唐山礦充填開采工藝改進(jìn)研究與應(yīng)用

胡嘯

摘 要：充填開采是隨著回采工作面的推進(jìn)，向采空區(qū)送入沙石、矸石等充填材料，以進(jìn)行地壓管理、控制圍巖崩落和地表移動(dòng)，并在形成的充填體上或在其保護(hù)下進(jìn)行回采的采礦技術(shù)，是較為成熟、有效地控制地面塌陷的技術(shù)。開灤集團(tuán)唐山礦業(yè)分公司以T3292工作面為充填開采工作面，充填工作面受到工藝、技術(shù)、條件的影響，施工進(jìn)度慢，且充填效果不好，局部采空區(qū)頂板下沉。工作人員通過(guò)改進(jìn)充填工藝的各項(xiàng)工序和人力資源的配備等方法，優(yōu)化充填系統(tǒng)，提高采空區(qū)的充填效率，對(duì)唐山礦以后挖潛增效、實(shí)現(xiàn)“三下”采煤提供有力的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：充填開采；采空區(qū)；頂板下沉；“三下”采煤

中圖分類號(hào)：TD823.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 收稿日期：2015-12-24

1.充填工藝原理

充填工作主要由“后二機(jī)”（充填開采輸送機(jī)和壓實(shí)機(jī)）共同完成。矸石從地面通過(guò)投料井、矸石物料膠帶輸送機(jī)、矸石轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)至工作面充填刮板運(yùn)輸機(jī)上，通過(guò)充填刮板運(yùn)輸機(jī)上的落料孔，將充填物料充填入采空區(qū)內(nèi)，然后利用壓實(shí)機(jī)將充填物料壓實(shí)并接頂。

2.充填工藝流程

（1）每班按正規(guī)循環(huán)割完一刀煤（即進(jìn)尺0.6 米）、移架、推溜，然后停止割煤。在移架過(guò)程中要拉線或紅外線定位移架，保證移后支架在一條直線上。

（2）移直充填矸石輸送機(jī)的機(jī)頭與機(jī)尾，檢查充填系統(tǒng)完好情況，準(zhǔn)備開始充填工作。

（3）首先啟動(dòng)工作面充填矸石輸送機(jī)，然后依次啟動(dòng)自移式充填材料轉(zhuǎn)載機(jī)與充填材料膠帶輸送機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備，進(jìn)行采空區(qū)矸石充填。

（4）從充填矸石輸送機(jī)機(jī)尾向機(jī)頭方向依次充填，即先打開充填矸石輸送機(jī)機(jī)尾的第1、2、3、4、5個(gè)落料孔，對(duì)該段架后采空區(qū)進(jìn)行矸石充填，開始對(duì)第一個(gè)落料孔落料充填，待第1個(gè)落料孔對(duì)應(yīng)的架后區(qū)域矸石充填至一定高度，關(guān)閉第1個(gè)投料孔。

（5）關(guān)閉第1個(gè)落料孔，開始對(duì)下一個(gè)落料孔落料充填，即往第2、3個(gè)落料孔落料，并啟動(dòng)第1個(gè)落料孔下的充填區(qū)域內(nèi)支架后部壓實(shí)機(jī)對(duì)已充填物料的中上部進(jìn)行壓實(shí)，推壓充填物料，使其與支架后部的頂板接頂并壓實(shí)。

（6）將第2個(gè)卸料孔在充填區(qū)域內(nèi)矸石充填至一定高度時(shí)關(guān)閉，對(duì)第1個(gè)落料孔后部壓實(shí)后出現(xiàn)的充填空間進(jìn)行充填，同時(shí)啟動(dòng)第2個(gè)卸料孔充填區(qū)域內(nèi)支架后部的壓實(shí)機(jī)對(duì)已充填物料的中上部進(jìn)行壓實(shí)，推壓充填物料，使其與支架后部的頂板接頂并壓實(shí)。

（7）將第1個(gè)落料孔在其后部壓實(shí)后出現(xiàn)的充填空間充填完畢時(shí)關(guān)閉并進(jìn)行壓實(shí)，同時(shí)對(duì)第2個(gè)落料孔后部壓實(shí)后出現(xiàn)的充填空間進(jìn)行充填。

（8）待前2個(gè)卸料孔空間充滿壓實(shí)后，若第3個(gè)卸料孔后部區(qū)域充填工作完成，對(duì)第3個(gè)卸料孔后部區(qū)域進(jìn)行壓實(shí)；若第3個(gè)充填工作沒(méi)完成，可打開第4個(gè)落料孔對(duì)架后的空間進(jìn)行充填。

（9）將充填矸石輸送機(jī)拉移一個(gè)步距，從機(jī)尾到機(jī)頭開始，重復(fù)以上工序，將充填矸石輸送機(jī)下的充填開采輸送機(jī)后面壓實(shí)，使充填料充分接頂、壓實(shí)，最后關(guān)閉所有落料孔，對(duì)機(jī)頭和機(jī)尾部分進(jìn)行充填，結(jié)束第一輪充填工作。

（10）停止采空區(qū)物料充填工作，進(jìn)行采煤、推溜、移架工作，要盡量保證割煤后工作面煤壁平直度，移架后支架擺放的一致性，并使每次割煤進(jìn)度步距達(dá)到0.6米。

3.充填工作面開采效益分析

（1）充填經(jīng)濟(jì)效益分析。T3292工作面目前達(dá)到了日產(chǎn)原煤1000噸（按精煤回收率42%、精煤售價(jià)610元/噸計(jì)算），充填開采每月收入及創(chuàng)效686.37萬(wàn)元。充填開采成本包括人工成本、電費(fèi)、工作面材料費(fèi)、綜機(jī)租賃費(fèi)、維檢費(fèi)共計(jì)425.71萬(wàn)元/月。每月充填開采利潤(rùn)：686.37-425.71=266.66萬(wàn)元。（日產(chǎn)原煤達(dá)到461噸/日以上，可實(shí)現(xiàn)盈利。）

（2）充填社會(huì)效益分析。①最大限度地挖掘煤炭?jī)?chǔ)量資源，進(jìn)行建筑物下壓煤的開采，提高資源回收率，延長(zhǎng)礦井壽命，保證礦井和職工生活的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的穩(wěn)定。②利用煤矸石等固體物料，對(duì)工作面采空區(qū)進(jìn)行充填，可以最大限度地減少地表沉陷，有效地保護(hù)環(huán)境和生態(tài)平衡。③矸石不上井，直接用于工作面采空區(qū)的充填，不僅置換了煤炭資源，同時(shí)減少了矸石地面存放對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)綠色開采。

唐山礦自2011年起第一個(gè)T3281N充填工作面開始回采，利用膏體充填技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦山綠色安全開采，實(shí)現(xiàn)了井下矸石不上井，提高了回采效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]閆少宏，張興華.我國(guó)目前煤礦充填開采技術(shù)現(xiàn)狀[J].煤礦開采， 2008，（3）.

[2]劉惠平.煤礦膠結(jié)充填開采新工藝探討[J].山西焦煤科技，2014，（2）.