矸石充填在王樓煤礦的應(yīng)用實踐

何玉收　劉輝　蘇禮沖

摘 要： 充填開采可以有效的提高煤炭資源回收率，降低回采對地面村莊及建筑物的影響；本文探討了王樓煤礦11301充填工作面進(jìn)行矸石充填的實踐，探討了探討了矸石充填頂?shù)装暹m用性、開采與充填關(guān)系等技術(shù)要點，具有一定的工程借鑒意義。

關(guān)鍵詞：充填開采；充填支架；減沉

充填開采是針對我國存在的“三下”壓煤問題，矸石排放問題和土地資源問題而研發(fā)的綠色開采技術(shù)之一[1]。充填開采可以分為：膏體充填、高水材料充填、矸石充填等幾大類由于膏體和高水材料矸石成本較高，推廣收到一定限制[2]。矸石充填成本較低，適用于對地面減沉要求不高的礦井。

本文以王樓煤礦11301充填工作面矸石充填為工程實例，探討了探討了矸石充填頂?shù)装暹m用性、開采與充填關(guān)系等技術(shù)要點。

1 工程概況

王樓煤礦礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為0.9Mt/a，2007年7月投入試生產(chǎn)，服務(wù)年限74.8a；2013年5月核定生產(chǎn)能力為1.3Mt/a。

一采區(qū)-770水平以上由于地面村莊、建筑物等影響，根據(jù)天地科技股份有限公司提交的《王樓礦井首采區(qū)建筑物下采煤方法論證》報告，采取采120m、留110m的方案對原一采區(qū)-770m水平以淺進(jìn)行了條帶開采。

現(xiàn)為提高煤炭資源回收率，降低回采對地面建筑物的影響，采用矸石充填技術(shù)對先期條帶開采留設(shè)煤柱進(jìn)行回收。采掘平面圖如圖1所示。

11301充填工作面是王樓煤礦一采區(qū)第一個充填工作面，所采煤層3上煤，開采水平為-680m，地面標(biāo)高+35.4～+35m，工作面標(biāo)高-692.4～-650.8m。北部為一采軌道石門，南部為劉官屯斷層，西部為11301工作面采空區(qū)，東部為3上煤層露頭。

11301充填工作面所采3上煤層，煤層以亮、鏡、暗煤為主，條帶、層狀結(jié)構(gòu)，參差狀斷口，玻璃狀光澤，內(nèi)生裂隙發(fā)育，屬半亮型煤，硬度系數(shù)f=2.3～3.1。原始沉積較穩(wěn)定，受后期構(gòu)造的影響，局部產(chǎn)狀發(fā)生變化、煤層變薄等現(xiàn)象。

2 充填技術(shù)方案

（1）充填設(shè)備選型。11301充填工作面配備采煤機(jī)1臺、充填液壓支架73架、可彎曲刮板輸送機(jī)2部、轉(zhuǎn)載機(jī)1部、破碎機(jī)1部，膠帶輸送機(jī)3部等主要設(shè)備。

其中充填支架為山能塔高集團(tuán)生產(chǎn)的礦用充填支架，型號為：ZC6800/16/32 工作阻力：6800 kN；支護(hù)強(qiáng)度：0.9～0.97MPa 寬度：1430～1600mm。

（2）充填工藝流程。煤機(jī)割煤至溜頭或溜尾→移溜、拉架→檢查充矸系統(tǒng)、順直充矸溜子→開動充矸溜子試運(yùn)轉(zhuǎn)→開動充矸皮帶運(yùn)矸→工作面開始充矸（自上而下）→同時依次打開2～3節(jié)抽板卸矸→卸矸高度在0.5m左右（矸石不埋搗實為原則）關(guān)閉抽板，停止充矸→開始搗實，全部搗入老塘后→再次開動溜子進(jìn)行卸矸、搗實→將矸石全部搗實至老塘頂板→停止運(yùn)矸皮帶→停止充矸溜子→搗實收回降至最低→衛(wèi)生清理。

3 工程實踐

（1）開采充填方案。11301充填工作面采用綜合機(jī)械化矸石充填采煤，是在綜合機(jī)械化采煤工作面上同時實現(xiàn)綜合機(jī)械化矸石充填作業(yè)。

現(xiàn)場采用邊采邊充方案，采用“三八制”工作制，每天2個循環(huán)，早班檢修，日進(jìn)尺1.2m。工藝過程：割煤—移架—移運(yùn)輸機(jī)—充填。充填充填采煤能力較低，與煤礦高產(chǎn)高效生產(chǎn)模式不匹配。

（2）地面減沉效果。在矸石充填過程中，隨著矸石充填高度的增加，自壓式矸石充填機(jī)會隨之上升，利用矸石充填運(yùn)輸機(jī)對矸石的反作用力來壓實充填的矸石，以達(dá)到矸石壓實的目的。經(jīng)現(xiàn)場實測，充實率為70%左右。

地表變形監(jiān)測表明，采用矸石充填后，地表建筑物變形在允許范圍內(nèi)，實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

（3）存在問題。受工作面直接頂為泥巖、強(qiáng)度低等影響，工作面推進(jìn)至180m處頂板破碎，回采后頂板冒落嚴(yán)實，增加了充填的難度?，F(xiàn)場采用敷設(shè)菱形網(wǎng)，個別頂板破碎處敷設(shè)雙層網(wǎng)，增加了施工成本，降低了回采效率。

充填支架設(shè)計存在一定缺陷，如：推溜缸設(shè)計工作阻力偏小，現(xiàn)場容易損壞，更換困難，有待于下一步優(yōu)化。

（4）經(jīng)濟(jì)效益。采用充填開采，材料、電費(fèi)、人工費(fèi)等消耗增加，經(jīng)核算噸煤成本約增加45元。

4 結(jié)論及建議

（1）綜采矸石充填開采是在綜合機(jī)械化采煤工作面上同時實現(xiàn)綜合機(jī)械化矸石充填作業(yè)。但充填采煤能力較低，與煤礦高產(chǎn)高效生產(chǎn)模式不匹配。

（2）矸石充填技術(shù)由于孔隙率高，壓縮率大，適用于對地表減沉效果要求不高的礦井。

（3）矸石充填開采費(fèi)用約增加45元/噸，但可以享受資源稅減半的優(yōu)惠政策，同時增加了資源回收率，延長了礦井服務(wù)年限。

（4）頂板破碎不利于充填工作的開采，直接頂為砂巖，回采后冒落不及時將降低現(xiàn)場施工難度。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢鳴高，許家林，繆協(xié)興.煤礦綠色開采技術(shù)[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003（04）.

[2]繆協(xié)興，錢鳴高.中國煤炭資源綠色開采研究現(xiàn)狀與展望[J].采礦與安全工程學(xué)報，2009（01）.

作者簡介：何玉收（1977-），男，山東濟(jì)寧人，助理工程師，主要從事：煤礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。endprint