矸石一直以来都是困扰煤矿生产的大问题,堆积成山的矸石不仅占用大量土地,更易造成环境污染,如何因地制宜进行矸石利用成为当前各家煤矿技术攻关的重要问题。而许厂煤矿把看似毫无用处的矸石与煤炭生产中需求量很大的粉煤灰联系起来,通过将矸石粉碎成为5毫米左右的颗粒,代替粉煤灰制作膏体充填料浆进行膏体充填置换开采,取得了显著成果。
“膏体充填置换开采是目前煤炭行业的新型开采工艺,是用特制的料浆充到采煤面的采空区,防止地面陷落。”谢志红介绍说,目前在国内煤炭行业已普遍采用这种方法。通常膏体充填料浆的主要成分是粉煤灰,但随着需求量的不断增加,近年来国内粉煤灰的价格一直在节节攀升。前几年,济宁地区的粉煤灰价格就从每吨60元左右飙升至如今的每吨130元。而且由于当地砖厂对粉煤灰的需求量大,还时常发生粉煤灰供不应求、有钱买不到的情况。
“许厂煤矿每月粉煤灰的用量就得1500吨,材料费要十多万元。”谢志红介绍,尤其是今年以来煤炭市场下滑,煤炭企业利润空间缩小,煤矿处处精打细算,膏体充填队就在充填料浆上下功夫,着手寻找粉煤灰的替代品。
寻找价廉物美的替代品说易行难。据介绍,粉煤灰用于膏体充填料浆优点多多,不仅能够降低料浆水分含量,还能润滑充填管道,延缓料浆凝固时间。什么材料可以与之媲美?从今年2月起,膏体充填队的队员们开始了大量的替代试验:适度减少粉煤灰添加量,料浆的流动性和可泵性达到要求,但膏体强度却降低了；减少粉煤灰,增加矸石粉末,膏体强度合格了,料浆流动性又差了……在尝试了胶固粉、泵送剂、501充填剂等10余种材料后,在今年4月,队员们终于确定了合适的配比方案:将矸石粉碎成5毫米左右的小颗粒,并按比例混合贝福剂以及水泥等材料。按照新配方制成的料浆不仅在性能上完全达到原有粉煤灰料浆的标准,并且膏体强度有所增加,充填效果更好。由于不再使用价格昂贵的粉煤灰,矸石料浆的造价更低。“新配方中的矸石颗粒含量从每立方米800公斤增加到1200公斤。”矿膏体充填配比实验室化验员毕志强介绍,按该矿年膏体充填开采量15万吨计算,每年可多消化矸石近5万吨,大大减缓矸石山的增长速度。此外,新的矸石料浆每立方米膏体成本降低了21元,每年煤矿就可节省充填材料费用300万元。
矸石不仅成了大有用处的充填材料,许厂煤矿还丰富矸石新用途,用膏体充填破碎后的矸石颗粒替代沙子和石子制成喷浆料进行巷道维护。“近年来随着矿井服务年限的增加,巷道维护使用的喷浆料需求量越来越大。”该矿相关负责人介绍,而这种新型喷浆料不仅符合各项技术指标,而且使巷道支护回弹料降低了28%,每立方米喷浆料节约材料费用61.9元,每年可节约材料费用200万元。
矸石块变成“小豆粒”创造大效益。通过矸石做充填材料和喷浆料两项,许厂煤矿每年就可节约材料费用500多万元。矸石代替粉煤灰的新型膏体充填材料配比技术在同行业尚属首例,填补了国内空白,目前正在申请国家专利。
