【矸石充填采煤中的矿压显现规律分析】山西华晟荣煤矿矸石充填采煤项目

时间：2019-05-11 03:19:12　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：矸石充填采煤技术对于开采"三下"压煤，有着极为重要的环保意义以及合理利用资源的作用。与此同时，矸石充填矿坑、矿洞比较符合我国煤炭开采作业的现状以及发展的实际需求。本文主要通过对矸石充填采矿的方法以及采场矿压与地表的沉陷规律来综合性的探讨充填采煤中矿压显现规律。
　　关键词：矸石充填采煤方法采场矿压地表沉陷分析
　　基于可持续能源战略的发展要求以及低碳环保作业的实际需要，各行各业中新的节能、环保技术研究与应用正在成为社会各界人士共同关注的发展新方向。随着我国经济的快速发展，社会对于煤炭资源的需量不断增加。但是我国的煤炭资源经过了几十年的现代化开采之后，储存量大、易开采的煤矿资源正在呈现出越来越少的趋势。矸石充填采煤技术正是基于这种形式被应用到现在煤炭资源开采作业中来的。经调查研究我国目前“三下“压煤达到了137亿吨，而我国的煤矿现有矸石山1600多座，并且每年的矸石产量将近1.5亿到2亿吨，这就为矸石充填采煤提供了有利的条件。
　　一、关于矸石充填采煤方法的分析与论述
　　在众多的科研人士共同努力的情况下，针对实际的采煤作业情况以及对煤矿的众多影响因素进行综合的分析，制定出了矸石充填采煤经常使用的两种方法。下面我们就对这两种方法进行综合性的探讨。
　　（一）关于综采矸石充填采煤方法的论述
　　所谓的综采矸石充填采煤方法就是在采煤作业的支架上悬挂矸石充填溜子，由矸石运输系统将矸石运入充填溜子，对采煤作业实施一边采煤一边进行矸石填充的采煤方法。需要注意的是综采矸石充填采煤作业需要将矸石充填溜子的悬挂位置与采煤、割煤的作业位置保留一定的距离，并且对矸石的运输系统作好合理的安排。不能因为矸石填充作业影响到采煤作业的效率。综采矸石填充采煤与普通的综采采煤技术的主要差别在于支架的后方不设置掩护梁，直接采用平直的短尾梁以便于在上方悬挂矸石充填溜子。
　　（二）关于普采矸石填充采煤法的论述
　　所谓的普采矸石填充采煤法就是在已经设置了支护措施的采空区建立自动抛矸系统，在煤炭开采的同时，后方的自动抛矸系统同时实施矸石填充作业。由于这种矸石填充采煤作业能够与采作业共同进行且在运输系统上与运煤系统分属两个系统各不相干，所以其工作效率要比综采矸石填充采煤作业高出不少。从另一方面来讲普采矸石填充采煤更能适应各种地质条件的煤炭开采作业。并且在较高的采空区内，普采矸石填充采煤要比综采的充实力度高上不少。因此，现在普遍采用的矸石充填采煤法主要是普采矸石填充采煤作业。
　　二、关于采场矿压与地表的沉陷规律的论述
　　其实无论采取哪一种的矸石填充采煤方法，都不可能对已经填充的矸石进行压实处理。由于矸石本身的碎胀特征以及它们在填充的过程中存在的空隙，都会经过沉淀之后给采空区留下一定的空隙。这种现象是无法避免的，但是我们应该当对此作出必要性的研究以便于控制矸石填充的充实度从而降低矿区地表下沉的高度。
　　（一）关于矸石碎胀与压实的论述
　　通过对矸石进行多种的力学实验，来研究矸石的碎胀性能。不同地质条件下的矸石碎胀性能存在着细微的差异，但是我们研究的目的主要在于研究它的碎胀性能与压实之间的关系。矸石碎胀性能的主要参数指标是其强度性能，经过试验表明强度越高的矸石在填充的过程中越容易产生较大的空隙，反之空隙则相对较小，充实率则成反比例形式的增加。此外，矸石的颗粒均匀程度会对充实产生正比例关系的影响，即颗粒越均匀充实性越高，反之则越低。研究这些对于我们应对采场矿压与采取合适的策略有着重要的作用和意义。
　　（二）关于采场矿压显现规律的论述与探讨
　　采场矿压是煤炭开采以及各种矿产资源开采中都比较注重的研究内容。其根本性的原因在于矿产资源原本是作为地质结构的一部分存在于地层之中的，通过人为的作业我们将其开采出来，自然而然的会在地层中留下空间，这个空间受到来自于上部以及左右两面的重力挤压就是我们需要研究的采场矿压。对于采场矿压的显现规律我们主要通过两大方面进行研究和探讨。
　　（一）采场矿压的支架载荷理论分析
　　在煤炭开采的过程中，往往会对已经采空的部分做安全支架以避免塌方事故的发生。想要很好的研究采场矿压显现的规律，我们就有必要对安全支架的载荷能力进行分析。在支架载荷能力的研究中我们需要分析能影响它的所有重要因素，具体的可以分为支架的最大承载能力、煤层的深度及实际开采的高度以及冒顶的高度。通过一系列的计算和实践证明，煤层越深、开采的高度越大、开采的宽度越大，支架的承载重量就越多所需要的支架载荷能力就越高。因此我们可以简单地说，安全支架的载荷能力是随着采场矿压的变化成正比例增加的。
　　（二）对采场矿压进行实测所得出的显现规律
　　在采场矿压的显现规律研究中，除了通过支架荷载能力的分析与计算之外我们还可以通过现场测量的的方式进行推断。对于矿区里的采空区我们已经做过了安全支架处理，但是矿压的巨大压力并不是简单的安全支架就能完全支撑住的。随着时间的推移安全顶板和安全支架会慢慢的下沉。通过对矸石填充采煤区和普通采煤区做分别的调查与记录，我们就会发现经过填充的采空区，其支架以及顶板的下降速度要比没有经过填充处理的采空区顶板及支架的下沉速度满上许多。这不仅能够很好的说明矸石填充采煤的科学性，也能够说明想要把采场矿压控制在预定的范围内是切实可行的。
　　三、关于地表下陷的分析与探讨
　　地表下陷与采场矿压有着重要的关联关系，煤层开采的深度越大，开采的高度越高，矿压则呈现正比例的上升或者是下降的趋势，矿压越大则地表下陷的程度就越大。防止地表下陷作为我们实施矸石填充采煤的主要目的之一，通过这些相关联的分析与研究我们就能很好的对以后的采煤作业进行科学的分析并作出合理有效的安排。
　　总结
　　面对世界能源危机越来越最严重的趋势，开发新能源以及进一步科学的开发现有的能源已经成为了能源开发的重要方向。煤炭资源作为主要的能源原料，其实用价值之高及使用范围之广是难以估量的。目前的社会与经济发展仍然主要依赖资源的开发以利用。因此，加强对矸石填充采煤新开采技术的研究与应用对我们能源开发行业的发展有着重要的意义。
　　参考文献
　　[1]缪协兴,钱鸣高.中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J]. 采矿与安全工程学报. 2009(01)
　　[2]张吉雄,缪协兴,郭广礼.矸石(固体废物)直接充填采煤技术发展现状[J]. 采矿与安全工程学报. 2009(04)
　　[3]缪协兴,张吉雄,郭广礼.综合机械化固体充填采煤方法与技术研究[J]. 煤炭学报. 2010(01)
　　[4]张吉雄,缪协兴.煤矿矸石井下处理的研究[J]. 中国矿业大学学报. 2006(02)

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