺流程................................................ 错误!未定义书签。 5.主要设备选型............................................ 错误!未定义书签。 成品骨料制备系统...................................... 错误!未定义书签。 充填料配比搅拌系统.................................... 错误!未定义书签。 泵送系统.............................................. 错误!未定义书签。 充填管路系统.......................................... 错误!未定义书签。 附属设施与配套事项.................................... 错误!未定义书签。 蓄水池............................................. 错误!未定义书签。 沉淀池............................................. 错误!未定义书签。 厂房需求........................................... 错误!未定义书签。 配套事项........................................... 错误!未定义书签。 6.管理方法及规定 (16) 施工管理 (15) 密闭材料的质量要求 (15) 充填巡查管理系统维护 (15) 突发性跑漏尾砂事故的防范措施 (15) 7.安全技术措施 (17)
矸井下充填案
东山家楼煤业有限公司2015 年7 月
矸井下充填案 一、矿井基本情况 地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸处理法工作面矸通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸井下充填案 参照其他矿井矸井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2# 煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸向充填巷进行充填。 四、系统布置在充填巷安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸充填问题，即将1T 矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更便，现有两个案，做一比较： 案一： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160 °位角沿煤层顶板掘进90m 后，改向以70°位角沿煤层顶板掘进303m 与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330 °位角沿煤层顶板掘进90m 与西轨道大巷贯通，形成1# 充填巷，贯通后立即对1# 充填巷进行密闭，采用跳掘的式进行掘进。顺序为1#充填巷— 3# 充填巷—5# 充填巷—7# 充填巷—9# 充填巷—11# 充填巷—2# 充填巷—4# 充填巷—6# 充填巷—8# 充填巷—10# 充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m 煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m 煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m 煤柱，并充填前一条巷道。 该案共有充填巷11 条，每条充填巷可充填1620m 3矸（矸膨胀系数按1.8
浅谈采空区处理方法 采矿技术组杜德春 摘要:我国地下开采矿山目前的实际情况是采空区灾害发生频繁，因事故死亡人数和国外同类相比相对较高，安全生产形势相当严峻，危及到人民群众的生命安全，对生态环境造成了严重破坏，给国家造成了巨大的经济损失，制约了我国矿山企业的可持续发展。 当开采完成形成采空区后，在上覆压力和地下水等因素的作用下，该煤柱和开采区两侧的煤层软化，失去强度，导致上覆岩体塌陷、冒落，形成滑坡。地下采空区对采矿工程的危害是显著和累积叠加的，主要体现在二个方面：一是采空区矿柱变形、破坏、顶板大面积冒落、岩移，造成地表沉陷、开裂和塌陷，破坏地面环境和影响露天作业，更为严重的是采空区突然垮塌的高速气浪和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏；另一方面在矿山开采过程中，采空区围岩受爆破震动影响导致岩体裂隙发育，甚至贯通地表或连通老窑积水，发生突水事故，淹没坑道和工作面，造成巨大经济损失。 