固体废物膏体充填不迁村采煤.pdf

第 3 3卷 第 2期 2 0 0 4年 3月 中国矿业大学学报 J o u r n a l o f C h i n a Un i v e r s i t y o f M in i n g Te c h n o l o g y V0 1 ． 3 3 No ． 2 M a r ． 2 0 04 文章编号 1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 4 0 2 0 1 5 4 0 5 固体废物膏体充填不迁村采煤 周华强 ， 侯朝炯 ， 孙希奎 ， 瞿群迪 ， 陈德俊。 1 ．中国矿业大 学 能源科学与工程学院 ， 江苏 徐州2 2 1 0 0 8 ； 2 ．淄博矿业集 团有限责任公司 ， 山东 淄博2 5 5 1 2 0 ； 3 ．济 宁矿业集 团 太平煤 矿， 山东 济宁2 7 3 5 0 0 摘要 对比分析了村庄压煤采用传统迁村开采、 条带开采存在的问题， 以及采用固体废物膏体充 填不迁村采煤技术的优越性 ， 阐明我国煤矿发展 固体废物膏体充填的重要意义． 提 出5种不迁村 膏体 充填采煤方法． 分析煤矿 膏体充填的特殊性 ， 介绍了专门为煤矿膏体充填研究的 2种 膏体胶 结料， 并指出了膏体 充填不迁村采煤技术的研究方向． 关键词 固体废物；膏体充填 ；不迁村采煤 中图分类号 T D 8 2 3 ． 7 文献标识码 A S o l i d W a s t e Pa s t e Fi l l i n g f o r No n e Vi l l a g e - Re l o c a t i o n Co a l M i n i n g Z HOU Hu a q i a n g ，HOU Ch a o j i o n g ，S UN Xi k u i ，Qu Qu n d i ，C HE N De j u n 。 1 ． S c h o o l o f Mi n e r a l a n d E n e r g y Re s o u r c e s ，CUMT，Xu z h o u，J i a n g s u 2 2 1 0 0 8 ，Ch i n a ； 2 ． Z i b o M i n i n g Gr o u p Co ． ，Zi b o，S h a n d o n g 2 5 5 1 2 0 ，Ch i n a ； 3 ． Ta i p i n g Co l l i e r y ，J i n i n g Mi n i n g Gr o u p Co ．， J i n i n g，S h a n d o n g 2 7 3 5 0 0，Ch i n a Ab s t r a c tCo m p a r e d wi t h t r a d i t i o n a l s t r i p mi n i n g a n d v i l l a g e r e l o c a t i o n mi n i n g，t he a d v a n t a ge o f u s i n g s o l i d wa s t e p a s t e f i l l i n g t o r e a l i z e n o n e v i l l a g e r e l o c a t i o n c o a l e x t r a c t i o n wa s a n a l y z e d ．