孤岛煤柱综放工作面空巷充填开采技术实践.pdf

1工作面概况 九采区下山煤柱位于采区中央，南临 12905、 12907 和 12909 工作面采空区，北与 12906、 12908 和 12910 工作面采空区相邻，东与 12908 运巷相 接， 西至 12905 副巷， 工作面走向长度为 130 m， 倾 斜长度平均为 310 m， 工作面标高在 - 223.5- 155.7 m， 工作面沿倾斜推进。工作面煤层属较稳定煤层， 为一向东倾斜的单斜构造， 煤层倾角 1013， 平均 12左右， 煤层厚度平均为 4.1m。煤层直接顶为炭 质泥岩， 厚度 1.9 m， 灰黑色， 含大量植物化石； 老顶 为细粉砂岩， 厚度 16.64 m， 灰色， 含炭质及黄铁矿， 具石脉及煤线； 直接底为粗粉砂岩， 厚度 1.3 m， 深 灰色， 含植物化石， 节理发育； 老底为中细砂岩， 厚 度 3.72m， 灰色厚层状， 层理面含黄铁矿。 2工作面巷道布置及采煤方法 工作面沿倾向布置， 巷道沿顶掘进， 锚网支护 （局部压力大时， 套工字钢棚子联合支护） ， 回风巷 兼运料， 运输巷进风。回采前， 封闭回风巷、 运输巷 及切眼老巷口， 对工作面圈定内的老巷进行充填。 工作面采用单一倾斜长壁综采放顶煤仰斜采 煤法， 机采高度 2.2 m， 放顶煤 1.9 m， 采放比 1/0.86； 采用 ZF2400/16/24BGA 和 ZPT2800/16/24 （A ）型放 顶煤液压支架控制顶板，顶板管理采用全部垮落 法。九采区煤柱综放工作面布置如图 1 所示。 3空巷充填材料及充填工艺 由于采区下山轨道巷、 运输巷及区段巷道已受 到两侧工作面采动支撑压力的影响， 巷道已严重变 形， 围岩比较破碎， 因此这就要求充填材料要具有 较好的流动性，能够充实填满巷道和围岩裂隙， 使 松散的煤体和离层的岩体重新固结成一个整体， 因 此选用了 ZKD型高水速凝充填材料。 高水速凝材料 由甲、 乙两种材料组成， 充填时甲、 乙两种材料的重 量配比为 1 1，其中甲料以硫铝酸盐水泥熟料为基 材， 与悬浮剂及少量超缓凝剂混磨而成， 乙料是由 石灰、 石膏、 悬浮剂和复合速凝早强剂等混磨而成。 充填材料配比及材料性能指标如表 1、 表 2 所示。 充填泵站需占用宽约 3.4 m，长约 20 m的一段 巷道或硐室， 以便同时安置充填设备、 储备一定量 孤岛煤柱综放工作面空巷充填开采技术实践 冯利宁 （冀中能源邯矿集团生产部， 河北邯郸056002 ） 摘要 矿井在生产过程中， 随着采区内工作面的持续回采， 到全采区的回采结束时， 势必留下采区上下山孤岛 煤柱， 且煤柱内残留巷道往往是纵横交错。 如何安全回收采区上下山孤岛煤柱， 提高矿井资源采出量， 是矿井生产中遇 到的难题之一。陶一矿通过采用高水材料提前充填煤柱内残留巷道， 实现了孤岛煤柱的综放工作面安全开采。 关键词 孤岛煤柱； 空巷充填； 高水材料 中图分类号 TD823.87文献标识码 A 收稿日期 2010- 01- 26 作者简介 冯利宁 （1970） ， 男， 河北宁晋人， 本科， 工程师， 从事采矿工程及技术管理工作。 图 1九采区煤柱综放工作面布置图 充填材料名称清水 / m3甲料 /kg乙料 /kg电厂粉煤灰 /kg 搅拌桶 - 甲桶1.0150150 搅拌桶 - 乙桶1.0150150 表 1充填材料配比表 文章编号 1672- 5050 （2010 ） 05- 0059- 02 59 编辑 刘新光 Practice of Abandoned Roadway Filling Mining Technology in Fully- Mechanized Face of Isolated Coal Pillar FEN Li-ning Production Department of Handan Mining Group, Jizhong Energe Group, Handan, Hebei 056002, China AbstractWhen the mining is finished, up- and- down