矸石充填采煤法.pdf

2 0 1 1 年 第6 期 童 晨 科技 1 7 矸石 充填采煤 法 褚 夫祥 枣庄大兴矿业有 限责任公 司， 山东 枣庄2 7 7 3 0 0 摘要煤矸石山占用大量土地资源， 村庄压煤造成煤炭资源浪费， 矿井采空区是最廉价的矸石处理场所， 矸石充填采煤法较好地提高煤炭资 源回收效率， 减少矿井与村庄工农关系日益突出的矛盾， 较好地促进矿区和谐发展。 关键词 矸石充填采空区 抛矸机的运用 提高煤炭资源回收率 中图分类号 T B 8 2 3 ． 7 文献标识码B 大兴煤矿 2 2 1 2 工作面位于 一 4 0 6 m水平 2 2采区， 地面标 高 3 2 ． 4～ 3 2 ． 7 n 1 ； 井下 标高 一5 7 0～ 一 5 3 3 i 1“1 ， 井下位于2 2采区西部 ， 东部为2 2 0 8工作面 采空 区。左邻辅 助水平皮带巷。工作 面走 向长 度 3 1 0 m； 倾斜长度 6 0 m； 面积 2 1 0 0 0 m 。 2 2 1 2 工作面开采煤层属于低瓦斯煤层， 绝对涌出 量 0 ． 1 8 m ／ m i n ， 相对涌出量 2 ． 6 5 m 3 ／ t 。煤尘具有爆炸 危险性， 爆炸指数3 8 ． 2 6 ％。C O 绝对涌出量 0 ． 2 7 m 3 ／ m i n ， 相对涌出量 3 ． 9 8 m ／ t 。煤的自然倾向性有 自燃发 火倾向， 自燃发火期 7 6 d 。地温危害严重 2 8 ． 2 ℃。 1 设备布置情况 工作面运输巷沿下帮铺设运煤 S G B一 4 0 T刮板输 送机一部和 s T J一8 0 0皮带机一部。切 眼铺设两 部 S G B一 4 0 T刮板输送机， 一部运煤刮板输送机正拉 ， 运 煤溜子随工作面推进前移 ； 充填区一部刮板输送机反 拉矸石充填采空区， 矸石充填溜子随充填随缩短， 依据 采空区的充填量决定采煤量。材料道沿巷道一帮铺设 两部运矸皮带机， 用于充填采空区矸石运输。 矸石抛矸机 加工自制 的主要技术参数 高 1 ． 21 ． 5 m， 宽 0 ． 6 m， 长 4 m， 抛矸距离 3 m， 电动机功率 5 ． 5 k W， 速度 5 m ／ s 。 翻车机加工 自制。 2 无煤柱开采与矸石充填工艺 在 2 2 1 2 工作面采空区进行矸石充填实验， 经过 l 4 个月的试运行 ， 不断克服难题， 改进充填工艺， 按照以 充定采的原则 ， 将采掘工作面产生的矸石全部充填到 工作面采空区， 并且将地面矸石山的部分矸石通过矿 车运输充填至采空区。 工作面采用爆破落煤人工装煤 ， 刮板输送机运煤， 面前挂金属网， 单体支柱配合铰接顶梁进行支护， 循环 进度 3 m， 采取“ 见六充三” 的顶板管理方式。工作面最 }收稿 F I 期 2 0 1 1一o 4 0 8 作者简介 褚夫祥 1 9 7 8 一 ， 男， 中专学历， 1 9 9 8 年毕业于山东省 地质学校， 现任枣庄大兴矿业有限公司质检部部长， 助理工程师， 采 矿工程专业。 大控顶距离 6 ． 2 m， 最小控顶距离 3 ． 2 m， 充填步距 3 m。 采空区利用全岩掘进工作面的矸石， 用矿车运至 3 2 0 8 材料道， 至 2 2 0 8 第一联络巷， 然后用翻车机翻入储矸 道， 用扒皮机装到第一部运矸皮带 ， 再转入第二部运矸 皮带， 经 2 2 1 2材料道进入采空 区运矸溜子， 最后载人 特制强力小皮带抛矸机充填采空区。采煤工艺流程 打眼一装药一爆破一挂梁 临时维护 一攉煤一移溜 一打正规柱一巷道整修一 { 安装设备 抛矸机、 运矸溜 子 一矸石充填一削溜 子移抛矸 机一 回撤 溜子及 抛矸 机 } 一回采空区充填以外剩余支护。 2 ． 