Th e i m p or t a n c e f o r Ch i n a t o d e v e l o p s o l i d wa s t e pa s t e f i l l i n g t e c hn o l o g y i n c o a l mi n e wa s c l a r i f i e d． The n，t he r e l a t e d f i v e m e t h o ds o f s ol i d wa s t e p a s t e f i l l i ng we r e p ut f or wa r d．Th e p a r t i c ul a r i t y o f p a s t e f i l l i n g i n c o a l mi n e wa s a n a l y z e d． The r e s e a r c h r e s ul t s o f t WO ki n d s o f c e me nt i t i o u s ma t e r i a l f o r c o a l mi n e pa s t e f i l l i n g we r e i nt r od uc e d．Fi n a l l y，t he r e s e a r c h d i r e c t i o n o f s o l i d wa s t e pa s t e f i l l i n g f o r n o n e v i l l a g e r e l o c a t i o n c o a l e xt r a c t i o n wa s d i s c u s s e d． Ke y wo r d ss o l i d wa s t e；p a s t e f i l l i ng；n o n e v i l l a g e r e l o c a t i on c o a l e xt r a c t i o n 所谓固体废物膏体充填不迁村采煤 ， 就是把煤 矿 附近的煤矸石、 粉煤灰、 工业炉渣、 劣质土、 城市 固体垃圾等在地面加工制作成不需要脱水处理的 牙膏状浆体， 采用充填泵或重力加压， 通过管道输 送到井下， 适时充填采空区或离层 区， 形成以膏体 充填体为主的上覆岩层支撑体系， 有效控制地表沉 陷在建筑物允许值范围内， 实现村庄不搬迁， 安全 开采建筑物下压煤 ， 保护矿区生态环境和地下水资 源． 固体废物膏体充填是煤矿绿色开采技术的重要 组成部分u ] ． 膏体充填技术在国外金属矿山已经有 2 0多年 的发展历史． 世界上首次膏体充填试验是 1 9 7 9年 在德 国格 伦德 铅锌 矿 B e d Gr u n d L e a d a n d Z i n c Mi n e 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 、 美国等国家得到了推广应用． 国内金川 有色金属公司二矿区、 大冶有色金属公司铜绿山矿 近年成功试验并应用 了膏体充填技术I- 引 ． 但是 ， 在 收稿 日期 2 0 0 3 一1 02 7 作者筒介 N ] 1 9 6 3 一 ， 男， 重庆市人， 中国矿业大学副教授， 工学博士， 从事环境材料、 充填采矿， 采动岩层控制及巷道支护方面的 研究 ． 维普资讯 第 2期 周华强等 固体废物膏体充填不迁村采煤 1 5 5 我国煤炭系统 ， 固体废物膏体充填技术 目前还处于 研究阶段 ， 煤矿不迁村膏体充填与金属矿山膏体充 填相 比， 在充填材料、 充填 目的和充填要求等方面 均不相同， 本文就煤矿膏体充填不迁村采煤技术的 若干重大问题进行 了分析研究 ， 以期对此项技术的 研究与发展有所裨益． 