煤矸石充填方法选择的专业技术分析

充填采煤技术在煤层开采中的技术要点　

齐志强（河北省磁县申家庄煤矿，河北邯郸０５６５００）　

摘要：充填采煤技术是指将开采过程中产生的煤矸石、废料等进行利用，填充采空区，既保证了作业区的安全施工，又能将废料　进行再次利用，避免环境污染，为企业节约开采成本。文章中，笔者将结合自己的实际工作经验，对充填开采技术进行详细而全面的　分析。　关键词：充填采煤技术；煤层开采；煤矸石　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８—０１５５．２０１４．０２．１２２　中图分类号：Ｆ４０３．７１ＴＤ８２３．７　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００８－０１５５（２０１４）０２—０１９８－０１　

一、充填采煤工艺概述　

我国煤炭资源储量丰富，煤矿开采行业发展至今　

已经为人们的生活提供了巨大的能源供应，而随着近　

年来我国经济的不断发展，以及对于有限能源、环境保　

护问题的不断重视，一方面加剧了对于煤炭资源的需　

求，另一方面也在寻求着煤炭开采技术中的创新和改　

革，力求用最小的代价开采出最为丰富的资源，而且不　至于造成环境污染和资源浪费，充填采煤技术便是在　

这一形势之下提出来的。在传统的煤炭开采过程中，　

经常会导致煤矿地下采空区顶部岩层出现不同程度的　

大面积沉降，从而给煤矿地面建筑物和井下开采的稳　

定运行带来不同程度的危害，而充填采煤技术则能改　善这一问题。所谓的充填采煤，就是将开采过程中遗　

留下来的固体废弃物及粉煤灰、黄沙等充填人工作面　采空区，来控制顶板的冒落。　

充填开采方式的重要意义在于，首先它使得过去　

无法挖掘的“三下”压煤（建筑物下、铁路下、水体下难　

挖掘的煤矿）得到了开采，有效地解决了当下煤炭能源　

紧缺的问题，而且充填开采技术是绿色煤矿开采技术　体系中相当重要的一个环节，也是确保能源可持续发　

展的重要保障。其次，对于煤炭开采企业来讲，开采过　

程中势必会产生一些工业废弃物，传统的开采模式既　

要想法处理废弃物，又要考虑对采空区进行填补与支　

煤矿矸石处理分析与探究

摘 要：煤矿矸石的综合治理是煤炭生产企业可持续科学发展的一个重要内容，消除煤矸石带来的环境污染，发挥煤矸石这个矿山废弃物的利用价值，是发展低碳经济的需要，也是利国利民，兼有显著社会效益和经济效益的好事。

关键词：煤矸石；处理方式；采空区矸石浆充填

引 言

煤炭是我国重要的基础能源，尽管近年来煤炭资源在我国一次性能源消费中的比例逐渐降低，但2020年仍占比57%，是我国能源供给的主体。煤矸石就是在煤炭开采和加工过程中排放的固体废弃物，是与煤层伴生的一种含碳量低的岩石。据不完全统计，全国累积堆放的煤矸石约60亿吨，规模较大的矸石山有1600多座，占地约1.5万公顷。煤矸石产量一般为煤炭产量的15%～20%左右。十二五、十三五期间，我国每年的煤炭产量几乎都在30亿吨以上，每年排放的矸石量约为5亿吨，成为排放量最大的工业固体废弃物之一。

以往矿山所排放的煤矸石都没经过规划和处理，就近倾倒在矿井周边的地势低洼处，自然堆积而形成煤矸石山，不仅占用大量的土地资源而且给空气、水资源造成了严重的污染。

1 煤矸石排放主要危害

（1）煤矸石对大气污染

煤矸石不经处理就近露天堆放在矿井周围形成煤矸石山，粉状煤矸石和煤矸石风化后产生粉尘，在风力的作用下会产生大量扬尘，悬浮于空气中降低大气质量。我国的高硫型煤矸石分布广泛，有研究资料显示，含硫量大于1.5%的煤矸石可能发生自燃。即使不发生自燃，煤矸石在长期的地表环境中风化或者氧化。煤矸石中的有些化合物含有碳和硫，在发生自燃后放出大量的二氧化碳，一氧化碳，二氧化硫，硫化氢等有害气体，其中有害气体对居民的身体健康带来极大危害。而 SO2、SO3和NOx在下雨的时候形成酸雨，对建筑物造成腐蚀，对人体和动植物会造成危害。

（2）污染水体和土壤

大雨将煤矸石堆上的细小颗粒冲刷下来流入河流、湖泊和江中，直接导致河道湖泊的淤积，造成水体严重污染，影响人们的生产生活。煤矸石对水体和土壤的主要污染是其中的易溶盐类物质、含硫物质如硫酸氢根离子、硫酸根离子等和重金属元素可能通过雨水淋溶而进入地表水或渗入土壤，进而渗入浅层地下水。毒性较大的重金属元素Pb、Cd、Hg、Cu、As等进入水体，会引起急性或慢性中毒，将对人体健康产生的不良影响。这些元素浸入土壤后，破坏了土壤的结构，降低了土壤的质量，造成了土地资源的浪费。