1 充 填 段支 护 充填期间， 充填段只有 竹型钢梁支护。 1 工作面煤面三硐支护， 单体液压支柱配合金 属铰接顶梁， 一梁一柱； 采空区充填区三硐 ， 采取单体 液压支柱配合 3 ． 2 m 霄型钢梁支护顶板， 一梁四柱。 2 充填之前在充填区调整从切顶排倒数第二、 三排支柱， 向老塘、 煤帮移动， 调整后的倒数第二、 三排 支柱的宽度能够满足抛矸机安装及左右调整抛矸机角 度的要求。 3 摘除充填段 倾斜长 3 m 老塘侧用来挂笆的 秃头支柱及切顶排支柱。将倒数第一排支柱 即切顶 排支柱 支设在倒数第三、 四排支柱之间充当戗柱使 用； 将倒数第二排支柱支设在最外一根铰接顶梁上作 为备用支柱。 4 充填前将切顶排挂笆用的秃头支柱支设在 可 型钢梁最里一排支柱处， 并与此排支柱标齐， 沿倾斜方 向间距 7 0 0 ram一棵， 支设牢 固， 用来吊挂挡矸帘。支 柱不穿鞋， 挡矸帘必须吊挂严实牢固。 2 ． 2充填 与支 护 1 抛矸机安装在距切顶线 1 2 m范围内， 斜 向 老塘安装， 以满足充填段老塘侧的充填需要。 2 充填顺序沿工作面倾斜方向自下而上， 由老 空向煤壁侧依次进行 ， 充填至 2 2 1 2材料道工作面开始 推采。依次进行循环劳动组织生产。 3 充填时坚持先支后 回， 由下向上 ， 由老塘 向煤 帮的顺序 ， 首先调整抛矸机的角度充填老塘侧。 4 当充填段前 2 3根 盯型钢梁的老塘端顶板 距离充填矸石 2 0 0 ra m时， 将充填段前 2 3根 百型钢 1 8 东 媳差 斜技 2 0 1 1 年 第6 期 梁向煤帮移动 1 ． 5 m， 将倒数第三排支柱打在倒数第六 排支柱上， 再把戗柱移至倒数第五、 六排支柱之间， 然 后将充填段老塘侧全部充填完毕， 再调整抛矸机方向， 将充填段全部充填完。 5 将充填段所有支柱回撤干净， 1 T 型钢梁移至最 小控顶距离 煤壁 。 6 盯型钢梁前移至煤壁后先采取前悬支护 ， 一梁 二柱， 排距 l O 0 0 m m， 将闲置的两棵支柱支设于 竹型钢 梁后部两根柱子之间， 以戗柱形式支设作为备用支柱， 至此一个充填小循环结束。 7 依次类推直至充填 区全面充填结束， 然后再 进行下一个循环的生产及充填工作。 8 当工作面每推采一硐， 按排距 l O 0 0 m m， 在 型钢梁上加～棵支柱 ， 该支柱来源于上述备用支柱。 推采两硐后， 丌型钢梁形成一梁四柱。 9 推采三硐时达到最大控顶距离， 工作面形成 煤帮三硐为铰接顶梁支护 ， 一梁一柱。充填区三硐为 3 ． 2 m ,r r 型钢梁支护 ， 一梁 四柱。 1 o 施工中必须将3 ． 2 m r r 型钢梁顶板接实， 特别 是支柱上方顶板必须接实， 防止 竹型钢梁弯曲变形。 2 ． 3充 填 时的顶板 管理 2 ． 3 ． 1 支护 形 式 在工作面最小控顶距 3 ． 2 m时， 工作面支护 3排铰 接顶梁一梁一柱， 棚距 7 0 0 ra m ； 3 ． 2 m r r 型钢梁全面套 棚使用， 一梁四柱 ， 棚距 7 0 0 m m。套棚时 3 ． 2 m r r 型钢 梁靠上方一棚铰接顶梁间距 2 0 0 m m。 工作面采煤生产期间， 采空区充填区全面用 叮 r 型 钢梁维护顶板， 1 T 型钢梁棚距7 0 0 r n m， 支护强度能够满 足生产需要， 可回撤靠老塘侧一棚铰接顶梁进行面前 维护。另外 竹型钢梁整体性好， 稳定性强不需要戗柱。 当工作面推采到最大控顶距 6 ． 2 m时， 停止推采组 织安装运输设备充填工作面老塘三硐采空区。 2 ． 3 ． 2 充填 区管 理顶板 的 方法 材料道运矸溜子头处采用 型钢梁与超前工字钢 梁交叉支护， 超前工字钢梁倾 向支设， 竹型钢梁走向支 设， 均为一梁三柱 ， 订型钢梁与超前工字钢梁的交叉点 必须垫横枇， 防止 百型钢梁打滑。