1 固体废物膏体充填不迁村采煤的意义 1 ． 1 我国急需发展新的不迁村采煤方法 村庄等建筑物下采煤一直是 困扰我国煤矿生 产正常接续和持续发展的重大问题． 特别是我国东 部地区， 人 口多 ， 村庄密度大 ， 村庄压煤尤为严重． 以山东省为例 ， 截止 2 0 0 1年底 ， 山东全省村庄等建 筑物下压煤达 4 4亿 t ， 占可采煤量 的 5 3 倪永 康， 2 0 0 2 ． 前些年资源充足时 ， 一般都尽量绕过村 庄开采 ， 现在资源越来越 少， 如果村庄压煤开采解 决不好 ， 许多矿井将难以维持生产正常接续 ， 面临 过早停产报废的被动局面， 影响地方经济健康稳定 发展和矿区职工的生产生活． 长期 以来 ， 我国煤矿村庄压煤主要采用迁村或 条带开采的方法进行开采， 这两种方法 已经越来越 难以满足村庄压煤开采的需要． 采用迁村法开采村 庄压煤， 不需要改变采煤方法与工艺 ， 煤炭采出率 较高， 但是存在以下问题 其一 ， 村庄搬迁成本不断 上升， 经济上使煤矿越来越难 以承受． 如， 迁村采煤 在兖州矿区吨煤增加成本高者 已达 2 O元／ t ， 将来 还会更高． 其二， 迁村需要新 占大量土地 ， 使本 已严 重的人多地少的矛盾更加 突出． 其三， 开采过程中 对上覆岩层及地表造成严重破坏 ， 破坏土地， 甚至 导致大量地下水流失。 其四， 迁村选址越来越困难 ， 许多矿井搬迁距离大于 5 6 k m， 有的甚至达到 1 O k m， 超出了原来耕作半径， 给农民带来许多生产和 生活的不便 ， 农 民不愿意搬迁 ， 引发复杂 的工农 矛 盾． 其五 ， 迁村过程耗 费时间长， 通常搬迁一个村庄 需要数年时间． 采用条带 开采 ， 虽然能够实现不迁 村采煤 ， 但是 煤炭采 出率低 ， 一般条 件下 只有 4 O 6 O ， 在厚煤层、 薄基岩条件下采用条带开采， 采 出率更低 ， 如山东太平煤矿在煤层厚度 8 m， 大部 分基岩 厚度小于 4 0 m 条件下， 采用条带开采， 采 出率只有 1 5％左右， 资源浪费十分严重． 所 以， 我 国急需发展新的不迁村采煤方法． 新 的不迁村采煤方法应该具有高产、 高效 、 高采出率、 环保 、 安全的技术特征． 1 ． 2 膏体充填的特点与技术优势 与煤矿曾经采用过的普通水砂充填等 比较， 膏 体充填材料具有以下特点 1 浓度高 一般膏体充填材料质量浓度 大于 7 5 ， 目前最高浓度达到 8 8％． 而普通水砂充填 材料浓度低于 6 5 ， 如， 我国阜新矿区水砂充填水 砂 比， 新平安矿为 2 ． 71 ～5 ． 3。 1 ， 新邱一坑为 1 ． 2 1 ～2 ． 11 ， 高德八坑为 21 ， 按照质量浓度小 于 5 0 ％． [ 。 2 流动状态为柱塞结构流 普通水砂充填料 浆管道输送过程中呈典型的两相紊流特征 ， 管道横 截面上浆体的流速为抛物线分布， 从管道 中心到管 壁， 流速逐渐由大减小为零， 而膏体充填料浆在管 道中基本是整体平推运动， 管道横截面上的浆体基 本上以相同的流速流动 ， 称之为柱塞结构流． 3 料浆基本不沉淀、 不泌水、 不离析 膏体充 填材料这个特点非常重要 ， 可以降低凝结前的隔离 要求， 使充填工作面不需要复杂的过滤排水设施 ， 也避免或减少了充填水对工作面的影响， 充填密实 程度高． 