試論鋪網技術在充填開采中的應用

【摘 要】充填開采作為一種新型的采煤工藝，正在進一步的被推廣應用。其既是“三下”開采最常用的采煤途徑又是綠色工程開采技術體系的重要組成部分。如何提高充填工作面的充采比例是現在采煤技術中的一項新課題，本文主要介紹通過對充填工作面采用鋪網技術提高工作面充采比例，以此有效控制和減輕地面沉陷，同時也能控制環境災害，對于礦區生態復懇具有重要意義。

【關鍵詞】充填開采；鋪網；地表沉陷；礦壓觀測

0.前言

酸刺溝煤礦CT101工作面作為矸石充填開采首個工作面，位于南一采區東翼。工作面東鄰風氧化帶，南鄰1017采空區，西鄰F14大型正斷層（∠70°H=0～280m），向北靠近26-3鉆孔。工作面回采山西組10煤層，工作面機巷長度587m，風巷長度640m，切眼長度100m。平均煤厚3.1m。工作面機、風兩巷掘進施工方位為32°20′，工作面標高在-274.3m～-298.7m（巷道頂板標高）之間，工作面走向布置。

1.工作面及兩巷設備配置

工作面設備配置：工作面共布置52組ZC14100/20/38型六立柱支撐式充填液壓支架，ZCG14100/20/38過渡支架四架，兩端頭布置ZCT14100/20/38，端頭支架各一架。支架后部后頂梁吊掛SGBC-764/250型充填刮板機一部，前方布置SGZ-800/800型刮板運輸機一部和MG400/920-QWD型電牽引采煤機一部。

兩巷設備配置：機巷共布置四部DSJ100/80/2×110膠帶輸送機，SZZ800/800型轉載機和PLM2000各一部。風巷布置兩部DSJ100/80/2×110膠帶輸送機和一部DSJ40/11/25型矸石轉載機一部。

2.充填開采的目的

全部充填開采在工作面煤炭資源采出后頂板尚未冒落之前，采用矸石充填，使頂板巖層僅產生少量下沉，以減少地表的下沉和變形，達到保護地面建、構筑物或農田的目的。

3.充填開采工藝

（1）充填工作原理：充填工作主要是靠安裝在采煤充填液壓支架后部充填刮板機輸送機和壓實機構共同完成的，矸石從矸石倉經膠帶輸送機運至工作面后部充填刮板輸送機上，通過后部充填刮板輸送機卸料口將矸石填入采空區內，然后利用壓實機構將矸石壓實并接實頂。

（2）充填工藝流程：由機頭向機尾（或由機尾向機頭）依次充矸→夯實→再充矸→拉后部運輸機→再夯實，均為多次卸料、多次夯實，直至采空區充填料充分接頂并壓實。

4.礦壓觀測

在工作面安裝初期，對工作面液壓支架、后部充填實體及兩巷回采巷道均安裝礦山壓力監測儀，并安專人對“三條監測線”進行實實監測。

4.1工作面礦壓監測

沿工作面布置監測站，每個測站布置壓力表和工作阻力監測儀，對工作面支架礦壓顯現進行監測。

4.2充填體內礦壓監測

在工作面充填實體（即壓實機構）中安設應力監測儀，隨著工作面的不斷推進，能夠及時掌握充填體在頂板作用下的壓力變化規律。

4.3回采巷道內的礦壓監測

在工作面兩巷布置超前壓力監測儀，以便在工作面回采時及時掌握兩巷超前支撐壓力規律。

5.鋪網技術

隨著工作面不斷向前回采，受斷層影響，工作面頂板破碎，每班割煤后必須拉超前支架及時對裸露頂板進行支護，同時采空區在拉架后其裸露頂板出現300～400mm直接頂掉落，導致工作面充填矸石量減少，充填效果差。通過對工作面現場進行觀察、分析，發現只有效的控制工作面頂板，保證其完整性，才能使工作面采空區的充填效果達到最優化，因此采取在工作面實施鋪網技術來保證工作面頂板的完整性。

施工方法：

（1）第一硐首先將所要鋪設的菱形網將半圓木包好，用耙釘固定。

（2）落前梁，將半圓木及菱形網放置在支架前梁端頭。

（3）前梁升勁，用錨索配合W鋼帶（每10m施工一排）。將半圓木和菱形網生根在頂板上。

（4）拆除原巷道錨桿、梯形梁及幫部舊網片。

（5）連網，通過支架前移將菱形網自動吃到頂板上。

施工順序：煤機割煤→推移運輸機→移架支護頂板→上網→打錨索支護

質量要求：所鋪金屬網網與網之間用16#鐵絲雙絲單扣連接，工作面傾斜方向網與網壓茬不少于300mm，走向方向壓茬不少于500mm，網與網雙邊全部聯接，聯網每扣間距不大于250mm。除第一棟網和煤幫為單層網外（煤幫單層網壓茬不少于200mm），其余全部為雙層網，如圖1所示。

圖1 工作面聯網示意圖

6.鋪網效果分析

采用鋪網技術對工作面頂板的控制，保證了工作面頂板的完整性，使采空區充填矸石量大大增加，不僅提高了工作面的充采比例，同時也提高了工作面回采的安全性。對于工作面上覆跨落巖層的控制、減少地表沉陷、保護地面耕地、建筑物、以及環境的治理都有十分重要的意義

7.充填開采意義

（1）壓覆資源大量解放。原呆滯煤量變為經濟可采儲量，三下”壓煤、受水威脅儲量變為有效可采儲量，提高資源回收，穩產穩效服務年限延長，老區可持續發展的問題得到有效緩解。

（2）安全系數得到提高。將矸石料充填至采空區，消除了采空區瓦斯的積存空間，避免了采空區瓦斯爆炸事故；消除了漏風通道，杜絕了煤層自燃發火；減少煤層頂板破壞深度，有效防止了因煤層頂板隔水層厚度不足引發的突水災害；減輕礦壓顯現，降低了煤礦頂板事故危害。

（3）生態環境有效保護，減少土地占面積，有效控制了對周邊空氣和水體的污染。同時，采取充填開采后，地表沉陷明顯降低，地面生態環境破壞降到了最低，建筑物損害大幅度減輕。

（4）實施充填開采是建設資源節約型、環境友好型社會的必然要求，是老煤炭企業實現轉型發展、低碳發展、綠色發展的必由之路，是一項利國利民利企的系統工程，意義深遠、責任重大。

8.發展前景

實行充填法開采不但可以實現建筑物下壓煤開采、緩解礦井輔助提升，而且可以將井下生產的矸石直接進行處理，消除矸石地面堆積對人類生存與生活環境帶來的危害。

綜采充填開采技術將地面矸石山矸石或洗選矸石、井下所有掘進或分選的矸石用于采空區充填，實現采充一體化，效率高、月產可達5萬噸以上，實現了低成本、高效率、設備標準化、高效機械化連續充填開采的目標，具有廣泛的應用前景，因此，充填開采對解決我國“三下”壓煤、城市垃圾的處理等問題開辟了一條新的途徑，其科學意義十分重大。 [科]

【參考文獻】

［１］杜計平，汪理全.煤礦特殊開采方法[M].徐州:中國礦業大學出版社，2003.

［２］陳榮光.礦山企業污染防治與環境保護強制性標準執行手冊[M].寧夏大地出版社，2004.