充填綠色開采經驗交流

鄭紀來 楊秀雷

摘 要：山東華泰礦業有限公司隸屬于山東能源新汶礦業集團有限公司，建井歷史悠久，開采年限較長，煤炭資源日漸枯竭，生產接續較緊張，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”。

關鍵詞：充填綠色開采；交流

礦區范圍：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邊界為界。井田總體呈單斜構造，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。井田內地質構造復雜，斷裂構造發育，多為高角度正斷層，以北西向為主，同時伴有少量北東向、近南北向斷層。礦井經過多年開采，研究制定了一系列經濟有效的開采方法。

1 概述

華泰礦業公司自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，采用井下掘進出的原生矸石進行充填管理采空區頂板，工作面支護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，完成后將工作面運輸機掐縮4-6m，充矸皮帶上移4-6m，進行充填。

工作面采用大循環作業，2天6個小班完成一個大循環作業。工作面集中推采至最大控頂距，炮采三班生產，每班一循環，循環進度為1.0m，完成三個循環。停止采煤后充矸，三班進行，完成一個充矸循環，充矸每班沿傾斜充填17m。

充填系統：掘進的矸石裝一噸礦車→32采區下部車場卸載坑→扒裝機裝入3噸自卸車→絞車提至工作面上巷片口處卸車→扒裝機裝入3噸自卸車→工作面上巷卸至40T運輸機→工作面40T運輸機→拋矸皮帶→采空區。

其主要優點：①工作面上下留巷無需再留設區段煤柱，實現了采區內無煤柱開采。②工作面采用矸石充填，礦井全部矸石不升井，就地消化，實現了節能減排、安全環保開采。③充填成本相對較低，節約了矸石升井的費用，經濟效益顯著。

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東仰采工作面進行了似膏體充填開采，對控制地表因開采而導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，針對工作面現場地質條件和頂板巖性，采用膏體充滿采空區的方法管理頂板，為與工作面采煤循環相匹配，采用每推采二個循環，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。

其主要優點：①濃度高、流動性好。我礦采用的膏體充填材料質量濃度為62%左右， 流動性較好，不宜產生堵塞現象。②充填與排水工作可以同時進行。③便于操作，能實現分段充填。a采煤工作與充填工作相對獨立，充填體脫水面積較大，有利于早期膏體強度的提高，充填作業前沿切頂排單體支柱里側，掛尼龍布進行擋漿，底板處采用矸石袋進行壓實、封嚴，因此不會對采煤工作面的工作環境造成影響。b由于工作面受地質條件影響，有時底板產生標高差并出現起伏現象，導致似膏體無法正常從溜尾流動至溜頭，根據似膏體堆積效應，采區多點式充填。我們在工作面安設了3個活動充填閥口，哪里充填不到，及時將活動的充填閥口移至此處進行充填，膏體會在此處堆積，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采空區的狀況，包括：頂板情況、膏體充填情況、排水情況并及時采取措施。④最大限度的增加充填空間。在保證支護強度的同時，我們將兩端頭的支護進行了優化，機頭切頂排支柱提前兩排回撤，與工作面切頂排保持一條線；機尾處采用HJDB-800型頂梁進行支護，支回方式為見三回一，且最里面一排支柱擋設篷布，保證了機頭、機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及不利因素，經研究、論證，在3202東工作面采用綜采膏體充填。

其主要優點：①施工安全性高。由于工作面采用綜合機械化采煤，采煤機割煤后，及時拉架進行支護頂板，頂板空頂面積及空頂時間較短，對頂板不完整處可以采用提前拉移超前架進行超前支護。工作面及切頂排支護強度高，人員在此空間施工比較安全，而且充填管路不需人員重復掐、接、固定牢固，不影響行人。②施工簡單、職工勞動強度較小。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進行充填，而且實現了分段、分時集中充填，因此，職工勞動強度大大降低。③人員占用少，材料消耗少。工作面充填時，因施工工序比較簡單，只需4-5人就可進行充填工作，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，節省了排水設備及管路的投入。④有利于頂板控制。由于綜采工作面比普采工作面施工進度快，相對頂板來壓較慢，而且工作面采用綜采支架支護頂板，支護速度快，支護強度大，及時防止了頂板下沉，有利于實現采、充平衡。

5 315采區大傾角煤層走向長壁膏體充填技術研究

通過項目研究，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煤礦興起的新技術，仍處于發展完善階段。現有的傾斜煤層似膏體充填試驗都應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，對集團公司各礦乃至全國煤礦充填開采技術具有重要的引領作用，具有廣闊的推廣應用前景。

通過以上各類充填方法對比總結，每種充填方法都有各自優缺點。原矸充填方法工藝簡單，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，采空區充實率較高，職工勞動強度低。

作者簡介：鄭紀來，男，1971年12月，山東 泰安人，漢，山東華泰礦業有限公司調度室主任，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，山東華泰礦業有限公司技術科，助理工程師，研究方向：充填綠色開采。