而普通水砂充填 ， 除大部分充填水需要 过 滤排走以外， 常常还在排水的同时带出大量的固体 颗粒， 其量高者达 4 O ， 只在少数情况下低于 1 5 ％， 产生繁重的沉淀清理工作． [ 4 4 无 临界流速 最大颗粒料粒径达到 2 5 ～3 5 mm，流速小于 1 m／ s仍然能够正常输送 ， 所以， 膏 体充填所用的煤矸 石等物料只要破碎加工 即可 ， 可降低材料加工费， 低速输送能够减少管道磨损． 5 相同胶结料用量下强度较高 可降低价格 较贵的胶结料用量 ， 降低材料成本． 由于膏体充填材料具备上述特点， 固体废物膏 体不仅能够解决不迁村采煤， 而且可以取得比传统 水砂充填开采更好的效果 ， 一方面， 不需要复 杂的 过滤排水设施 ， 充填系统简单， 维护工程量少 ， 另一 方面， 充填效率高， 充填密实程度高 ， 有利于提高控 制覆岩沉降效果 ， 再则膏体充填工作面环境没有大 量充填水滤排 的影响， 有利于采煤机械化的应用 ， 还有采用固体废物作充填料， 固体废物膏体充填完 全有条件发展成为高产、 高效、 高采出率、 环保、 安 全的不迁村采煤技术． 1 ． 3 膏体充填为固体废物资源化利用开辟新途径 长期 以来， 我国煤矿采用垮落法开采 ， 开采 的 过程中除造成土地资源的沉陷破坏外 ， 还排放大量 的煤矸石等固体废物， 对环境造成五个方面的危 害， 包括侵占土地、 污染土壤、 污染水体、 污染大气 和影响环境卫生． 据统计， 2 0 0 2 年全国工业固体废 物产生量为 9 ． 5 亿 t ， 综合利用率只有 5 2 ． 0％， 多 年固体废物产大于用， 已经累计堆积了近 1 0 0 亿 t 维普资讯 1 5 6 中国矿业大学学报 第 3 3卷 固体废物 ， 占用和污染了上 1 0 0万 h a的土地[ 5 ] ． 固体废物膏体充填不迁村采煤试验成功以后 ， 是 一项固体废物需要量 巨大 的工程． 以一个 年产 3 0万 t的工作面全部充填开采为例 ， 年充填需 要 的固体废物相 当于一个 2 0 0万 t矿井一年 的排矸 量， 这为固体废物资源化利用开辟一条新途径， 对 环境保护具有重要的意义． 1 ． 4 膏体充填还可以解决许多其它开采环境与安 全问题 固体废物膏体充填除能够实现不迁村采煤 以 外 ， 还可用 以解决以下开采环境与安全问题 1 铁路下、 水体下、 水体上采煤； 2 提高开采上限， 防治顶板透水和溃砂事故 ； 3 防止采空区上方含水层破坏， 实现保水采 煤； 4 坚硬顶板煤层的安全开采； 5 深井开采， 防治冲击地压． 2 不迁村采煤固体废物膏体充填方法 村庄等建筑物不搬迁安全采煤的原则是 受开 采影响后大部分建筑物不维修或小修， 少部分建筑 物经 中修和个别经大修能满足安全使用要求， 开采 引起 的地表变形控制在下列范围内 水平变形 ￡ ≤ 2 ． 0 mm／ m， 曲率 K≤0 ． 2 1 0 m～， 倾斜 ≤3 ． 0 mm／ mE 引 ． 煤层厚度、 开采深度、 覆岩条件和表土 层厚度等开采条件不 同， 达到上述村庄等建筑物不 搬迁安全采煤所要求的开采下沉系数不尽相同， 对 固体废物膏体充填的要求也不一样 ， 可以选择不同 的充填方 法． 根据采煤工作面采空区膏体充填程度、 充填地 点和工作面布置方式的不同， 不迁村采煤固体废物 膏体充填可归纳为以下 5种方法 1 全采全充法在村庄压煤范围内每一个回 采工作面都采用膏体充填开采 ， 随着回采工作面向 前推进 ， 在直接顶板 尚未垮落之前， 即用胶结性 固 体废物膏体材料把工作面后方 的采空区全部充填 起来． 全采全充法控制覆岩及地表变形效果最好 ， 但充填量大， 一般适用于村庄下厚煤层分层开采， 或同时要求提高开采上限等条件． 