支护柱子的初撑力 不得小于 1 1 ． 5 M P a ， 必须确保运矸溜子机溜子头的安 全。在最上端一排向上回柱前支设隔离支柱， 挂好防 倒绳， 并在支柱里侧从顶到底挂双层竹笆挡矸， 竹笆用 塑料打包带固定在顶梁或支柱上 ， 拉直挂牢， 严防窜矸 伤人或埋压支柱。 3 矸石充填的效果与效益分析 3 ． 1 矸石充填后的地面减沉效果 2 2 1 2 工作面的地面上为村庄位置， 根据地面检测数 据分析， 在矸石充填后 1 年 中地面沉降在 3 ～ 5 m m之间。 3 ． 2社会 效益 矸石井下充填使井下矸石完全充到采空区， 并 回 填了部分地面矸石， 解决 了井下矸石提升到地面堆积 占用大面积耕地的问题， 改善了煤矿生态环境 ， 每年可 节约环境治理费用 6 0 万元。 上接第1 6页 式 双联锁放炮器， 全断面一次打跟， 一 次装药， 一次起爆。 装药采用反向起爆。装药量根据爆破说明书； 每 茬炮的所有雷管采用串联连接， 每一个接头均应接牢、 接实以减小接头的电阻 ， 接头要悬空， 不可触地。 3爆破效 果 通过2 3 6东集轨开门点以里近 3 0 m车场断面巷道 进行中深孔光爆试验， 采用 7 5 。 以上楔形掏槽方式， 爆 破效果明显， 掏槽效果好， 自由面扩大为周边眼的成型 形成条件， 同时， 提高了循环进尺， 由原来的1 ． 5 m提高 到 1 ． 8 m以上， 基本上达到预期的爆破效果。 4结论 4 ． 1 经济效益 采用 7 5 。 以上楔形掏槽方式 中深孔光 面爆破掘进 工艺， 有效扩大自由面， 有利于剥离岩体， 保证巷道光 面成型， 同时将循环进尺从 1 ． 5 m提高到 1 ． 8 m， 在炸 药、 雷管、 支护材料、 辅材费用等方面则 比原消耗少。 经计算平均每 m节约费用 1 0 9 。 1元／ m， 施工成本降 低， 工程质量优， 安全无事故， 实现了优质、 快速、 安全、 高效施工 。 4 ． 2 社会效 益 通过改进掏槽方式的选择与使用， 在中深孔光面 爆破试验过程中大大提高了巷道的单进水平与巷道成 型质量， 为爆破技术工艺优化， 提供可靠的技术依据 ， 能够有效的指导岩巷掘进 ， 该技术在岩巷 中深孑 L 光面 爆破施工中具有推广应用价值。 参考文献 [ 1 ] 国家煤矿安全监察局． 煤矿安全规程 ． 北京 煤炭工业出版 社 。 2 0 1 0 [ 2 ] 山东煤矿安全监察局． 煤矿安全技术操作规程 ．北京 煤炭工 业 出版社 ， 2 0 0 3 [ 3 ] 章玉华． 技术经济学 ． 徐州 中国矿业大学出版社， 1 9 9 5 [ 4 ] 徐颖等． 岩巷掘进中深孔爆破技术探讨[ J ] ．建井技术， 2 o o i ， 2 2 5 3 43 6 [ 5 ] 东兆星、 吴士良． 井巷工程 ． 徐州 中国矿业大学出版社， 2 0 0 4 2 0 1 1 年 第6 期 互 娃晨 舛技 1 9 采 区边缘 变化 带 内峒室支护研 究与实践 冀慎利 山东盛泉矿业有限公司， 山东 新泰2 7 1 2 0 7 摘要采用锚 网梁喷作为永久支护 ； 钢筋梁纵横 交叉布置； 网、 钢 筋梁用来支撑锚杆之 间的围岩 ， 并将单个锚杆连接成整个锚杆群 ， 喷浆后使 巷道围岩周围形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈， 有效地控制围岩的变形与破坏。解决了采区变化带内巷道施工的支护技术问题， 实 现采区断裂带内裂隙发育岩层内 施工的安全生产； 大幅度降低巷道掘进率， 为进一步回收边角块段煤柱 ， 研究“ 三带” 内巷道施工支护打下良 好基础。 