充填開采工藝在復(fù)雜塊段開采的應(yīng)用

王建鵬 類成楠 紀(jì)維員

（內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016299）

充填采煤法，是一種用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)以控制巖層移動(dòng)和變形的采煤方法[1]。福城煤礦1903S 工作面由于井田地質(zhì)構(gòu)造、傾角變化以及開拓布局等因素影響，形成了不規(guī)則塊段，為了回收煤炭資源，計(jì)劃采用“采3 充1，采5 充3”的充填采煤法，消耗掘進(jìn)矸石，增產(chǎn)降排。

1 概況

1903S 工作面以西為1902S 工作面，以東為1904S 工作面，以北為1902S 補(bǔ)運(yùn)輸巷。巷道以西1902S 工作面已采，工作面采動(dòng)影響已基本穩(wěn)定，以東為未開采區(qū)域。1903S1#充填面是1903S 工作面第一個(gè)充填面。

1903S1#充填面支巷開門點(diǎn)均在1#運(yùn)輸巷，支巷設(shè)計(jì)坡度15°～21°，長(zhǎng)度41.8～49 m/條，平均45.5 m/條。支巷寬5.0 m，高度4.8 m。其中切眼開門點(diǎn)在1903S1#充填面運(yùn)輸巷Q4 導(dǎo)線點(diǎn)前77.8 m為巷中開門，按真方位224°，沿9 煤頂板施工7.5 m后，擴(kuò)下幫施工41.5 m，貫通1902S補(bǔ)運(yùn)輸巷停掘，然后將巷道臥底施工后形成充填面切眼，留設(shè)5 m的保護(hù)煤柱，施工充填支巷， I-01#～I(xiàn)-32#支巷均平行于切眼布置，間距5 m，如圖1。

圖1 1903S1#充填面平面布置圖

2 開采順序

（1）1903S1#充填面采用綜掘機(jī)出煤，防爆裝載機(jī)及30B 刮板輸送機(jī)裝運(yùn)，矸石充填法管理頂板。首先開采奇數(shù)支巷并進(jìn)行充填后，再行開采偶數(shù)支巷（煤柱巷）。

（2）工作面開采由一臺(tái)EBZ-230 綜掘機(jī)由內(nèi)向外分區(qū)段聯(lián)合開采，支巷施工完畢后及時(shí)對(duì)開門點(diǎn)進(jìn)行封堵，封堵完成后對(duì)支巷進(jìn)行充填，已采支巷充填完畢待充填物凝固后(凝固期一個(gè)星期)，再由內(nèi)向外開采本區(qū)段煤柱巷。

（3）本區(qū)段煤柱巷開采完畢后，取本區(qū)段最外端煤柱巷作為新切眼，并將新切眼以里運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷進(jìn)行封堵，然后開采下一個(gè)區(qū)段，本區(qū)段未開采完成嚴(yán)禁開采下一個(gè)區(qū)段。

3 掘巷及支護(hù)

3.1 開門及預(yù)透

奇數(shù)支巷開門前（三岔門）距離上幫1 m、距支巷牛鼻子1 m，按照2 m 間距布置2 組錨索桁架梁加強(qiáng)支護(hù)，沿支巷中線布置1 組錨索桁架梁，奇數(shù)支巷貫通點(diǎn)距離下幫1 m 布置2 組錨索桁架梁加強(qiáng)支護(hù)。奇數(shù)支巷預(yù)透前，在預(yù)透巷道距下幫0.5 m，按照2 m 的間距布置2 組錨索桁架梁加強(qiáng)支護(hù)，預(yù)透后沿支巷中線布置1 組錨索桁架梁。錨索規(guī)格：Ф17.8 mm×L6200 mm，桁架梁采用11#礦工鋼加工而成，長(zhǎng)度2.4 m，眼距2.0 m。

3.2 臨時(shí)支護(hù)

巷道使用2 顆單體支柱作臨時(shí)支護(hù)。截割前空頂距不得超過0.3 m。正常循環(huán)進(jìn)度3 m，最大控頂距3.3 m，頂板破碎時(shí)循環(huán)進(jìn)度縮小為1.5 m，空幫距離不大于2 排。

3.3 永久支護(hù)

