充填綠色開采經(jīng)驗(yàn)交流

鄭紀(jì)來 楊秀雷

摘 要：山東華泰礦業(yè)有限公司隸屬于山東能源新汶礦業(yè)集團(tuán)有限公司，建井歷史悠久，開采年限較長，煤炭資源日漸枯竭，生產(chǎn)接續(xù)較緊張，且大部分煤炭資源埋藏在建筑物、鐵路下，屬于典型的“三下壓煤”。

關(guān)鍵詞：充填綠色開采；交流

礦區(qū)范圍：西南部為F19斷層，東南部為19煤層露頭線，東北及東部為秦家洼斷層、2-1～1-2號(hào)孔連線、顏莊斷層及F1斷層，北部至花園斷層，東北部與潘西煤礦、西部與鄂莊煤礦以井田技術(shù)邊界為界。井田總體呈單斜構(gòu)造，地層走向一般為270°～310°，傾角一般為10°～35°，傾向北東及近南北向。井田內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，多為高角度正斷層，以北西向?yàn)橹鳎瑫r(shí)伴有少量北東向、近南北向斷層。礦井經(jīng)過多年開采，研究制定了一系列經(jīng)濟(jì)有效的開采方法。

1 概述

華泰礦業(yè)公司自2007年開始了以矸換煤工作，分別在3205西面、3205東高檔普采面及3203東、3202東綜采工作面，采用原生矸石充填、普采似膏體充填、綜采似膏體充填等方法進(jìn)行充填。

2 3205面高檔普采工作面原生矸石充填分析

3205面傾斜長度51m，走向長度400m，煤厚1.1m，采高1.1m，采用井下掘進(jìn)出的原生矸石進(jìn)行充填管理采空區(qū)頂板，工作面支護(hù)采用見六回三的方式，一次性回撤三排支柱（沿走向），使用4架π型鋼控制回撤區(qū)域，沿傾斜由下而上一次回撤4m并充填4m，完成后將工作面運(yùn)輸機(jī)掐縮4-6m，充矸皮帶上移4-6m，進(jìn)行充填。

工作面采用大循環(huán)作業(yè)，2天6個(gè)小班完成一個(gè)大循環(huán)作業(yè)。工作面集中推采至最大控頂距，炮采三班生產(chǎn)，每班一循環(huán)，循環(huán)進(jìn)度為1.0m，完成三個(gè)循環(huán)。停止采煤后充矸，三班進(jìn)行，完成一個(gè)充矸循環(huán)，充矸每班沿傾斜充填17m。

充填系統(tǒng)：掘進(jìn)的矸石裝一噸礦車→32采區(qū)下部車場(chǎng)卸載坑→扒裝機(jī)裝入3噸自卸車→絞車提至工作面上巷片口處卸車→扒裝機(jī)裝入3噸自卸車→工作面上巷卸至40T運(yùn)輸機(jī)→工作面40T運(yùn)輸機(jī)→拋矸皮帶→采空區(qū)。

其主要優(yōu)點(diǎn)：①工作面上下留巷無需再留設(shè)區(qū)段煤柱，實(shí)現(xiàn)了采區(qū)內(nèi)無煤柱開采。②工作面采用矸石充填，礦井全部矸石不升井，就地消化，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排、安全環(huán)保開采。③充填成本相對(duì)較低，節(jié)約了矸石升井的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 3205東高檔普采膏體充填工作面分析

2010年建立了粉煤灰似膏體自流充填站，并成功在秦家洼村東南3205東仰采工作面進(jìn)行了似膏體充填開采，對(duì)控制地表因開采而導(dǎo)致的沉陷取得了顯著的效果。

3205東高檔普采工作面，面長120m，傾向仰采，傾角平均18°，采高1.2米，最大控頂距5.5米，最小控頂距3.5米，充填布局為2米，針對(duì)工作面現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和頂板巖性，采用膏體充滿采空區(qū)的方法管理頂板，為與工作面采煤循環(huán)相匹配，采用每推采二個(gè)循環(huán)，充填一次。

