煤矸石填充采空区 助推煤炭绿色开采

四月上旬，山西省晋能控股装备制造集团晟泰公司(以下简称晟泰公司)的工作人员通过全自动化可视系统对百米井下注浆情况进行了及时观察，采用煤矸石注浆充填解决了煤矿采空区面临的问题，昔日影响到绿色开采的煤矸石如今变成了降本增效的“金疙瘩”。

煤矸石作为煤炭生产伴生产物，长期堆放不仅污染环境，而且在高温天气下容易自燃，存在巨大安全隐患。晟泰公司运用煤矸石覆岩离层注浆防治地表沉陷技术，同时试验煤矿注浆充填处置矸石工艺，解决了煤矿矸石处理难题。

“通过前期大量的技术攻关和实验，该项技术首次在集团内使用后取得了良好的治理效果。可以说将矸石充分利用后，我们掌握了资源与环境相互协调的开采技术。”晟泰公司党委书记、董事长王飙说，“从长远来看，这项技术是非常具有推广价值的，经济效益和环境效益不可估量。”

“矸石生态治理项目是公司近年来拓展的新型生产服务业务。目前公司已初步形成了一套完善的理论体系与工艺流程，覆岩离层注浆技术和膏体连采连充技术两个核心体系可适用于不同的井下地质条件，达到最佳的治理效果。”晟泰公司总工程师孔宏伟介绍。

据不完全统计，晋能控股装备制造集团所属晋城地区煤矿“三下”压覆煤炭资源总量约为10亿吨，建筑物保护等级在Ⅲ级及以下的资源储量约2亿吨，以年产量120万吨的赵庄二号井为例，仅3号煤压覆资源就达5000万吨左右。为有效释放优质资源，晟泰公司从煤层充填围岩控制理论等基础研究入手，为该矿井率先实施煤矸石注浆填充工艺，并已铺设完成2305、2325两个工作面注浆管路6趟，共计16800米。注浆期间最大沉降仅123.8毫米，达到了最佳治理效果。

“利用煤矸石注浆充填技术，仅两个工作面就消耗矸石7.5万吨。这是一举两得的好事，不仅解决了地表沉降和塌陷问题，节省了修复费用，还解决了困扰多年的煤矸石固废排放难题。”赵庄二号总工程师王全明分析。

煤矸石作为充填材料硬度强，有害成分多，处理时对设备要求高，一般的研磨设备很难对矸石进行充分处理，即使处理完成对机器的磨损也非常大，严重影响其使用寿命。

晟泰公司对湿式溢流型球磨机进行了改造升级，采用可拆换式铸钢中空轴，筒体内增镶耐磨衬板，不仅解决了轴承的寿命及调心问题，还让设备在恶劣环境条件下使用时间更加持久。

“井下采空区环境复杂多变，为了能够满足治理需求，我们采用了智能自动化的配比系统，操作人员可根据注浆浆液的密度变化，自动调整水灰比，使注浆浆液配比达到最佳比例，保证注浆工程质量。”充填开采项目负责人花伟介绍。

据悉，晟泰公司在充填工艺中率先采用了自动配比系统，系统可以根据采空区矿压不同，准确调整配比参数。配比流量、压力自动监测系统，则可通过对注浆孔孔口流量表、注浆压力表进行实时监测，及时发现钻孔、管道压力异常等突发情况并进行应急处理，操作方便、简单。

“目前公司采用的覆岩离层注浆技术和膏体连采连充技术两套体系，可满足不同地质条件下的治理要求。”王飙表示，绿色智能、安全高效已成为矿井可持续发展的时代要求，未来公司将积极探索充填开采新技术新工艺，推动矿井充填开采技术智能化、科技化，以成本和效益为出发点，推动矿井安全、绿色、可持续发展。