奇數(shù)支巷：當(dāng)巷道頂板灰?guī)r完整，厚度大于2 m 時(shí)，沿巷道中心打設(shè)1 根錨索支護(hù)頂板，排距為3 m。上幫布置3 根錨桿支護(hù)，采用MSGLD-335等強(qiáng)螺紋鋼樹脂錨桿(Ф20 mm×L2000 mm)配雙向拉伸塑料網(wǎng)及W 鋼帶支護(hù)，錨桿間排距1500 mm×1500 mm，下幫不支護(hù)。當(dāng)頂板有泥巖偽頂時(shí)，厚度小于0.4 m 時(shí)必須將偽頂截割干凈，如圖2。

圖2 1903S1#充填面支巷支護(hù)圖

施工偶數(shù)支巷時(shí)，奇數(shù)支巷已經(jīng)完成充填，兩幫為混凝土結(jié)構(gòu)，不再進(jìn)行支護(hù)；頂板沿巷道中心打設(shè)1 根錨索支護(hù)頂板，排距為3 m，與奇數(shù)巷支護(hù)相同。

支護(hù)網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸均勻；礦用鋼塑復(fù)合網(wǎng)及雙向拉伸塑料網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸不大于50 mm×50 mm；長(zhǎng)寬規(guī)格為：2000 mm×30 000 mm；要求將網(wǎng)張緊，緊貼煤巖面，每格必穿；每隔200 mm 拴一個(gè)扣，網(wǎng)與網(wǎng)之間對(duì)接。

4 充填系統(tǒng)

4.1 采取“采3 充1，采5 充3”的工作法

連續(xù)掘出3 個(gè)支巷或煤柱巷后，必須充填，不得連續(xù)開采超過3 個(gè)支巷或煤柱巷不充填；連續(xù)開采5 個(gè)支巷或煤柱巷時(shí)必須保證3 個(gè)支巷或煤柱巷完成充填。上巷充填與下巷采煤實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)。采用水泥漿加洗選矸管理頂板，根據(jù)地質(zhì)及開采技術(shù)條件，采用水泥漿蠕動(dòng)沖推洗選矸進(jìn)行充填。支巷充填采用四次充填工藝，首次充填時(shí)充填高度為下封口高度的1/2，保證24 h 凝固時(shí)間，提高下出口封堵的抗壓強(qiáng)度；二次充填，充填高度距下封口頂板15 cm 時(shí)結(jié)束，確保支巷能夠正常通風(fēng)；第三次充填，當(dāng)充填膏體平面與支巷上出口底板平齊后停止充填；第四次充填前對(duì)上出口支設(shè)擋板或采用矸石袋封堵，使用濕式矸石噴射機(jī)進(jìn)行輔助灌漿直至充填接頂，完成巷道充填[2]。

4.2 充填擋漿墻制作工藝

（1）擋漿墻制作要求

① 完成一個(gè)支巷或煤柱巷掘進(jìn)支護(hù)后，必須及時(shí)制作擋漿墻，用于充填擋漿。

② 擋漿墻距運(yùn)輸巷中線不得小于2.7 m，以便設(shè)備運(yùn)行。

③ 擋漿墻施工時(shí)，始終在充填巷中線底板位置留有不大于0.4 m 的正方形窗口，用于運(yùn)料[3]。

（2）擋漿墻制作所需材料

木板（厚5 cm）、濾水布、點(diǎn)柱、菱形網(wǎng)、鐵絲、編織袋、鋼釘及所需工具等。

（3）擋漿墻制作流程

打點(diǎn)柱→支設(shè)木板→鋪濾水布→封堵間隙→鋪菱形網(wǎng)→密閉窗口→封堵間隙→打戧柱，如圖3。

4.3 充填工藝

井下先開啟接面輸矸皮帶，再開啟第二部輸矸皮帶，然后開啟矸石緩沖倉(cāng)皮帶，最后打開矸石緩沖倉(cāng)封口調(diào)節(jié)板。準(zhǔn)備工作完成后，聯(lián)系地面下送矸石。井下停止充填矸石時(shí)，及時(shí)通知地面停止下送矸石，當(dāng)疏矸孔停止下送矸石時(shí)，關(guān)閉矸石緩沖倉(cāng)封口調(diào)節(jié)板，開空一部輸矸皮帶并停止皮帶運(yùn)行，再開空第二部輸矸皮帶并停止運(yùn)行，最后開空接面輸矸皮帶并停止運(yùn)行。

5 效果

通過對(duì)充填工藝進(jìn)行不斷研究?jī)?yōu)化，現(xiàn)場(chǎng)充填效果良好，既增加了煤炭資源回收量，又消耗了廢棄矸石，還有效避免了全部垮落法對(duì)周圍井巷及工作面的影響，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益及安全意義。