矸石充填在王樓煤礦的應用實踐

2015-08-19 02:44:46何玉收劉輝蘇禮沖

山東工業技術 2015年16期

何玉收　劉輝　蘇禮沖

摘要：充填開采可以有效的提高煤炭資源回收率，降低回采對地面村莊及建筑物的影響；本文探討了王樓煤礦11301充填工作面進行矸石充填的實踐，探討了探討了矸石充填頂底板適用性、開采與充填關系等技術要點，具有一定的工程借鑒意義。

關鍵詞：充填開采；充填支架；減沉

充填開采是針對我國存在的“三下”壓煤問題，矸石排放問題和土地資源問題而研發的綠色開采技術之一[1]。充填開采可以分為：膏體充填、高水材料充填、矸石充填等幾大類由于膏體和高水材料矸石成本較高，推廣收到一定限制[2]。矸石充填成本較低，適用于對地面減沉要求不高的礦井。

本文以王樓煤礦11301充填工作面矸石充填為工程實例，探討了探討了矸石充填頂底板適用性、開采與充填關系等技術要點。

1 工程概況

王樓煤礦礦井設計生產能力為0.9Mt/a，2007年7月投入試生產，服務年限74.8a；2013年5月核定生產能力為1.3Mt/a。

一采區-770水平以上由于地面村莊、建筑物等影響，根據天地科技股份有限公司提交的《王樓礦井首采區建筑物下采煤方法論證》報告，采取采120m、留110m的方案對原一采區-770m水平以淺進行了條帶開采。

現為提高煤炭資源回收率，降低回采對地面建筑物的影響，采用矸石充填技術對先期條帶開采留設煤柱進行回收。采掘平面圖如圖1所示。

11301充填工作面是王樓煤礦一采區第一個充填工作面，所采煤層3上煤，開采水平為-680m，地面標高+35.4～+35m，工作面標高-692.4～-650.8m。北部為一采軌道石門，南部為劉官屯斷層，西部為11301工作面采空區，東部為3上煤層露頭。

11301充填工作面所采3上煤層，煤層以亮、鏡、暗煤為主，條帶、層狀結構，參差狀斷口，玻璃狀光澤，內生裂隙發育，屬半亮型煤，硬度系數f=2.3～3.1。原始沉積較穩定，受后期構造的影響，局部產狀發生變化、煤層變薄等現象。

2 充填技術方案

（1）充填設備選型。11301充填工作面配備采煤機1臺、充填液壓支架73架、可彎曲刮板輸送機2部、轉載機1部、破碎機1部，膠帶輸送機3部等主要設備。

其中充填支架為山能塔高集團生產的礦用充填支架，型號為：ZC6800/16/32 工作阻力：6800 kN；支護強度：0.9～0.97MPa 寬度：1430～1600mm。

（2）充填工藝流程。煤機割煤至溜頭或溜尾→移溜、拉架→檢查充矸系統、順直充矸溜子→開動充矸溜子試運轉→開動充矸皮帶運矸→工作面開始充矸（自上而下）→同時依次打開2～3節抽板卸矸→卸矸高度在0.5m左右（矸石不埋搗實為原則）關閉抽板，停止充矸→開始搗實，全部搗入老塘后→再次開動溜子進行卸矸、搗實→將矸石全部搗實至老塘頂板→停止運矸皮帶→停止充矸溜子→搗實收回降至最低→衛生清理。

3 工程實踐

（1）開采充填方案。11301充填工作面采用綜合機械化矸石充填采煤，是在綜合機械化采煤工作面上同時實現綜合機械化矸石充填作業。

現場采用邊采邊充方案，采用“三八制”工作制，每天2個循環，早班檢修，日進尺1.2m。工藝過程：割煤—移架—移運輸機—充填。充填充填采煤能力較低，與煤礦高產高效生產模式不匹配。

（2）地面減沉效果。在矸石充填過程中，隨著矸石充填高度的增加，自壓式矸石充填機會隨之上升，利用矸石充填運輸機對矸石的反作用力來壓實充填的矸石，以達到矸石壓實的目的。經現場實測，充實率為70%左右。

地表變形監測表明，采用矸石充填后，地表建筑物變形在允許范圍內，實現了預期目標。

（3）存在問題。受工作面直接頂為泥巖、強度低等影響，工作面推進至180m處頂板破碎，回采后頂板冒落嚴實，增加了充填的難度。現場采用敷設菱形網，個別頂板破碎處敷設雙層網，增加了施工成本，降低了回采效率。

充填支架設計存在一定缺陷，如：推溜缸設計工作阻力偏小，現場容易損壞，更換困難，有待于下一步優化。

（4）經濟效益。采用充填開采，材料、電費、人工費等消耗增加，經核算噸煤成本約增加45元。

4 結論及建議

（1）綜采矸石充填開采是在綜合機械化采煤工作面上同時實現綜合機械化矸石充填作業。但充填采煤能力較低，與煤礦高產高效生產模式不匹配。

（2）矸石充填技術由于孔隙率高，壓縮率大，適用于對地表減沉效果要求不高的礦井。

（3）矸石充填開采費用約增加45元/噸，但可以享受資源稅減半的優惠政策，同時增加了資源回收率，延長了礦井服務年限。