矿体开采后，采场的原始应力状态被破坏，从而致使应力重新分布，时常导致矿柱失稳破坏。这种矿体开采后，当矿体承受的应力超过自身强度时，发生的不连续的发散突变，即矿柱失稳破坏的现象。 其灾害的主要表现形式有:片帮、冒顶、突水、地震、岩爆、冲击地压、地面塌陷、地面沉降、地裂缝以及由其导致的滑坡、泥石流、地表植被破坏等多种形式。 采空区处理方法 对于矿山地下开采遗留的采空区，处理方法通常有封闭、崩落、加固和充填四大类。加固法处理采空区主要在采空区土方修建公路、隧道等工程时应用较多。由于成本较高，技术难度大，所以目前在矿山的开采阶段应用较少。在具体的采空区处理过程中，由于各个矿山存在的采空区数量、其所处位置、形态特征不一样，必须针对各采空区的特点和条件，分别采取相应的处理方法。有时采用两类方法联合处理，如采用加固法与充填法联合、崩落法与充填法联合等:有时由同一类方法衍生出一系列子方法，如充填法可分:千石充填法、尾砂充填法、胶结充填法等。 1.崩落法 崩落围岩处理采空区的实质:用崩落围岩充填空区或形成缓冲保护岩石垫层，以防止上部大量岩石突然崩落时，气浪冲击和机械冲击巷道、设备和人生的危害:缓和应力集中，减少岩石的支撑压力。 崩落围岩又分为自然崩落和强制崩落两种。从理论上讲，任何一种岩石，当它达到极限暴露面积时，应能自然崩落·但是由于岩体并非理想弹性体，往往还未达到极限暴露面积以前，因为地质构造原因，围岩某部位就可能发生破坏，形成自然崩落.当围岩无构造破坏，整体性好，非常稳固时，需要在其中布置工程，进行强制崩落处理采空区。爆破的部位根据矿体的厚度和倾角确定。崩落岩石厚度一般以满足缓冲保护垫层的需要，达5mm以上为宜。崩落的方法一般采用深孔爆破或药室爆破(崩落露天边坡或极坚硬岩石)。 在崩落围岩时，为减少冲击气浪的危害，对离地表较近的采空区或已与地表相通的相邻采空区，应提前与地表或与上述采空区崩透，形成“天窗”。强制放顶工作一般与矿柱回采同时进行，且要求矿柱超前爆破。如不进行回采矿柱，则必须崩落所有支撑矿(岩)柱，以保证强制崩落围岩的效果。 1.1 地表强制崩落法处理采空区 该方法是利用采空区上方预先钻凿的中深孔或大孔，采用垂直倒漏斗爆破技术，将采空区上方中的岩石崩落，充填并消除采空区。
煤矸石充填技术方案 一、煤矸石充填意义： ⒈可以实现煤矸石不升井，减少运输费用，减少地面占地和环境污染。 ⒉煤矸石充填采空区实现以矸换煤，可以减少地表下沉，使对土地和建筑物的破坏降到最低，减少赔偿费用。 ⒊煤矸石充填采空区，减少对顶底板破坏，从而减少顶底板水的涌出，降低回采工作面水患威胁、提高回采效率、提高煤质和降低排水费用。 ⒋煤矸石充填采空区，将采空区底板覆盖上密实的充填体，减少瓦斯涌出，保证回采快速、安全。 ⒌煤矸石充填采空区，将靠近留巷段的采空区充实，可以保证充填留巷效果，降低留巷费用。从而实现无煤柱开采，提高煤炭资源回收率，减少巷道掘进量，缓解采掘接续紧张。 ⒍更有利于分储分运效能的发挥，有利于单轨吊系统的运行和彻底消灭井下地轨。 ⒎成熟、高效的充填技术可为受水害威胁的后组煤开采打下坚实的基础。 二、煤矸石充填方式的选择： ㈠泵送膏体充填方式： ⒈国外膏体充填： 膏体充填技术在国外金属矿山已经有20多年的发展历史。世界上首次膏体充填试验是1979年在德国格伦德铅锌矿进行的。试验成功以后，膏体充填技术在澳大利亚、奥地利、加拿大、英国、摩洛哥、葡萄牙、俄罗斯、南非、美国等国家的金属矿山得到了推广应用。 ⒉国内膏体充填： ⑴“八五”、“九五”期间，甘肃金川有色金属公司与北京有色冶金设计研究总院合作，利用国家重点科技攻关项目“全尾砂膏体泵送充填工艺及其设备研究”，在金川二矿区建成了我国第一条主要利用洗选尾砂、棒磨砂和粉煤灰的膏体充填工艺系统，其中，水泥浆独立泵送，在井下离充填点20-30m处与集料膏体浆液混合，与水泥浆混合后的膏体充填料浆重量浓度为82%，水泥用量平均280kg/m3，充填体最终抗压强度大于4MPa。该套膏体充填工艺系统采用德国施维英公司生产的KSP-140HDR矿用充填泵，泵送压力13MPa，充填能力100m3/h，利用自制的双轴连续搅拌机制浆，由美国霍尼韦
辰溪矿业有限公司蒋家坪煤矿矸石充填开采技术在水体下薄煤层机械化开采中的应用实施方案 一、项目实施矿井基本情况 蒋家坪煤矿为湖南省煤业集团辰溪矿业公司下属矿井，始建于1977 年7 月，1981 年投产，设计生产能力 6 万t/a ，核定生产能力13 万t/a 。该矿井采用斜井多水平开拓方式，分-50m 、- 250m 、-370m 三个水平开采，现生产水平为-370m 水平。下一步即将开采39 采区、49 采区，39 采区、49 采区上方地表为沅江（也称沅水）。 二、项目实施目标及意义 （一）通过水体下矸石充填机械化开采薄煤层后，可以盘活整个39 、49 采区（沅江下）储量合计为76.3 万吨。因工作面长度从 50m 调整到100m ，保护煤柱从9m 调整到2m 。故采区回采率由原先的85% 提高到98% ，可解放13% 的储量，即通过提高回采率，可减少煤炭资源损失量76.3 X13%=9.9万t。采区生产能力可提高至9万t/a。通过 此次工业试验，掌握薄煤层机械化开采的关键技术及工艺，为推广该技术奠定基础。 （二）矸石的循环利用，消除矸石露天排放引起的环境 污染和占地问题。井下处理矸石可达到30万t，采用矸石充填