煤矸石路基施工技术

摘要：本文介绍贵州省黔西至大方高速公路第五合同段煤矸石路基的施工情况，对煤矸石特性及填筑的施工工艺、方案进行论述。

关键词：煤矸石；路基 ；施工技术

一、前言

贵州省黔西至大方高速公路第五合同段K41+340-K44+450及六龙互通区A、B、C、D、E匝道120万m3路基是成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量低、比较坚硬的黑色岩石，煤炭开采及加工过程中被弃出而成为废弃物的一种特殊土，即煤矸石。针对此特殊土，业主单位邀请了相关专家进行现场踏勘，进行施工技术指导，确定了该路基的施工工艺和方案。

二、煤矸石物理力学特性

该煤矸石结构较松散，遇水极易风化崩解，破碎成细小颗粒状，易受雨水冲刷，强度低，性能接近于泥岩或泥质砂岩。根据现场观察并取样试验，从试验结果看，该煤矸石的天然含水量高于最佳含水量约7个百分点。煤矸石的膨胀性小，但崩解性极强，二次循环后的耐崩解性指数为11%。硫化铁含量较高。天然含水量高于最佳含水量时，其CBR值分别从9.8降为8.2和从10.7降到8.6，CBR值变化不大，且线膨胀率较小，满足路基填料要求。

三、煤矸石路基填料适用范围

（一）煤矸石可用于下路堤的填筑；

（二）煤矸石路基的填筑高度不超过20m；

（三）煤矸石路基填筑完成后必须有6个月以上的沉降稳定期方可铺筑路面，因此应有合理的工期安排。

（四）煤矸石不宜用于下列情况：陡坡路段；地表水丰富或汇集路段；有泉水出露的路段。

四、煤矸石路基填筑

（一）材料试验

在铺筑试验段之前需对煤矸石取样试验，试验指标包括天然含水率，液、塑限，承载比CBR，硫化铁含量，自由膨胀率，最佳含水率，最大干密度，耐崩解性指数等。

（二）地基处理

地基处理严格按路基施工技术规范要求进行，对于地下水位偏高的路段，应提前开挖纵向及横向边沟排水，以降低路基范围的地下水位及疏干地基，对于存在地表汇水、泉水和边坡渗水的沟谷型填筑体应做好相应的排水措施，防止水渗入煤矸石路基。

煤矿充填开采技术现状和建议

摘要：在我国现代社会生产力水平不断提升的背景下，工业生产、发电生产等对于煤炭资源的需求总量提高，为了满足生产需求，需要提升煤矿开采效率。在煤矿开采过程中，需要加强对开采技术的创新与优化，其中充填开采技术具有良好的作用，但是当前该技术的具体应用还存在着一些问题，需要对充填开采技术进行调整。因此，本文将对煤矿充填开采技术现状方面进行深入地研究与分析，并结合实践经验总结一些措施，希望可以对相关企业有所帮助。

关键词：煤矿生产；开采效率；充填开采技术；技术现状；建议措施

在我国煤矿行业发展过程中，传统的开发利用方式造成严重的资源浪费，且会对环境造成负面影响。为了有效治理矿区环境、提升开采效率以及降低开采引起的环境污染，提出了绿色煤矿开采的理念，其中充填开采技术具有良好的应用效果，能够有效降低煤矸石、粉煤灰等固体废弃物的排放，还能够降低开采对环境产生的污染与破坏，进而提升煤炭资源回采率与利用率，是一项科学的煤矿开采技术，所以需要准确掌握该技术的应用要点，结合应用现状对技术进行创新优化。

1煤矿充填开采技术现状分析

1.1煤矸石充填开采技术

煤矿矸石充填开采技术，是将井下采煤、掘进生产过程中产生的矸石与地面洗选期间产生的矸石，利用机械破碎方式进行处理，通过固体物连续输送系统将矸石输送到井下的一项技术，经过输送机运输到地面，最后通过刮板式运输机、充填一体化液压机设备等对采空区进行充填，结合捣实机对其进行多次夯实，能够实现对采空区的密实充填。矸石开采选择的主要填料为煤矸石，该材料来源广泛，成本较低，能够实现对煤矸石的二次利用，将闲置的煤矸石再次使用，且该处理方法流程简单，具有良好的稳定性，在我国许多矿区中具有广泛的应用，但是该充填技术的密实度相对较低，一般只能够达到80%左右，降低地表沉降的效果相对较差[1]。

1.2膏体充填开采技术

在煤矿开采生产中，膏体开采技术的应用较为普遍，是指将产生的煤矸石、电厂产生的粉煤灰、工业炉渣等固体废弃物，在地面加工成为不需要经过脱水处理、类似牙膏状的浆体充填材料，之后对其进行加压处理，通过充填管道将其输送到井下，在合适的时间将采空区进行处理。膏体充填材料主要为煤矸石、水以及胶凝材料，膏体充填料浆的质量分数一般咋子70%左右，具有不分层、不沉淀以及不离析等多项优势，且输送较为便利；膏体材料的泌水率较低，工作面环境较好，早期具有较高的强度，整体密实度能够得到保障，可以有效降低地表下沉与变形。但是在该技术应用过程中，充填系统相对较为复杂，前期需要投入较多的资金，且膏体料浆输送管道容易出现堵塞问题，影响充填效率与安全性，需要对该充填技术进行进一步优化。