矸石充填 留巷技术的研究应 用.pdf

2 0 0 8 年 第6 期 互 娃晨 甜技 2 3 矸石充填留巷技术的研究应用 陈 东 新矿集团协庄煤矿， 山东 新泰2 7 1 2 2 1 摘要通过对协庄煤矿十-Z层煤工作面留巷技术进行合理优化， 从多方面入手提高留巷工艺的科学性， 技术性， 为留巷工艺的革新提出了新 的观点， 为同类工作面开展留巷工艺提供了借鉴。 关键词矸石充填留巷施工方法优缺点 中图分类号 T 1 2 3 ． 7 文献标识码B 1 工作面概况 协庄煤矿7 1 3 0 4 0 5 E工作面位于 一3 0 0 m水平十 三层七采区， 工作面南起 7 1 3 0 4 E回风巷， 标高 一1 4 8 ． 3 ～一 1 7 0 ． 8 m ， 北至 7 1 3 0 5 E运 输巷， 标高 一2 1 2 ． 4～ 一 2 5 5 ． 4 m ， 东至工作面切眼， 西至十三层七采运输上山 保护煤柱， 其中7 1 3 0 4 E工作面东西走向长5 8 3 m ， 南北 倾斜宽9 4 ～ 1 2 6 m ， 7 1 3 0 4 E工作面埋深 3 1 1 ． 3 ～ 3 7 3 ． 4 m ， 煤层直接顶板为石灰岩 四灰 ， 灰色， 坚硬致密， 平均 厚度 6 ． 8 m ， 整体不宜冒落； 煤层直接底板多为灰白色 细砂岩， 坚硬致密， 平均厚度 4 ． 6 m ， 局部为0 ． o 5 一 O ． 1 m 的粘土岩， 遇水膨胀变软， 下为沙质泥岩。工作面位置 示意如图 1 。 2 矸石充填留巷具体施工方法 1 7 1 3 0 4 E面采用在上端头靠采空区侧垒砌走向 矸石带进行留巷开采 ， 矸石带沿走向梯形垒砌 ， 底宽 自 上平巷下帮以下倾向 4 m 、 顶宽 3 m ， 矸石带上方用袋装 碎矸石接顶严密。为提高留巷效果 ， 靠矸石带上帮， 沿 走向支设一排摩擦支柱加强支护， 柱距 1 ． 0 m ， 支柱拴 设防倒绳。摩擦支柱必须挖好柱窝并使用 5 t 液压升 柱器支设 ， 支柱初撑力5 0 k N 。 2 矸石带采用袋装矸石垒设。装矸石的袋子长 0 ． 8 m ， 矸石块度 ≤0 ． 1 m ， 装袋时装填长度 ≤0 ． 6 m 。垒 设矸石带时， 矸石袋上下压茬I0 ． 1 5 m。 3 工作面每推进一茬， 在上端头垒设一次矸石 带． 垒设矸石带前 ， 上端头上部 4 m范围内为最大控顶 距， 面溜子靠采空区侧为四排正规支柱， 垒设矸石带 后， 面溜子靠采空区侧为三排正规支柱， 即执行见四回 一 的支回方式 ， 随回撤留设的支柱随垒设矸石带， 矸石 带充填循环进度为 1 ． 1 m 。 4 垒设矸石带时采用两架 Ⅱ型钢梁后移临时支 护上方顶板 ， Ⅱ型钢梁确保一梁二柱支设， 当矸石充填 接近顶板时， 逐架抽出前移支护前方炮道顶板。示意 *收稿日期 2 0 0 8 0 8 2 5 作者简介 陈东 1 9 7 4 一 ， 男 ， 本科， 山东科技大学毕业， 助理工程 师， 现任采煤技术员。 图如图2 。 图 1 工作面位置示意图 广尸 l I I ／ f I l I ／ ， 』 l l l ， ， I _f ， I 1 I } 。 ／l { 。 I I l I I l l I l } I l I l l l l I I I 图2 矸石带充填 留巷支护示意图 3 矸石充填留巷的技术要点 1 袋装矸石必须完好无破损， 颗粒均匀， 方能有 效地承受顶板的压力。 2 充填前必须清净底板浮煤、 矸石， 防止在顶板 压力影响下变形坍塌。 3 矸石袋之间必须压好茬， 矸石袋与顶板之间必 须使用矸石或木料接顶， 增加其稳定性。 4 对矸石带以下采空区顶板的处理是矸石带留 巷的一个关键环节。必须确保矸石带以下 1 0 m内无走 向超过 1 m的悬顶， 也就是说该范围内每推进一茬 ， 都 要对采空区进行一次强制放顶； 另外为防止顶板垮落 时在矸石带上方折裂， 采用在矸石带下侧边缘顶板以 下 l m处沿走向布置一排放顶眼， 眼深 1 ． 8 m ， 倾角 4 5 一 印o ， 放顶眼间距 0 ． 5 m ， 人为将该处顶 下转第2 5 页 2 O O 8 年 第6 期 互 艇晨 舛技 顶板控制面积大， 维护困难 ， 容易埋老塘侧 电机 ， 特别 是溜尾受力大， 容易出现损坏和断链现象， 经过分析链 条受力情况 ， 将驱动方式改为溜头溜尾双驱动的方式。 溜头电机安装在煤壁侧， 保证检修安全， 溜尾电机为异 侧逆向驱动。即将原使用的普通溜尾换为驱动型溜 头， 电机安在老空侧 方便充矸 反向运转 ， 对舌板、 分 链器、 压链器等部位进行改进， 以适应其反转的需要。 