可每年减少侵占 1 亩山地，折合征地费用 3 万/亩；改变矸石出井引起的表塌陷、地下水流失、大气和水污染等严重破坏环境的局面。 （三）矸石不出井可大大降低矿井的提升运输压力，提高矿井的生产能力。 （四）该项目的成功实施将真正做到环境友好型、资源节约型的两型示范样板，有较为广阔的推广空间。 三、组织机构我公司与立达公司联合组织成立了研发小组组 长：赵正稳 副组长：张江柳曾石生 成员：梁霖张嗣兵李作水李青锋彭刚彭文庆 四、项目实施 项目实施时间为一年（2013年2月?2014年2月）。 重点工作为第 4 阶段，即矸水体下矸石充填机械化开采薄煤层的工业试验。 第一阶段：2013 年 2 月承担单位继续完成项目研究的前期准备工作，协作单位完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层技术方案的编制工作。 第二阶段：2013 年 3 月?2013 年 4 月 完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层技术的关键设备、技术的设计工作。 第三阶段：2013年5月?2013年6月 完成水体下矸石充填机械化开采薄煤层工作面作业规程及安全技
原生矸石充填设备在煤矿绿色开采中的应用摘要：随着老区煤矿开采年限延长，储量逐年减少，三下压煤的开采势在必行，相应的环境问题凸显：建筑物破坏、矸石堆积占地，地下水水位下降等。因此减少煤炭开采对生态环境的破坏，实现绿色开采显得日益重要。本文阐述煤矿绿色开采内涵及充填技术中的设备应用，对老区资源枯竭矿井实现绿色开采具有借鉴意义。 关键词：煤矿绿色开采设备应用 1．引言 在我国一次能源结构中，煤炭占70%左右，它将长期是我国的主要能源。随着老区资源枯竭矿井三下开采规模越来越大，相应地也带来了许多生态问题。如何使老矿井的开采通过低投入、高回报得到可持续的发展，这就需要采取合理的开采技术及有效的防治措施，走矿产资源开发利用与生态环境协调发展的绿色矿业之路，率先实现“低开采、高利用、低废弃”集约化经营的行业可持续发展目标，建设绿色煤炭工业体系。本文就老区煤矿如何实现绿色开采以及矸石充填设备在绿色开采技术中的应用进行分析，并提出建议。 2．绿色开采技术体系 从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭、地下水、瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。 煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、矸石、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，目标是取得最佳的经济效益和社会效益。针对煤矿中地表塌陷、地下水位下降、矸石排放，绿色开采技术主要包括以下内容： 1）水资源保护－形成“保水开采”技术； 2）地表与建筑物保护－形成充填与条带开采技术； 3）减少矸石排放—综合利用技术 总之，绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏，形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。首先要改革开采技术，减轻对水土的破坏和地表的扰动，减少废弃物排放，实现循环经济。其中，通过矿山废弃物的资源化利用矸石回填，实现岩
超高水充填材料及其充填开采技术研究与应用我国煤炭资源较为丰富,但其赋存特点是煤矿“三下”压煤比较普遍。一方面,我国主要产煤省多地处平原,村庄密集,人口众多,村庄压煤比重大;另一方面,随着国内经济不断持续发展,村镇规模不断扩大,新矿区、新井田不断建设,压煤量也持续增加。解决“三下”压煤问题是我国煤矿可持续发展的关键。此外,由于煤矿开采造成地表沉陷、建筑物破坏及地下水与土地资源减少等,使矿区生态环境问题越来越突出。 基于上述问题,煤炭绿色开采是实现我国煤炭工业可持续发展的必由之路,充填开采技术是实现上述目标的不二选择。本文在充分研究我国煤炭资源赋存状况及充填开采现状的基础上,从充分回收煤炭资源、减少矿区环境污染、消除矿区生态破坏的角度出发,提出超高水充填材料用于矿井采空区充填的课题,并对此进行了详细研究。本文在详细查阅大量国内外文献的基础上,详细研究了超高水材料的生成机理,并通过大量实验,对超高水材料的各组成要素进行了详细研究。