3205東似膏體充填工作面，采用電廠的尾料粉煤灰（矸石山的煤矸石）、水泥和減水劑在地面加工成的膏狀漿體，利用重力的作用通過管道自流送至井下工作面。

其主要優(yōu)點(diǎn)：①濃度高、流動(dòng)性好。我礦采用的膏體充填材料質(zhì)量濃度為62%左右， 流動(dòng)性較好，不宜產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。②充填與排水工作可以同時(shí)進(jìn)行。③便于操作，能實(shí)現(xiàn)分段充填。a采煤工作與充填工作相對(duì)獨(dú)立，充填體脫水面積較大，有利于早期膏體強(qiáng)度的提高，充填作業(yè)前沿切頂排單體支柱里側(cè)，掛尼龍布進(jìn)行擋漿，底板處采用矸石袋進(jìn)行壓實(shí)、封嚴(yán)，因此不會(huì)對(duì)采煤工作面的工作環(huán)境造成影響。b由于工作面受地質(zhì)條件影響，有時(shí)底板產(chǎn)生標(biāo)高差并出現(xiàn)起伏現(xiàn)象，導(dǎo)致似膏體無法正常從溜尾流動(dòng)至溜頭，根據(jù)似膏體堆積效應(yīng)，采區(qū)多點(diǎn)式充填。我們?cè)诠ぷ髅姘苍O(shè)了3個(gè)活動(dòng)充填閥口，哪里充填不到，及時(shí)將活動(dòng)的充填閥口移至此處進(jìn)行充填，膏體會(huì)在此處堆積，保證充填效果。c高檔普采工作面，通過切頂排可以觀察到整個(gè)采空區(qū)的狀況，包括：頂板情況、膏體充填情況、排水情況并及時(shí)采取措施。④最大限度的增加充填空間。在保證支護(hù)強(qiáng)度的同時(shí)，我們將兩端頭的支護(hù)進(jìn)行了優(yōu)化，機(jī)頭切頂排支柱提前兩排回撤，與工作面切頂排保持一條線；機(jī)尾處采用HJDB-800型頂梁進(jìn)行支護(hù)，支回方式為見三回一，且最里面一排支柱擋設(shè)篷布，保證了機(jī)頭、機(jī)尾處的最大化空間充填。

4 3203東（3202東）綜采膏體充填分析

鑒于上述3205西工作面原生矸石充填及3205東工作面高檔普采似膏體充填工作中的缺點(diǎn)及不利因素，經(jīng)研究、論證，在3202東工作面采用綜采膏體充填。

其主要優(yōu)點(diǎn)：①施工安全性高。由于工作面采用綜合機(jī)械化采煤，采煤機(jī)割煤后，及時(shí)拉架進(jìn)行支護(hù)頂板，頂板空頂面積及空頂時(shí)間較短，對(duì)頂板不完整處可以采用提前拉移超前架進(jìn)行超前支護(hù)。工作面及切頂排支護(hù)強(qiáng)度高，人員在此空間施工比較安全，而且充填管路不需人員重復(fù)掐、接、固定牢固，不影響行人。②施工簡(jiǎn)單、職工勞動(dòng)強(qiáng)度較小。工作面充填期間，只需將下巷壘砌擋漿墻，鋪好篷布，即可在其上方任何地點(diǎn)進(jìn)行充填，而且實(shí)現(xiàn)了分段、分時(shí)集中充填，因此，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。③人員占用少，材料消耗少。工作面充填時(shí)，因施工工序比較簡(jiǎn)單，只需4-5人就可進(jìn)行充填工作，而且只需要擋漿墻處使用塑料袋及篷布，使用量較少，并且采用自然排水法，節(jié)省了排水設(shè)備及管路的投入。④有利于頂板控制。由于綜采工作面比普采工作面施工進(jìn)度快，相對(duì)頂板來壓較慢，而且工作面采用綜采支架支護(hù)頂板，支護(hù)速度快，支護(hù)強(qiáng)度大，及時(shí)防止了頂板下沉，有利于實(shí)現(xiàn)采、充平衡。

5 315采區(qū)大傾角煤層走向長壁膏體充填技術(shù)研究

通過項(xiàng)目研究，使膏體充填不僅適合仰斜開采，也適合走向長壁開采，極大地拓展似膏體充填技術(shù)適用范圍，具有重要的研究意義。

膏體（似膏體）充填是近年來在國內(nèi)煤礦興起的新技術(shù)，仍處于發(fā)展完善階段。現(xiàn)有的傾斜煤層似膏體充填試驗(yàn)都應(yīng)用于仰斜開采工作面，回避了支架隔離問題。研究大傾角煤層條件走向長壁綜采隔離充填技術(shù)，對(duì)集團(tuán)公司各礦乃至全國煤礦充填開采技術(shù)具有重要的引領(lǐng)作用，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。

通過以上各類充填方法對(duì)比總結(jié)，每種充填方法都有各自優(yōu)缺點(diǎn)。原矸充填方法工藝簡(jiǎn)單，原材料來源廣，充填成本較低；似膏體充填方法充填效果較好，采空區(qū)充實(shí)率較高，職工勞動(dòng)強(qiáng)度低。

作者簡(jiǎn)介：鄭紀(jì)來，男，1971年12月，山東 泰安人，漢，山東華泰礦業(yè)有限公司調(diào)度室主任，助理工程師，研究方向：充填綠色開采。楊秀雷，男，1980年10月，山東萊蕪人，漢，山東華泰礦業(yè)有限公司技術(shù)科，助理工程師，研究方向：充填綠色開采。