关键词 采区 变化带 峒室 支护 中图分类号 T D 3 5 4 文献标识 码C 1 煤层概 况 十五层 煤煤 层 厚 度 1 ． 5 4～2 ． 7 7 m之 间， 平 均 1 ． 7 5 m， 沉积较稳定， 煤层结构复杂， 中上部夹有一层 较稳定的串珠状炭质砂岩夹矸， 厚度0 ． 2 0 0 ． 4 0 m之 间， 个别地段有两层夹矸， 底部与十六层煤夹有平均 0 ． 5 m厚的粘土质粉砂岩。该煤层沉积稳定， 玻璃光 泽， 局部暗淡， 断口贝壳状 ， 夹有零星晶体黄铁矿。该 煤层可 采性 指数 K m0 ． 9 3 4 8 ， 煤 层变化 幅度 S 0 ． 3 6 6 3 ， 煤厚变异系数 r 3 2 ． 5 9 ％， 属较稳定的煤层。 2巷道支护设计 2 ． 1 支护参 数 巷道采用直墙半圆拱断面， 锚网梁喷支护， 每 m 使用 1 2 根 q b 2 0 2 2 0 0 ra m的全螺纹钢等强锚杆， 每根 锚杆使用两支树脂药卷 2 8 X 3 3 0 ra m ， 锚杆间排距 8 0 0 8 0 0 ra m， 环形挂9 0 0 0 X 1 l O O m m的金属菱形网， 使 用铁托盘和钢筋梁压网， 铁托盘规格 ①l 3 O8 m m， 菱 形网采用 1 0 铁丝编制， 网格 5 05 0 ra m， 联网时网与 网之 间扣扣扭 接， 每 2 0 0 m m 打 结一 次。喷浆厚 度 1 0 0 ra m， 初喷跟迎头 ， 初喷厚度3 0 ra m， 复喷厚度 7 0 ra m。 巷道两帮底角锚杆布置到巷道底板上， 向下倾斜与水 收稿 日期 2 0 1 1 0 3 1 0 作者简介 冀慎利 1 9 7 0一 ， 男， 毕业于山东科技大学， 担任山东 盛泉矿业有限公司技术部副部长。 平夹角为 4 0 。 ， 配偏心托盘， 锚杆锚固力不低于 1 0 0 k N， 预紧力不低于 4 0 0 N m。 临时支护采用 三根长度 3 ． 5 m 的“ 订 ” 型钢配初 喷 作临时支护， 前探梁用六个专用吊梁器将其 固定在迎 头前两排锚杆上。放炮后首先进行敲帮问顶、 摘除活 矸， 及时进行初喷， 初凝 2 0 m i n后， 前移前探梁 ， 铺设钢 网并接实顶板， 前方空顶部分使用专用方木及木底梁 接实顶板。前探梁到迎头的端面距不大于 3 0 0 m m。固 定前探梁 的锚杆 留有足够长 的丝扣， 一 般为 4 0～ 8 0 ra m。迎头循环进尺 1 ． 0 m， 放炮前最大控顶距不大 于0 ． 3 m， 放炮后不大于 1 ． 3 m。 2 ． 2锚杆 支护设 计 采用直墙半圆拱断面锚网梁喷支护 ， 使用全螺纹 等强锚杆。巷道埋深约 4 2 2 m， 设计巷道净宽度 5 ． 0 m， 净高度 3 ． 5 m。采用 2 0 X 2 2 0 0 m m的全螺纹钢等强锚 杆， 锚杆间排距 8 0 0 X 8 0 0 m m， 符合支护要求。 3光 爆标 准 1 打眼前， 先标定好眼位。 2 钻出的眼孔要做到准、 平、 直、 齐， 为防止超欠 挖， 帮眼、 周边眼的外插和上爬不得超过 3 。 ， 不得 向内 插和下载。周边眼的方向要与巷道轴线方向一致。 3 打眼时， 坚持打炮眼做导向眼， 并插好炮棍做 其它炮眼的导向， 坚持定人、 定钻、 定眼、 定位、 定责。 有效的防止了地面的沉陷， 避免了因煤炭开采造成的 建筑物斑裂和搬迁工程。 参考文献 3 ． 3 经济效 益 [ 1 ] 矸石充填法采煤地面岩移观测与分析 2 0 0 7 年第z l 消了阶段煤柱 ， 进行无煤柱开采， 增加了煤炭储量的回 期作者 霍召峰武长 金陈磊清 嚣 矸 石 艄 黑 费 用 的 支 出 。实现了矸石不运出采区， 减少井下矸石 ⋯ ～ ～ 运输费用 ， 减少人员、 电力和材料的支出。