hill isolated coal pillars are left, and residual roadways crisscross each other. It is one of challenges in the mining production to recover these coal pil- lars in order to increase the yield. High- water materials are used to fill the residual roadways in advance to realize the safe mining of the isolated coal pillars on the fully- mechanized face. Keywordsisolated coal pillar; abandoned roadway filling; high- water material 的充填材料。充填泵站示意图见图 2。 填泵站底板标高为 - 72.9 m，充填点巷道底板 标高在 - 251.8- 197.8 m，充填时泵送距离最大为 1130 m。选用的充填泵、 搅拌桶性能指标如表 3、 表 4 所示。 充填管路设置两条，分别用于输送甲料和乙 料， 均由泵站直接通到充填地点。 4充填效果及经济社会效益分析 巷道充填后， 由于充填体的支撑作用使得巷道 周围煤 （岩 ） 体中的应力重新分布， 巷道周边垂直应 力集中程度降低， 从而减轻了支承压力对巷道顶板 破坏， 又因充填体与巷道围岩的紧密结合， 使得巷 道在支承压力作用下的围岩发生变形自由空间被 消除， 从而有效地约束了巷道围岩的破坏范围。采 区皮带、轨道和回风下山之间的煤柱宽度为 2030 m， 区段煤柱为 1015 m， 当纵横交错的空巷被充填 后， 原被分割的小煤柱联成了一个整体， 相当于增 大了煤柱宽度， 因此更有利于顶板管理。 从煤柱工作面回采揭露情况看， 充填材料通过 旧巷周围顶板及煤体裂隙扩散和渗透到围岩及煤 体中， 工作面顶板保持了相对完整。回采过程中， 煤 壁片帮和冒顶事故事故率明显降低， 提高了生产效 率， 保证了工作面安全持续生产。 经济效益 本工作面从开始生产到回采结束， 累 计生产原煤 21.5 万 t， 若采用传统的方法对空巷进行 维护， 按以往经验测算 坑木消耗量需 320 m3、 化学 浆液聚氨酯需 80t， 坑木 900 元 /m3、 聚氨酯 3.4 万元 /t， 吨煤成本增加 13.99 元 /t， 而高水充填材料 680 元 /t， 实际用 940 t， 加专用设备折旧费， 吨煤成本增加 6.12 元 /t， 仅材料费用可创经济效益 169.25 万元。 社会效益从煤柱工作面回采揭露情况看， 高水 材料充填空巷后，充填体有效地约束了巷道围岩的 破坏范围， 顶板保持了相对完整， 煤壁片帮和冒顶事 故事故率明显降低，保证了煤柱工作面安全顺利回 采， 提高矿井资源回收率， 延长矿井的服务年限。采 用高水材料充填空巷技术具有机械化程度高、人工 劳动强度低、 成本低、 生产效率高、 安全可靠等优点。 高水充填材料抗压强度高， 能够满足旧废巷道 支护要求，有利于工作面顶板维护和安全生产； 高 水充填材料在巷道支护中的成功应用， 为综采工作 面过错综复杂的老巷道开辟了一条新途径， 因此该 技术具有很好的推广应用前景。 初凝时间 /min 抗压强度 /MPa 3 d7 d28 d 401.01.21.51.8 表 2水灰比为 4.0 1 时高水充填材料性能表 型号 最大流量 / （m3 h-1） 扬程 /m 轴功率 /kW 质量 /kg粒度 /mm 渣浆泵 40ZJ- I- AI7 104.45.1121 11 表 3充填泵性能指标 名称形状高度 /m直径 /m容积 /m3备注 搅拌桶圆柱形1.41.21.582 表 4搅拌桶性能指标 图 2充填泵站示意图 1- 泵站； 2- 充填泵； 3- 过滤器； 4- 搅拌桶； 5- 堆料平台； 6- 排水沟； 7- 轨道； 8- 防爆开关 60