充填開采工藝在復雜塊段開采的應用

王建鵬 類成楠 紀維員

（內蒙古福城礦業有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 016299）

充填采煤法，是一種用充填材料充填采煤工作面采空區以控制巖層移動和變形的采煤方法[1]。福城煤礦1903S 工作面由于井田地質構造、傾角變化以及開拓布局等因素影響，形成了不規則塊段，為了回收煤炭資源，計劃采用“采3 充1，采5 充3”的充填采煤法，消耗掘進矸石，增產降排。

1 概況

1903S 工作面以西為1902S 工作面，以東為1904S 工作面，以北為1902S 補運輸巷。巷道以西1902S 工作面已采，工作面采動影響已基本穩定，以東為未開采區域。1903S1#充填面是1903S 工作面第一個充填面。

1903S1#充填面支巷開門點均在1#運輸巷，支巷設計坡度15°～21°，長度41.8～49 m/條，平均45.5 m/條。支巷寬5.0 m，高度4.8 m。其中切眼開門點在1903S1#充填面運輸巷Q4 導線點前77.8 m為巷中開門，按真方位224°，沿9 煤頂板施工7.5 m后，擴下幫施工41.5 m，貫通1902S補運輸巷停掘，然后將巷道臥底施工后形成充填面切眼，留設5 m的保護煤柱，施工充填支巷， I-01#～I-32#支巷均平行于切眼布置，間距5 m，如圖1。

圖1 1903S1#充填面平面布置圖

2 開采順序

（1）1903S1#充填面采用綜掘機出煤，防爆裝載機及30B 刮板輸送機裝運，矸石充填法管理頂板。首先開采奇數支巷并進行充填后，再行開采偶數支巷（煤柱巷）。

（2）工作面開采由一臺EBZ-230 綜掘機由內向外分區段聯合開采，支巷施工完畢后及時對開門點進行封堵，封堵完成后對支巷進行充填，已采支巷充填完畢待充填物凝固后(凝固期一個星期)，再由內向外開采本區段煤柱巷。

（3）本區段煤柱巷開采完畢后，取本區段最外端煤柱巷作為新切眼，并將新切眼以里運輸巷、回風巷進行封堵，然后開采下一個區段，本區段未開采完成嚴禁開采下一個區段。

3 掘巷及支護

3.1 開門及預透

奇數支巷開門前（三岔門）距離上幫1 m、距支巷牛鼻子1 m，按照2 m 間距布置2 組錨索桁架梁加強支護，沿支巷中線布置1 組錨索桁架梁，奇數支巷貫通點距離下幫1 m 布置2 組錨索桁架梁加強支護。奇數支巷預透前，在預透巷道距下幫0.5 m，按照2 m 的間距布置2 組錨索桁架梁加強支護，預透后沿支巷中線布置1 組錨索桁架梁。錨索規格：Ф17.8 mm×L6200 mm，桁架梁采用11#礦工鋼加工而成，長度2.4 m，眼距2.0 m。

3.2 臨時支護

巷道使用2 顆單體支柱作臨時支護。截割前空頂距不得超過0.3 m。正常循環進度3 m，最大控頂距3.3 m，頂板破碎時循環進度縮小為1.5 m，空幫距離不大于2 排。

3.3 永久支護

奇數支巷：當巷道頂板灰巖完整，厚度大于2 m 時，沿巷道中心打設1 根錨索支護頂板，排距為3 m。上幫布置3 根錨桿支護，采用MSGLD-335等強螺紋鋼樹脂錨桿(Ф20 mm×L2000 mm)配雙向拉伸塑料網及W 鋼帶支護，錨桿間排距1500 mm×1500 mm，下幫不支護。當頂板有泥巖偽頂時，厚度小于0.4 m 時必須將偽頂截割干凈，如圖2。

圖2 1903S1#充填面支巷支護圖

施工偶數支巷時，奇數支巷已經完成充填，兩幫為混凝土結構，不再進行支護；頂板沿巷道中心打設1 根錨索支護頂板，排距為3 m，與奇數巷支護相同。

支護網的網格尺寸均勻；礦用鋼塑復合網及雙向拉伸塑料網的網格尺寸不大于50 mm×50 mm；長寬規格為：2000 mm×30 000 mm；要求將網張緊，緊貼煤巖面，每格必穿；每隔200 mm 拴一個扣，網與網之間對接。

4 充填系統

4.1 采取“采3 充1，采5 充3”的工作法

連續掘出3 個支巷或煤柱巷后，必須充填，不得連續開采超過3 個支巷或煤柱巷不充填；連續開采5 個支巷或煤柱巷時必須保證3 個支巷或煤柱巷完成充填。上巷充填與下巷采煤實現平行作業。采用水泥漿加洗選矸管理頂板，根據地質及開采技術條件，采用水泥漿蠕動沖推洗選矸進行充填。支巷充填采用四次充填工藝，首次充填時充填高度為下封口高度的1/2，保證24 h 凝固時間，提高下出口封堵的抗壓強度；二次充填，充填高度距下封口頂板15 cm 時結束，確保支巷能夠正常通風；第三次充填，當充填膏體平面與支巷上出口底板平齊后停止充填；第四次充填前對上出口支設擋板或采用矸石袋封堵，使用濕式矸石噴射機進行輔助灌漿直至充填接頂，完成巷道充填[2]。

4.2 充填擋漿墻制作工藝

（1）擋漿墻制作要求

① 完成一個支巷或煤柱巷掘進支護后，必須及時制作擋漿墻，用于充填擋漿。

② 擋漿墻距運輸巷中線不得小于2.7 m，以便設備運行。

③ 擋漿墻施工時，始終在充填巷中線底板位置留有不大于0.4 m 的正方形窗口，用于運料[3]。

（2）擋漿墻制作所需材料

木板（厚5 cm）、濾水布、點柱、菱形網、鐵絲、編織袋、鋼釘及所需工具等。

（3）擋漿墻制作流程

打點柱→支設木板→鋪濾水布→封堵間隙→鋪菱形網→密閉窗口→封堵間隙→打戧柱，如圖3。

4.3 充填工藝

井下先開啟接面輸矸皮帶，再開啟第二部輸矸皮帶，然后開啟矸石緩沖倉皮帶，最后打開矸石緩沖倉封口調節板。準備工作完成后，聯系地面下送矸石。井下停止充填矸石時，及時通知地面停止下送矸石，當疏矸孔停止下送矸石時，關閉矸石緩沖倉封口調節板，開空一部輸矸皮帶并停止皮帶運行，再開空第二部輸矸皮帶并停止運行，最后開空接面輸矸皮帶并停止運行。

5 效果

通過對充填工藝進行不斷研究優化，現場充填效果良好，既增加了煤炭資源回收量，又消耗了廢棄矸石，還有效避免了全部垮落法對周圍井巷及工作面的影響，具有良好的經濟效益及安全意義。