在实验室条件下,经过多年反复试验研究,找出超高水材料合理的组成配方。 所制得的超高水材料由A、B两种主料与少量复合速凝剂和复合缓凝分散剂组成。该材料可在水体积高达97%时,实现初凝时间在8~90min之间的按需调整。当水体积在95~97%时,抗压强度可根据外加剂的不同而进行调节,其28天强度可达到0.66~1.5MPa之间。该材料A、B两主料单浆可持续30~40小时不凝固,混合后材料可快速水化。 调整外加剂配方可以改变材料性能如凝结时间与强度等。为了考察所制得超高水材料性能,对超高水充填材料的基本性能包括基本力学性能、化学性能及所构成材料的稳定性进行了研究,发现该材料具有早强、快硬的特点,7天抗压强度可达到最终强度的60~90%,后期强度增长趋势较缓慢。通过调节水固比与外加剂,可根据需要调整其强度性能与凝结时间等指标。该材料体积应变较小,有利于采空区的充填应用。 该材料抗风化性能较差,火烤效果类同于风化,表明该材料不适于干燥、开放的环境。在井下潮湿环境中采取一定措施后可方便使用,尤其适合于井下密闭大空间的充填。对超高水材料固结体进行电镜分析表明,其主要成分为钙矾石。超高水材料的钙矾石结构为纤细的丝网状结构,同时伴有铝胶及其它凝胶类物质。
采空区充填支护材料 采空区充填支护材料是由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的（临时）永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。产品不燃烧也不助燃，具有突出的防爆防静电性能，对封堵瓦斯和防灭火有很好的效果。材料成型后性能稳定、持久，不破裂。 产品概述 采空区充填支护材料是为了提高煤矿井下密闭和空峒充填的施工速度，提高生产效率而研发的。它是由多种高分子化合物经过复配加入适量的交联剂、稳定剂和固化剂，在特定条件下反应预制成的块状泡沫体。该泡沫体重量轻、密闭性能好。由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的（临时）永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。该填充材料是由基料和催化剂，以4：1或者1：1的体积比混合，即时发泡，迅速膨胀形成的。膨胀倍数可达最初体积的15～30倍，膨胀泡沫2分钟内即可凝固硬化。 材料特点 1. 材料重量轻，运输方便，施工密闭时能大量减少工人劳动强度； 2. 使用时可以根据施工要求随意切割成不同尺寸、不同形状的单元体； 3. 施工速度快，可实现5分钟密闭巷道； 4. 产品阻燃防爆，密闭不透气，且当顶板有压力时，愈压密封性能愈好；
5. 产品具有一定的可塑性，施工后能保持巷道帮密实不透气； 6. 不需要购置专用设备，且产品可以重复使用，节约成本； 7. 用户根据使用地点和要求的不同，可定制不同强度、不同规格尺寸的产品； 8. 该产品属环保产品，使用过程中无毒、无味、无污染。 产品作用 采空区充填支护材料是一种泡沫充填产品，由双组分反应生成，具有良好的隔气性和发泡性，广泛应用于煤矿和隧道的永久密闭、煤岩空峒和煤层裂隙的充填、防火墙的构筑、有毒有害气体的封堵和冒顶支护等区域。特别适用于充填高冒区煤岩空峒、各种裂隙及漏风通道，以及封堵工作面上下隅角防治漏风及采空区瓦斯气体涌出。该物质不燃烧也不助燃，具有突出的防爆防静电性能，对封堵瓦斯和防灭火有很好的效果。该材料成型后性能稳定、持久，不破裂。 适应范围 1、充填煤岩空峒和裂隙，防止漏风； 2、井下有毒有害气体的封堵； 3、构筑防火密闭墙或快速密闭墙； 4、充填巷道或工作面高冒区； 5、采空区或者高冒区防灭火。 注意事项 1．运输过程中请勿重压，以免损坏产品； 2．施工时应根据密闭断面尺寸，尽可能的使用整块产品，减少切割次数，以免浪费。
采空区 采空区是由人为挖掘或者天然地质运动在地表下面产生的“空洞”，采空区的存在使得矿山的安全生产面临很大的安全问题，人员与机械设备都可能掉入采空区内部受到伤害。 由于地下采空区具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、采空区顶板冒落塌陷情况难以预测等特点，因此，如何对地下采空区的分布范围、空间形态特征和采空区的冒落状况等进行量化评判，一直是困扰工程技术人员进行采空区潜在危害性评价及合理确定采空区处治对策的关键技术难题。 目前，地下空区已经成为制约矿山发展的一个重要难题，随着矿山向深部开采，地压增大，地下空区在强大的地压下，容易发生坍塌事故，尤其对地下转露天开采的矿山影响很大；地下开采残留大量的采场、硐室、巷道没有进行及时处理，对露天开采带来了严重的隐患，同时给矿山工作人员和设备带来严重的威胁。 自20世纪末以来，我国矿业开采秩序较为混乱，非法无序的乱采滥挖在一些矿山及其周边留下了大量的采空区，这是影响目前矿山安全生产的主要危害源之一。如河南栾川钼矿、广西大厂矿区、甘肃厂坝铅锌矿、铜陵狮子山铜矿、云南兰坪铅锌矿、广东大宝山矿、湖南柿竹园矿等许多矿山都存在大量的采空区，致使矿山开采条件恶化，引起矿柱变形、相邻作业区采场和巷道维护困难、井下大面积冒落、岩移及地表塌