2 短壁 间隔充填法在村庄压煤 范围内， 采 煤工作面布置成短壁条带工作面开采， 每两个短壁 开采条带安排一个工作面后方全部采用胶结性 固 体废物膏体充填， 另外一个工作面采用一般的垮落 法管理顶板． 短壁开采条带之间保 留窄煤柱 ， 形成 一 个 以膏体充填体、 关键层[ 7 ] 、 窄煤柱构成的支撑 体 系， 控制覆岩和地表变形 ， 达到保护村庄等建筑 物的 目的． 短壁间隔充填法是一种部分充填 的方 法， 充填量较少， 有利于降低充填成本， 一般适用于 基岩较厚的薄及中厚煤层条件． 3 长壁间隔充填法该方法指在村庄压煤范 围内， 采用长壁工作面开采 ， 随着工作面推进 ， 在工 作面后方用胶结性的固体废物膏体材料构筑数个 沿工作面推进方 向的充填条带， 充填条带之间的空 间不充填或部分充填． 长壁间隔充填法也是一种部 分充填方法 ， 支撑体系为充填体、 关键层， 适用条件 与短壁间隔充填法类似． 4 冒落区充填法 该方法把充 填管道布置到 采煤工作面冒落区底板 ， 充填管随工作面推进拖动 前移 ， 在顶板冒落矸石未压实之前把非胶结性固体 废物膏体料浆压入矸石空隙， 达到减少覆岩和地表 变形、 保护村庄等建筑物的目的． 冒落区充填法不 需要隔离措施 ， 也不需要胶结料 ， 有利于 降低充填 材料成 本， 德 国 Wa l l s u m， Mo n o p o l 等 数个煤矿 曾 经在薄煤层回采工作面后方冒落矸石还未压实之 前向采空区充填固体废物膏体， 这种方法减沉效果 有 限， 地表下沉系数为 0 ． 3 0 ～0 ． 4 0 E 8 - 9 ] ． 所以， 冒落 区充填法一般适用于采深较大的薄及中厚煤层条 件． 5 离层 区膏体充填法 该方法是把非胶结性 的固体废物膏体料浆通过钻孔充填到回采工作面 上方离层 区， 达到减少覆岩和地表变形 ， 保护村庄 等建筑物的目的． 与目前普通粉煤灰离层区注浆比 较， 采用离层区膏体充填方法将大幅度减少浆体中 水的流失， 充填量少， 减沉效果明显改善． 离层区膏 体充填法一般实用于覆岩有厚层关键层 ， 采深较大 的薄及中厚煤层． 3 固体废物膏体充填不迁村采煤的研究与 发 展 固体废物膏体充填不迁村采煤技术主要 由三 部分组成 ， 即膏体充填材料、 充填设备与工艺、 采动 岩层充填控制理论． 由于固体废物膏体充填在我国 煤矿还处于发展的初期 阶段， 有关作用的认识需要 进一步提高， 所以充填采矿经济环境评价方法也是 一 个重要的方面． 3 ． 1 煤矿固体废物膏体充填材料 国内外金属矿 山膏体充填材料一般使用普通 水泥为胶结料， 利用尾砂作集料， 有的还掺加部分 粉煤灰改善充填材料性能． 如， 金1 1 1 --矿区膏体充 填材料由普通水泥、 粉煤灰、 棒磨砂、 尾砂和水组 维普资讯 第 2期 周华强等固体废物膏体充填不迁村采煤 1 5 7 成， 水 泥用量 2 0 0 2 2 0 k g ／ m。 ， 质量浓度 8 0 ～ 8 3％， 充填成本为 8 4 ． 8元／ m。 ， 其中材料总费用 占 9 1 ． 6 ， 胶结料 费用 占 5 9 ． 0 [ 2 ] ． 与金属矿膏体 充填 比较 ， 煤矿膏体充填对材料 的要求具有以下特 点 1 成本要求更低． 目前煤 矿可 以接受的充填 开采的吨煤增加成本在 2 0元／ t 左右 ， 如果全部充 填， 充填体 费用需要控制在 2 5 ～3 0元／ m。 ， 比金属 矿山充填可接受的成本少一半以上． 2 煤矿膏体充填没有如金属矿 山那样有质量 比较稳定的尾砂作集料， 煤矿附近能够用作充填的 原材料常常是煤矸石、 粉煤灰等固体废物 ， 物料成 分复杂、 变化大． 