固体废弃物采空区充填前景浅析

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工程。
2 矸石充填
2.1 矸石充填技术的优势
（1）减少了提矸、运矸环节工作量和费用；（2）产出的矸石用于采空区充填，减少了矸石对地面的占用和污染；（3）矸石充填采空区，有效地控制了地表沉陷，大大提高了采煤工作面顶板的安全性，是“三下”条件下采煤顶板管理的有效方法；（4）工艺过程不复杂，可实现保护地面建筑物。
矸石充填开采技术，实现了以矸石换煤炭、矸石免提升、不占地的洁净绿色开采效果，有效地解决了“三下”压煤问题，对延长矿井寿命，保障生产安全具有重要意义。
2.2 煤矸石回填采空区的常用方法
煤矸石回填采空区的充填方法主要有水力充填、风力充填、机械充填和自溜充填等。由于机械充填和自溜充填效率较低、效果较差，因此通常采用水力充填和风力填充。
水力充填是最常用的方法之一，其工艺流程见图。一般是将破碎到约12mm的煤矸石、砂、碎石、炉渣或其他固体废弃物混合后，加入一定量的水搅拌成砂浆，然后用自然压头或泵压，通过管路送到井下充填。填料干燥后，即可均匀紧密的留在矿井内充填采空区，以支撑围岩、防止或减少围岩跨落或变形[2]为目的，排出的水则由泵抽出，循环使用。水力填充可阻止空气和水进入填充层，因此煤矸石发生自燃的可能性就会减少，对周围造成污染的机率会大大降低[3]。
应当注意的是，具体实施过程中应根据煤矸石的种类适当改变添加料。当主要为砂岩和石灰岩时，需要向填充材料里加入适量粘土、粉煤灰等材料以增强填充料的粘结性和惰性。当主要为泥岩和碳质岩类时，需要添加适量沙子来增强充填料的骨架结构强度和惰性。
风力回填是以压缩空气为动力，将充填材料沿充填管路输送到采空区进行充填。风力充填的主要特点是充填体致密、充填能力大、系统简单易行，但对充填料的粒度、配比等要求比较严格，而且动力消耗较大、对管路耐磨性能要求较高。
2.3 技术经济评价
井下矸石充填技术在消除矸石山及污染，不仅可以改善开采造成的围岩变形和破坏、地表下沉和移动以及对地点建筑物、构筑物、水体和人民正常生产生活的破坏，而且可以减少矸石提升的成本与地面矸石山对环境的破坏和对土地的占用。矸石井下直接处理进行充填开采还对采场顶底板管理、改善井下通风环境十分有利。
3 进一步展望
固体废弃物采空区充填目前没有现成的经验可以借鉴，需要我们不断探索和实践。根据本文的分析，固体废弃物采空区充填具有很高的技术可行性，进一步推广需考虑以下问题：
3.1 加快这种综合治理方法的技术、工艺及相关设备的研究与配套，积极开展工程示范，促进研究成果的商品化、产业化[4]。
3.2 目前由于国内固体废弃物充填采空区的实践几乎为零，因此对于其充填开采后的矿压显现规律的研究尚无建树，加强对于采后矿压显现规律对于固体废弃物充填采空区技术有重要意义。
3.3 充填之前的顶板下沉量对充填效果有重要影响，因此需要不断总结经验，着力推广行之有效的固体废弃物井下换煤方法及相关设备促进固体废弃物填充产业的有序发展[5]。
综上所述，固体废弃物充填采空区方法不仅可以得到资源的合理利用和经济效益，而且能够获得巨大的政府支持和环境效益，因此固体废弃物充填采空区具有十分开阔的应用前景。
参考文献
[1]谷志孟，白世伟.关于用城市垃圾回填矿山采空区的环境治理问题[J].科技导报，2000，45（6）：55-58.
[2]张钦礼，王新民，邓义芳.采矿概论[M].北京：化学工业出版社。2008.
[3]戚家忠，胡振琪，周锦华.高潜水位矿区煤矸石充填复垦对环境的影响[J].中国煤炭，2002，28（10）：39-42.
[4]孙文标，郭军杰，张建立，等.煤系固体废弃物用作充填材料改善煤矿安全和环境状况[J].矿业安全与环保，2008（1）：70-72.
[5]谷志盂，白世伟.利用城市垃圾充填废弃采矿空场的环境综合治理建议[J].科技进步与对策，2000（1）：25-26.