沿空留巷巷旁充填工藝研究

【摘 要】某煤礦五采區采用綜合機械化采煤方法后，為緩解采掘失衡帶來的生產壓力，在該煤礦五采區45051工作面實施沿空留巷巷旁充填技術。根據該煤礦五采區工作面現場實際條件，從充填材料準備及儲存、充填材料摻和工藝、巷旁充填設備選取、巷旁充填工藝過程和充填技術要求五個方面闡述了該煤礦沿空留巷巷旁充填的工藝流程。

【關鍵詞】沿空留巷；充填材料；巷旁充填；工藝

某煤礦五采區位于礦井東部，井田內地質構造復雜，東部被FA1和FC2斷層所截，西部被FA2和FC1斷層所截，受斷層影響將采區內的煤分割成三大塊段，中間兩個斷層間煤層穩定，平均走向800米。

根據五采區地質特征，五采區兩個斷層中部所夾的54#層和58#層適宜大傾角綜合機械化開采，該段煤層賦存穩定，采高在1.6～2.0m之間，傾角在40°～50°之間，平均45°，平均走向800m，傾向190m。采用綜合機械化采煤方法后，由于其開采強度大，推進速度快，以礦井現有的掘進技術與組織，將無法按時準備出四片回采巷道，不能保證下一工作面的正常接替。為緩解采掘失衡帶來的生產壓力，采用沿空留巷技術，在該煤礦五采區45051工作面實施沿空留巷巷旁充填技術，充填材料為混凝土充填。

1.充填材料準備及儲存（The Preparation and Storage of Packing Material）

水泥選用強度等級為42.5的普通硅酸水泥，出廠日期在一個月以內；粗骨料選用GB/T14685-2001規定的Ⅱ類碎石，符合水泥砂漿材料輸送泵的要求，最大粒徑25mm；細骨料選用中砂，符合GB/T14684-2001規定的Ⅱ類砂要求。

各種材料必須分倉貯存，并有明顯的標識；水泥應防止受潮及污染。骨料的貯存應保證骨料的均勻性，不使大小顆粒分離；同時應將不同品種、規格的骨料分別貯存，避免混雜或污染；骨料的貯存地面應為能避雨的硬質地面[1]。

2.充填材料摻和工藝（The Blending Process of Packing Material）

充填材料的配制情況直接影響著充填墻體的凝固時間和后期強度[2]。因為井下條件艱苦，在井下配制充填材料誤差大，效率低，質量不可靠，所以必須在地面嚴格按照配合比加工，混合好之后再下井充填。地面充填材料摻和必須是干料摻和，否則充填材料充填之前就已經硬化了，所以需要把砂、碎石烘干。

（1）用鏟車將砂、碎石分別裝入配料機內的各自儲料倉中，按照配合比、砂、碎石含水率，計算砂、碎石用量，混合后通過送料皮帶進入旋轉干燥爐中干燥。

（2）砂、碎石混合料通過送料皮帶進入旋轉干燥爐進行烘干，烘干時，根據砂、碎石的含水率及日烘干量，調節烘干溫度和轉筒速度，來滿足烘干要求。

（3）冷卻后的砂、碎石通過皮帶進入儲料箱，按照配合比，稱取相對應的水泥與復合外加劑在混料機中混合，混合均勻后，進入儲料箱。

（4）儲料箱通過斜軌，提升到攪拌機上面，儲料箱內的混合料倒入攪拌機內，攪拌機攪拌均勻后，裝袋機將充填材料裝入防潮編織袋。

3.巷旁充填設備選取（The Equipment selection of Roadside Packing）

水泥充填泵是將混合好的充填干料，經攪拌成水泥砂漿材料，通過水平或垂直管道壓送到澆注點，主要分四個部分：供料系統、攪拌系統、泵送系統和驅動系統[3]。下井后設備布置空間凈尺寸：長4200mm，寬2000mm，高1800mm。

充填泵為HBGS60-13-90型灌漿泵，充填泵系統安裝在皮帶道距工作面切眼300米處，外形尺寸為11.5×2.1×3.5m，在皮帶道或石門原有外形尺寸上進行挑頂及臥底，保證充填泵正常安裝，充填管路安裝采用5吋無縫鋼管，法蘭盤對接。

4.充填技術要求（The Technique Demand of Roadside Packing）

4.1烘干要求

砂的含水率小于0.5%、碎石的含水率小于0.2%時，為干料，不需要烘干。否則要進行烘干，烘干至含水率達到干料要求。烘干后砂、碎石經皮帶進入儲料罐，待骨料冷卻至室溫后使用。

4.2計量要求

計量設備按照有關規定由法定計量單位進行檢定，使用期間定期進行校準；各種原材料的計量均按重量計；原材料的計量允許偏差不超過規定的范圍，如水泥±3%；砂±5%；碎石±5%；外加劑±2%。

4.3防潮要求

（1）充填材料裝入防潮編織袋后，如需儲存，儲存于通風干燥處。運輸時，編織袋應該保持密封性，不能破裂，防止充填材料受潮。

（2）應盡量做到第一天生產的充填材料第二天澆注。

5.結論（Summary）

（1）根據礦井工作面現場實際條件及巷旁充填參數選擇充填泵型號為HBGS60-13-90灌漿泵。水泥充填泵將混合好的充填干料，經攪拌成水泥砂漿材料，通過水平或垂直管道壓送到澆注點，下井后設備布置空間凈尺寸：長4200mm，寬2000mm，高1800mm。

（2）設充填帶有效寬度取2m，煤層傾角為45°，則工作面每推進一刀0.8m，所需矸體積為4.8m3；每天推進六刀，則需要矸石28.8m3。巷旁充填材料要求在3小時以內凝固并能達到7MPa，24小時內抗壓強度能高于22.8MPa，最終抗壓強度要求高于33MPa。

【參考文獻】

[1]郭永長，于斌，徐法奎.大同礦區“三下”煤柱充填開采可行性分析[J].煤礦開采，2010（4）.

[2]華心祝，馬俊楓，許庭教.沿空留巷巷旁錨索加強支護與參數優化[J].煤炭科學技術，2004（8）：232-235.

[3]馬立強，張東升，陳濤等.綜放巷內充填原位沿空留巷充填體支護阻力研究[J].巖石力學與工程學報，2007（3）：545-547.

[4]蓋建平，孫福強.煤礦充填采煤方法的應用與分析[J].煤礦開采，2010 （4）.