3 早期强度要求高． 全采全充法、 短壁 间隔充 填法、 长壁 间隔充填法都是紧随回采工作面边采边 充填 ， 充填数小时 以后膏体充填体必须有一定强 度， 达到脱模条件 ， 保持 自稳 ， 并能够对顶板有适当 的支撑作用． 要满足上述要求 ， 必须研究成本低、 性能好、 能 够在掺量极少的条件下正常固结各种含泥量的煤 矸石等固体废物的专用膏体胶结料， 使固体废物只 需适当破碎加工即能够应用， 这是发展固体废物膏 体充填不迁村采煤技术 的前提． 作者所在的研究小组针对煤矿 固体废物膏体 充填的需要， 初步研制出了 P L， S L两个 系列膏体 胶结料， 其中， P L是为满足没有生产胶结料所需炉 渣原料的煤矿充填需要而研制的， 它是以普通水泥 或普通水泥熟料为基材 的一类复合材料， 而 S L则 是 以炉渣为基材的一类材料． P L， S L两个系列膏 体胶结料配制原理上是一致的， 充分利用了中国矿 业大学“ 七五” 、 “ 八五” 期间高水充填材料的研究基 础 ， 通过科学配制， 使 P L， S L两个系列膏体胶结料 加水混合以后 ， 在凝结的初期快速水化生成适当量 细针状 的高结晶水水化物一钙矾石， 从而达到速 凝、 早强的效果； 在凝结的中期和后期， 充分激发和 利用炉渣等材料的火 山灰活性 ， 水化生产硅酸钙凝 胶等胶凝物质， 克服 了高水充填材料后期强度增长 不大的不足， 具有后期强度持续增长 的特点 ， 保证 后期强度的需要． 以太 平煤矿 为例 ， 该 矿六北 采 区开采 3 下煤 层， 煤层厚度 7 ． 4 ～9 ． 0 m， 平均倾角 7 ． 4 。 ， 埋深 1 6 0 ～ 2 2 0 m， 覆岩基岩薄， 多数基岩厚度小于 4 0 m， 地 表有 4个村庄， 共有村 民 1 0 0 0多户， 同时存在村 庄下采煤和提高开采上限问题 ， 针对此情况 ， 作者 提出采用 P L或 S L膏体胶结料和泗河特细砂进行 厚煤层不迁村分层膏体 充填 ， P L或 S L膏体胶结 料仅用 5 0 k g ／ m。 ， 粉煤灰用量 2 5 0 k g ／ m。 ， 充填材 料凝结数小时 即有强度， 2 8 d固结体强度可 以达 到 1 ． 4 ～1 ． 7 MP a ， 预计 充填成本 为 2 7元／ m。 左 右， 技术上和经济上均能够满足不迁村采煤工程的 需要． 3 ． 2 膏体充填设备与工艺 煤矿不迁村采煤 固体废物膏体充填工艺流程 包括物料准备、 膏体拌制、 膏体泵送和采场充填等 4大部分 ， 图 1是作者为某矿设计的膏体充填系统 工艺流程． 图 1 煤矿膏体充填工艺流程 Fi g ． 1 P r o c e s s I l o ws h e e t o f p a s t e f i l l i n g i n c o a l mi n e 刘 同有等 2 0 0 1 总结 了国内外金属矿 山膏体 充填工艺 ． 与金属矿 山膏体充填工艺 比较 ， 煤矿 没有尾砂， 一般采用长壁或短壁等壁式开采方法， 为了有效控制开采沉陷， 煤矿对采场充填的要求也 不 同于金属矿山， 所以金属矿山膏体充填工艺并不 能直接应用于煤矿． 发展煤矿膏体充填不迁村采煤 技术， 在充分借鉴国内外金属矿山膏体充填工艺技 术的同时， 必须根据煤矿原材料的特点、 井下采煤 工作面布置方式、 以及不迁村采煤对覆岩沉陷控制 要求进行创新， 逐渐形成适合煤矿特点的膏体充填 工艺． 在发展煤矿膏体充填工艺方面， 除学习国内外 金属矿 山的经验外， 还应该充分借鉴国内外商品混 凝土搅拌站 楼 技术． 