急傾斜煤層采后矸石充填技術(shù)應(yīng)用

曹相證，高 峰，張迎新

（1.七臺(tái)河精煤（集團(tuán)）公司向陽煤礦，黑龍江 七臺(tái)河154600；2.黑龍江科技學(xué)院安全工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150027）

向陽煤礦十一井開采的67上＃煤層，屬急傾斜煤層，煤層平均厚度1.5m，傾角55°，煤種為JM（主焦煤），采煤工藝為爆破采煤，采后頂板管理方法為自由垮落，下巷沿空留巷?；夭赏戤吅?，由于采后無有效支撐，造成下巷煤垛應(yīng)力集中，發(fā)生片落，留巷效果差。

進(jìn)入2013年，隨著全井開拓工程量的加大，矸石量明顯增多，既增加了井口的提升系統(tǒng)壓力，也使井口的電費(fèi)、排矸費(fèi)用激增。

針對(duì)上述兩個(gè)實(shí)際生產(chǎn)問題，井口采用采后矸石充填的方法，有效解決了67上＃煤層沿空留巷及矸石提升對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)影響的問題，取得了良好的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益。

1 矸石充填地點(diǎn)及充填路線、方法簡介

1.1 矸石充填工作面及地點(diǎn)簡介

向陽煤礦十一井67上右七片采煤工作面上巷為67上右六片，下巷為67上右七片（沿空留巷巷道），工作面傾斜長64m，采煤工作面走向長度為240m，面積15360m2；67上右七片采煤工作面2013年1月中旬回采完畢。采后去除倉間及上、下巷保護(hù)煤柱，可用于矸石充填面積10000 m2，空間體積15000m3。

矸石充填翻矸地點(diǎn)為67上右七片采煤工作面上巷67上右六片，由67上右六片巷道外部向內(nèi)部逐步充填，用側(cè)翻式1t礦車通過上巷煤垛立眼向采后翻矸石充填。

1.2 矸石產(chǎn)出地點(diǎn)

井口現(xiàn)有2個(gè)全巖掘進(jìn)工作面，分別為七片后石門工作面 、八片副井下山工作面。

1.3 矸石充填路線

七片后石門向翻矸地點(diǎn)運(yùn)輸路線：七片后石門工作面→七片車場→主井→六片車場→六片石門→67上右六片翻矸地點(diǎn)。

八片副井下山向翻矸地點(diǎn)運(yùn)輸路線：八片副井下山工作面→副井→六片副井聯(lián)絡(luò)巷→六片石門→67上右六片翻矸地點(diǎn)（見圖1）。

圖1 矸石運(yùn)輸路線示意

1.4 翻矸方法簡介

矸石充填翻矸地點(diǎn)為67上右七片采煤工作面上巷67上右六片，由67上右六片巷道外部向內(nèi)部逐步充填，用側(cè)翻式1t礦車，通過上巷煤垛立眼向采后翻矸石充填。

2 矸石充填地點(diǎn)設(shè)計(jì)及充填作業(yè)步驟、充填效果

2.1 翻矸口設(shè)計(jì)

布置翻矸口前，首先對(duì)67上右六片巷道支護(hù)進(jìn)行加固，保證支護(hù)安全可靠；對(duì)下巷翻矸煤倉的倉口進(jìn)行加固，采用錨索交叉打設(shè)加固，保證倉口牢固，防止翻矸過程中下巷倉口發(fā)生跑倉。

翻矸口采用原有67上右七片采煤工作面與上巷67上右六片貫通立眼，采用礦用工字鋼焊接成長度為2m，寬度為1.5m的防人員墜落倉口護(hù)欄，頂板側(cè)打設(shè)2根1.6m左旋樹脂錨桿，用于固定護(hù)欄。

在67上右六片翻矸口上部鎖煤幫錨索上安設(shè)兩套安全帶，在工人翻矸作業(yè)時(shí)系在腰上，防止人員翻矸過程中意外滑入翻矸倉。

67上右七片采煤工作面與上巷67上右六片貫通立眼如發(fā)生片落，在立眼兩側(cè)打設(shè)木柱，木柱間距0.2m，上部用鐵釘釘上木板，保持翻矸口寬度不超過1.4m。