陷等，更为严重的是空区突然垮塌的高速气流和冲击波造成的人员伤亡和设备破坏，这些都给矿山安全生产构成严重威胁，并造成环境恶化、矿产资源严重浪费。解决上述问题的前提条件就是要科学地探查井下空区的即时状态和空间形状，为空区安全治理和资源回采提供准确的设计依据。结合栾川钼矿的实际工程地质条件，利用地下空间和采空区三维激光系统(C-ALS)对矿山的部分空区进行探测，了解其空区的形状、大小和位臵，运用其自带的软件进行编辑与成图。从而确定空区在矿山平面图上的具体位臵，为空区的处理提供可靠的理论依据，从而确保作业工人和设备的安全。 目前世界上先进的采空区整体解决方案是利用高密度电法等地球物理方法探测到采空区的大概位臵，再使用C-ALS等激光扫描设备对采空区进行数字化和可视化，达到科学探测采空区的目的。 处理方法 采空区的处理方法一般有： 垮落法、充填法、支撑法、缓慢下沉法。 煤矿采空区 是指在煤矿作业过程中，将地下煤炭或煤矸石等开采完成后留下的空洞或空腔。在对煤矿开采过程中，采空区常常给煤矿的正常生产带来危害。由于在煤矿开采过程中采空区存在大量的遗留的浮煤，浮煤的存在为煤矿自燃提供了物资条件。煤矿自燃严重威胁着煤矿的安全生产、制约着煤矿的生产，而采空区煤矿自燃在煤矿自燃发生总体中占有重要的部分。我国国有重点煤矿中采空区煤矿自燃占自燃火灾的60%，其中绝
井下矸石充填方法集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
矸石井下充填方案太原东山李家楼煤业有限公司 2015年7月
矸石井下充填方案 一、矿井基本情况 地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸石处理方法 工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸石井下充填方案 参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。 四、系统布置 在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较： 方案一： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160°方位角沿煤层顶板掘进90m 后，改向以70°方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330°方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷—5#充填巷—7#充填巷—9#充填巷—11#充填巷—2#充填巷—4#充填巷—6#充填巷—8#充填巷—10#充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。
浅谈矸石充填绿色开采技术 摘要：介绍了煤炭资源开采带来的生态环境问题，分析了矸石充填开采技术合理性与特点，并对矸石充填技术进行了系统阐述。最后从采充均衡理论出发，确定了采空区充填应采用部分充填法。 关键词：矸石充填，绿色开采，采充均衡 1 引言 煤炭资源开采导致了严重的塌陷破坏和生态环境问题，矿山开采沉陷和煤矸石的露天排放是造成破坏和影响矿区环境的主要问题根源。矿山开采沉陷破坏了人们赖以生存的矿区生态环境，对地农及其建筑物造成了严重损害。煤矸石的大量露天排放不仅占用大量土地、污染上壤，而且矸石的自燃会释放大量的SO2，H2S和CO等有毒有害气体，威胁人们的生产、生活安全。 利用矸石充填的绿色开采技术既可以解决煤矿生产矸石的井下处置问题，避免矸石提升上井带来的矿井运输紧张、地而环境污染和占地问题，又可以实现对地面的有效控制，保护地面建筑物安全，使矿井开采与生态环境相协调。 2 矸石充填的背景 2.1 煤矿生产对环境的破坏形式 矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而一旦开发建设，强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了独特的矿区生态环境问题，主要表现在以下几个方面： 1)对土地资源的破坏和占用。煤炭开采对土地资源的破坏损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。 2)对水资源的破坏和污染.煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。同时开采还可能污染地下水资源。 3)对大气环境的污染.主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃所形成的废气。 