金属矿山膏体充填所用的泵 送设备与一般的商品混凝土泵结构原理是一致的， 维普资讯 1 5 8 中国矿业大学学报 主要 区别是充填泵的泵送部分一般与液压动力部 分是分开的 ， 充填泵的活塞直径较大、 行程较长 ， 更 适应长期长时运行． 国内目 前还没有成熟的适合矿 山膏体充填的泵送设备， 但是 ， 经过多年的引进与 开发， 我国商 品混凝 土搅拌与泵送设备 已经成熟 ， 在煤矿膏体充填的发展初期 ， 可以先利用国内现有 商品混凝土搅拌机和拖式混凝土泵进行试验 ， 把主 要精力放在解决其它技术问题方面， 待膏体充填不 迁村采煤试验成功以后， 再逐渐发展适合煤矿充填 的专用设备 ， 以进一步提高充填效率、 减少充填运 行费用． 当前 ， 煤矿膏体充填工艺研究的重点是膏体浆 液泵送性能试验和采场充填方法． 采场充填方法方 面主要需要研究的是充填模 板、 充填支架、 工作面 充填管道布料、 管道系统冲洗技术等． 3 ． 3 采动岩层充填控制理论 采动岩层充填控制理论研究是正确选择充填 方法、 充填材料性能要求 的基础与依据， 也是最大 限度降低充填费用的一个重要方面． 通过采动岩层 充填控制理论的研究， 充分利用上覆岩层关键层的 作用， 在保证不迁村 ， 保护地表建筑物安全的前提 下， 在有条件的地方尽量采用部分充填， 通过减少 充填量降低充填成本． 采动岩层充填控制理论研究的是有充填体参 与作用条件下的采空区上覆岩层与地表变形破坏 与采矿活动和充填活动的关系规律 ， 区别于传统垮 落法开采的岩层控制 问题． 虽然充填开采 ， 特别是 水砂充填， 在国内外煤矿 已经有几十年的历史， 但 是， 关于采动岩层充 填控制理论研究还是 比较缺 乏， 发展固体废物膏体充填不迁村采煤 ， 需要深入 开展以下内容的研究 1 不 同膏体充填条件下， 采场围岩受力环境 与变形破坏过程规律 ； 2 膏体充填工作面支架受力特征及其随工作 面推进的变化规律 ； 3 不 同膏体充填条件下， 充填工作面上覆岩 层与地表变形破坏规律及其预测 ； 4 充填体 、 窄煤柱、 关键层支撑体系承载能力 及其长期稳定性； 5 膏体充填体压实后的抗压入能力； 6 膏体充填材料力学性能； 7 膏体充填参数选择设计方法． 3 ． 4 充填采矿经济环境评价 充填采矿的经济环境效益评价是 固体废物不 第 3 3卷 迁村采煤技术体系中一个重要方面． 虽然， 环境保 护、 矿产资源的充分利用在我国得到越来越多的重 视， 但是， 目前有关的政策还是不够完备， 调控开采 环境 的保护、 矿产资源的破坏与浪费的政策力度还 不够． 煤矿往往不需要为资源的过多耗费 ， 以及开 采对 当地土地资源、 地下水资源和生态环境得长期 不 良影响付出足够的成本． 这些不利于 旨在提高煤 炭资源采出率 、 保护地表村庄及生态环境不受采动 破坏的固体废物不迁村采煤技术的发展． 所以， 当 前 ， 强调充填采矿经济环境研究尤为重要 ， 嗵 过有 关研究 ， 可以向政府相关部门提出有关矿产资源开 采费、 土地 占用与补偿收费、 污水排放收费、 固体废 物排放收费等政策的科学建议 ， 营造必要 的政策环 境 ， 推动固体废物膏体充填不迁村采煤技术 的发 展 ， 促进煤炭资源绿色开采． 充填采矿经济环境评价首先是认识充填采矿 的全面作用． 煤矿采用固体废物膏体充填实现不迁 村采煤 ， 需要投入的费用包括膏体充填系统建设费 用、 膏体充填材料费用、 膏体充填运行费用和少量 的地面村庄房屋的维修费用 ， 而获益方面不仅是节 省了村庄搬迁费用， 还体现在 以下方面 提高煤炭 资源采出率 ， 减少排水费用， 减少巷道与工作面维 护费用， 减少固体废物排放 费用 ， 减少采空 区防灭 火工程费用． 