此布置方式使链条受力均匀， 增强底链运矸能力， 减少 断链事故的发生。 3 弯刮板采用矫正器处理 由于充填原料是矿井 原生矸石， 虽经破碎机处理， 其粒度仍在 5 0 ～ 8 0 ra m ， 大 矸石在抽板溜槽处下落时容易出现刮、 卡现象， 造成刮 板弯曲， 一旦刮板弯曲较多， 容易造成溜子不能正常运 转。但更换刮板的时间长， 对生产影响大。针对此问 题研制出了弯刮板矫正器， 此矫正器 由液压千斤顶和 矫正钩组成， 主要是针对矫正弯刮板所设计， 矫正钩钩 住弯刮板的两端， 通过千斤顶将弯刮板顶直。此设计 大大缩短了更换刮板的时间， 提高了开机率。 4 生产情况及效益 翟镇矿 自2 O O 7 年正式开展综采 一矸石充填项 目 以来， 经过近一年的工业性试验， 单面充填矸石量稳步 提高， 稳定在 1 ． 5 ～ 2 ． 0 X 1 0 4 t 以上， 具备了将全矿井矸 石就地消化的能力。为具备各类极端条件下矸石不升 井的能力， 该矿于2 0 0 7 年 1 1 月份投产两个综采 一 矸石 充填工作面， 实现了矿井矸石不升井的目 标 ， 经过近一 个月的运转试验， 充填系统运转正常。并于 2 O O 7 年 1 2 月 8日 拆除了地面矸石山提升运输设备， 真正实现了 矸石不升井、 不上山的目标。2 O O 7 年至 2 O O 8 年 7 月的 时问内， 该矿安全采出七采区三下压煤 6 ． 3 l o 5 t ， 充 填矸石 3 ． 5 x l o s t ， 从 目前的地面采动影 响调查情况 看， 地表下沉量不明显 ， 各类建筑物变形在允许变形以 内， 取得了良 好的社会和经济效益。 5 结束语 翟镇矿开展的综采 一 矸石充填项 目， 一举解决三 下压煤、 煤矸石处理、 环境污染， 辅助运输四大难题 ， 真 正实现了矿井的绿色开采， 为矿井的发展和产能的提 高注入了后劲。综采 一 矸石充填技术对工作面地质条 件适应性强， 技术成熟 ， 符合国家节能减排规划 ， 可在 类似条件下的矿井推广使用。 上接第2 3页 板断裂或形成折断弱面， 从而减少顶板 运动对矸石带的冲击， 从现场看该方法起了很重要 的 作用。 3 矸石带留巷采空区内漏风量大， 需要适当调节 增大工作面供风量来满足生产需要； 而小煤柱留巷通 过煤柱及密闭墙隔绝采空区， 漏风量很小。 4 矸石充填留巷代替小煤柱留巷的优缺点 5 矸石带充填留巷的效益 4 ． 1 优 点 1 避免了煤量的丢失， 提高了煤炭回收率。 2 改善了工作面上机窝的通风问题 ， 避免 了小煤 柱留巷时上机窝因上出口后维护开采， 而形成微风区 的威胁， 有利于安全生产。 3 工艺趋向简单、 安全 ， 避免了 自工作面向上平 巷掘进贯通的工作量， 节省了人工， 减少了火工用品的 消耗 ， 同时减少了一台局扇的占用量。 4 所用的带装矸石为地面矸石山废矸及原煤 中 手选矸石， 提高了煤质， 改善了地面环境。 4 ． 2 缺点 1 矸石带充填留巷的效果不如小煤柱留巷， 主要 原因是矸石带有一定柔性， 会造成顶板下沉量加大 ， 而 煤体支撑属于刚性， 顶板下沉量小， 留巷效果好， 这体 现在矸石带留巷局部顶板有折裂下沉现象， 而小煤柱 留巷顶板相对完整。 2 矸石带留巷后期维护清理量大， 需要采用二次 支护措施来加强顶板的控制， 而小煤柱留巷仅在局部 需要二次支护， 维护工作量小。 1 多回收了煤炭资源， 减少了煤炭开采损失 按 每月工作面留巷 3 0 m计算， 改用矸石充填取代小煤柱 留巷后， 每年多回收煤炭 3 6 5 7 ． 6 t 。创收 1 4 6 ． 3万元。 2 随工作面开采， 随对回风巷进行了沿空留巷， 留设的巷道作为上一工作面的运输巷， 可直接减少一 条巷道的掘进工作量 ， 按 7 1 3 0 4 E 工作面留设巷道 5 4 0 m 计算 ， 可节省巷道掘进费用 1 6 2 万元。 3 采用矸石带充填代替小煤柱留巷， 避免了自工 作面向上平巷掘进贯通的工作量。按 7 1 3 0 4 E 工作面 留巷 5 4 0 m计算， 节省掘进贯通 5 4 个 ， 减少掘进进尺 5 4 4 2 1 6 m， 节省火工费用 3 6 ． 8 7万元。 4 社会效益 矸石的来源为地面十三层落煤的手 捡矸， 减轻了地面矸石对环境的污染。 6 结论 从现场实际观测及以上各项指标分析来看， 矸石 带充填留巷技术在沿空留巷方面取得了重大突破， 大 大降低了留巷费用， 并提高了煤炭回收率， 在同类煤层 及类似顶板条件下有一定的推广应用价值。