2.2 矸石充填的合理性 我国矸石排量占原煤产量的15%—20%。按年产25亿t煤计算，矸石排量在4亿一5亿t。减少排矸和进行矸石利用是绿色开采技术的一大任务。我们通过优化巷道布置，多开煤巷少掘岩巷，开发煤巷护巷技术，减少矸石量。另外，随着矸石充填液压支架、高速动力抛矸机等关键设备的矸制成功，以及矸石充填开采在邢东矿区和新汶矿区的工业性试验取得的初步成功，使得矸石充填开采的成功实施成为可能。这种新的开采方法不但可以在保证一定采出率基础上有效的控制岩层和地农移动、保护地表建筑物，而且还能实现矸石不升井、直接充填采空区，达到促进资源开采和环境保护协调发展的目的。 2.3 矸石充填的特点 井下矸石直接用于采空区充填，从经济角度考虑，会增加矸石在井下运输的费用，增加工作面充填作业所需的设备和人工费用；但可以省去运出井口和运至矸石山和矸石山环保处理的费用，减少复垦费用，免去矸石山的排矸作业的费用。如果将矸石山的土地购置费用和长时期的各种污染的治理和赔偿费用计算在一起，则在多数情况下，井下充填所增加的费用将远小于后者。
采空区干式充填施工方案 为了减少选矿厂尾矿和生产过程中产生的废石对地表的占用和污染，同时强化对矿山采矿后采空区的治理，减少采空区的暴露面积和空间，防止采空区冒落产生大量的冲击波，危及井下生产人员和设备设施的安全，经公司研究决定将选矿厂尾矿运至井下进行干式充填；井下生产过程中产生的废石不出井的原则，对新形成的采空区进行干式充填。为了确保充填科学规范、安全高效，特制定以下方案。 一、编制方案的依据 丁西磷矿《开发利用方案》和《开采设计》中设计推荐采用矿柱支撑与尾矿回填相结合的技术处理采空区。结合2014年丁西公司年度工作方案和矿区实际情况编制。 二、充填的目的 随着回采工作的推进，采空区暴露面积逐步增大，当采空区范围超过临界极限时，将引起较强烈的地压活动。因此在回采过程中进行超前治理能有效的减少采空区的暴露空间，降低采空区冒落时冲击波的危害，缓解采空区内的局部地压活动。 三、充填的意义 丁西磷矿选矿厂正常生产时，每天可产生400吨以上的尾矿，堆在地面不仅破坏环境，同时可能诱发新的地质灾害。
现将尾矿充填到井下，既回避了以上问题，同时对采空区的治理起到了很好的效果，自充填以后，资源的综合利用水平明显提高，有效的隔离和阻断了采空区地压的传递，降低了地表塌陷机率，减轻了对地表的破坏程度，对保护矿区地质环境十分有利。采矿过程中，为了提高矿石质量，在作业过程中手选出部分顶底板废石及上贫矿和对薄矿体的资源回收，采用分层开采产生了大量的废石，在废石不出井的原则下，采用废石对采空区干式充填，降低生产成本的同时又对采空区进行了治理。 四、充填施工组织 （一）尾矿充填 充填原材料主要来自选矿厂选矿产生的尾矿渣和采矿过程中的产生的废石。 充填方式为三轮内燃机车运输，电耙反向充填方式。选矿厂尾矿渣由公司工程车运至910尾矿堆场，在910堆场由扒矿设备装车，三轮车经910坑口运至指定充填区域，再通过电耙充填的方式将尾矿充填在采空区内至接顶。 尾矿充填组织由栗林河工区丁西五队负责组织人员、车辆、及充填设备并接受人员培训和设备检验后进行充填活动。栗林河工区负责对充填人员、设备、充填区域安全及充填质量进行监管。 （二）井下废石充填
矸石井下充填方案 太原东山李家楼煤业有限公司 2015年7月
矸石井下充填方案 一、矿井基本情况 地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。 二、目前矿井矸石处理方法 工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。 三、矸石井下充填方案 参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。 四、系统布置 在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。 为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较： 方案一： 从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160°方位角沿煤层顶板掘进90m后，改向以70°方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330°方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷—5#充填巷—7#充填巷—9#充填巷—11#充填巷—2#充填巷—4#充填巷—6#充填巷—8#充填巷—10#充填巷。 第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。 该方案共有充填巷11条，每条充填巷可充填1620m3矸石（矸石膨胀系数按