有冲击地压发 生危险得矿井 ， 采用膏 体充填以后， 明显降低采场周围集中应力， 对防治 冲击地压十分有利． 4 结束语 固体废物膏体充填不迁村采煤是解决我国东 部地 区村庄压煤开采问题 的新技术发展方向， 也是 解决我国西部缺水地区保水采煤的重要技术途径． 虽然 ， 膏体充填技术在国内外金属矿山已经有多年 的应 用历史， 但是 ， 在我国煤矿还没有试验膏体充 填的先例． 与金属矿 山膏体充填相 比， 因为充填成 本要求更低 、 对地表开采沉陷的控制要求 高， 所 以 技术难度大， 非常具有挑战性、 风险性和开拓性． 固体废物膏体充填不仅能够帮助煤矿多采 出 煤炭资源， 促进安全生产 ， 节省支付村庄搬迁 费用 和土地损害赔偿费用 ， 还减少了煤炭开采对当地土 地和地下水资源的破坏 ， 也利用固体废物 ， 变废为 宝， 是一项利矿、 利民、 利 国的新技术， 呼吁中央和 地方政府积极支持和扶植此项技术的发展与应用． 下转第 1 7 7 页 维普资讯 第 2 期 屠世浩等厚煤层全煤巷采区巷道布置关键技术研究 1 7 7 全煤巷布置 ， 加大 了工作面连续推进长度 ， 减少了 联络巷道工程量， 降低了巷道掘进率 ， 特别是岩巷 掘进率 ， 矿井万吨巷道掘进率 由 8 6 ． I I m／ 万 t ， 下 降到 3 6 ． 9 4 m／ 万 t ． 其中岩巷掘进率 由 3 3 ． O l m／ 万 t ， 下降到 8 ． 2 8 m／ 万 t ， 每年可少掘岩巷 8 6 5 5 5 m， 少排放矸石 3 6 0万 t以上． 济宁三号煤矿， 以煤层大巷开拓为主 ， 采用厚 煤层带 区全煤巷布置 ， 实行单 一煤层开拓 、 准备和 回采， 煤巷采用锚 网支护方式 ， 留设合理的护巷煤 柱后， 巷道维护状况 良好． 矿井生产过程 中岩巷掘 进工 程量小 ， 大 幅度减少 了矿井 的矸 石排放 量， 2 0 0 3年上半 年月平均生产原煤 8 0 ～8 5万 t ， 月平 均矸石排放量不足 2万 t ， 大大低于同类矿井的排 放水平 ， 降低 了矿井矸石运输 、 提升和地面处理工 作量嘲． 地面排放 的少量矸 石全部用于充 填塌陷 区、 修路、 建材和发 电， 地面无新矸石山堆放 ， 矿井 环境清洁优美 ， 经济、 社会效益显著． 参考文献 [ 1 ] 张宝明， 陈炎光， 徐永圻． 中国煤矿高产高效技术 [ M] ． 徐州 中国矿业大学出版， 2 0 0 1 ． 6 4 4 6 4 7 ． [ 2 ] 屠世浩， 陈宜先． 探讨绿色开采技术 保护矿区生态环 境[ J ] ． 能源环境保 护， 2 0 0 3 4 ， 1 O - 1 3 ． [ 3 ] 王文， 桂祥友． 矿业可持续发展与无废开采[ J ] ． 能 源环境保护 ， 2 0 0 3 4 1 4 1 6 ． F 4 ] 陈炎光， 陆士良． 中国煤矿巷道围岩控制[ M] ． 徐州 中国矿业大学 出版 ， 1 9 9 4 ． 7 7 8 2 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t e r d a m A A．B a l k e ma ，1 9 9 2 379 38 8 ． [ 9 ] 王建学， 刘天泉．冒落矸石空隙注浆胶结充填减沉技 术的可行性研究[ J ] ．煤矿开采， 2 0 0 1 1 ； 4 4 4 5 ． 责任编辑王玉浚 ] ] ] ] ] ] Il 维普资讯