在翻矸口上方設(shè)置噴霧頭，翻矸過程中將其打開，起到防塵、防止翻矸產(chǎn)生火花作用；在翻矸口回風(fēng)側(cè)設(shè)置監(jiān)測探頭，隨時(shí)檢測瓦斯，防止瓦斯超限。

當(dāng)矸石將煤倉充滿，向內(nèi)依照上述步驟重新裝設(shè)翻矸口（見圖2）。

圖2 翻矸口示意

2.2 矸石運(yùn)輸及翻矸步驟

在平巷矸石運(yùn)輸過程中，采用2.5t礦用蓄電池電瓶車牽引串車運(yùn)輸，將矸石運(yùn)至翻矸處，采用人力翻車。

翻矸的具體步驟為：

（1）將礦車摘鉤，推至翻矸口處，對(duì)準(zhǔn)翻矸口。

（2）2名翻矸人員系上安全帶，開啟噴霧。

（3）將1t側(cè)翻式礦車翻入翻矸口。

（4）將翻完礦車向前推至翻矸口前。

（5）重復(fù)上述作業(yè)順序，直至一列車翻完，用電瓶車將空車串車?yán)?，送至六片車場（見圖3）。

圖3 采后矸石填充作業(yè)示意

2.3 充填效果

67上＃右七片采煤采用沿空留巷技術(shù)布置采煤工作面。與67上＃左七片已回采完畢巷道對(duì)比，67上＃左七片巷道已經(jīng)發(fā)生冒落，而采用矸石充填技術(shù)的67上＃右七片沿空留巷巷道完好（表1）。

表1 67上＃右七片巷道狀態(tài)與67上＃左七片巷道狀態(tài)對(duì)比

采用采后矸石充填技術(shù)后，67上＃右七片巷道留巷效果理想，在開拓下一個(gè)片盤時(shí)，用其作為回風(fēng)上巷，可有效保證生產(chǎn)正常接續(xù)，并可有效降低巷修成本。

3 采后矸石充填與原有生產(chǎn)方法對(duì)比優(yōu)勢(shì)

3.1 有效降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益

按原有生產(chǎn)方式將矸石升井，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)計(jì)算，以67上＃右七片采煤工作面為例：

其可充填15000m3矸石，按現(xiàn)有井口提升能力，每立方米矸石升井需要電費(fèi)20元，如將15000m3升井，需要20元×15000m3＝300000元。

矸石在地面需要采用汽車進(jìn)行外運(yùn)，每立方米矸石外運(yùn)及場地費(fèi)需要5元，共需15000m3×5元＝75000元。

采用井下采后矸石充填后，可直接節(jié)約生產(chǎn)成本375000元。

3.2 提高沿空留巷質(zhì)量，節(jié)約巷修成本

67上

＃右七片采用采后矸石充填后，可有效節(jié)約巷修成本，根據(jù)67上＃煤層支護(hù)形式相同巷道巷修平均每米150元計(jì)算，預(yù)計(jì)可節(jié)約巷修成本：240m×150元／m＝36000元。

3.3 減少環(huán)境污染

矸石升井，集中堆放需要場地，同時(shí)由于矸石中含有化學(xué)元素，當(dāng)雨水沖刷時(shí)，造成水體污染；矸石堆放量大后，隨時(shí)間推移，極易發(fā)生自然現(xiàn)象，產(chǎn)生有毒有害氣體，污染空氣，自燃的矸石堆，在暴雨天氣下，存在爆炸危險(xiǎn)。

采用采后矸石充填技術(shù)后，矸石不升井，可以避免矸石堆放占用土地及對(duì)周邊的水體、空氣污染。

4 結(jié)語

1）急傾斜煤層采后矸石充填，有效解決了我井實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)輸及采煤工作面的沿空留巷問題，對(duì)促進(jìn)井口的安全生產(chǎn)工作，起到有效促進(jìn)作用。

2）急傾斜煤層采后矸石充填降低了井口的生產(chǎn)成本，為井口取得直接的經(jīng)濟(jì)效益，其具有科學(xué)性、合理性，在我井實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了作用。

3）在煤炭行業(yè)不景氣的大環(huán)境下，降低生產(chǎn)成本與集團(tuán)公司提出的“節(jié)支降成”總體工作思想相契合，具有積極的政治意義。

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