【摘 要】充填開采作為一種新型的采煤工藝，正在進(jìn)一步的被推廣應(yīng)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(shù)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(xiàn)在采煤技術(shù)中的一項(xiàng)新課題，本文主要介紹通過對(duì)充填工作面采用鋪網(wǎng)技術(shù)提高工作面充采比例，以此有效控制和減輕地面沉陷，同時(shí)也能控制環(huán)境災(zāi)害，對(duì)于礦區(qū)生態(tài)復(fù)懇具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】充填開采；鋪網(wǎng)；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(gè)工作面，位于南一采區(qū)東翼。工作面東鄰風(fēng)氧化帶，南鄰1017采空區(qū)，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(jī)巷長度587m，風(fēng)巷長度640m，切眼長度100m。平均煤厚3.1m。工作面機(jī)、風(fēng)兩巷掘進(jìn)施工方位為32°20′，工作面標(biāo)高在-274.3m～-298.7m（巷道頂板標(biāo)高）之間，工作面走向布置。

1.工作面及兩巷設(shè)備配置

工作面設(shè)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(jī)一部，前方布置SGZ-800/800型刮板運(yùn)輸機(jī)一部和MG400/920-QWD型電牽引采煤機(jī)一部。

兩巷設(shè)備配置：機(jī)巷共布置四部DSJ100/80/2×110膠帶輸送機(jī)，SZZ800/800型轉(zhuǎn)載機(jī)和PLM2000各一部。風(fēng)巷布置兩部DSJ100/80/2×110膠帶輸送機(jī)和一部DSJ40/11/25型矸石轉(zhuǎn)載機(jī)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(chǎn)生少量下沉，以減少地表的下沉和變形，達(dá)到保護(hù)地面建、構(gòu)筑物或農(nóng)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(jī)輸送機(jī)和壓實(shí)機(jī)構(gòu)共同完成的，矸石從矸石倉經(jīng)膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面后部充填刮板輸送機(jī)上，通過后部充填刮板輸送機(jī)卸料口將矸石填入采空區(qū)內(nèi)，然后利用壓實(shí)機(jī)構(gòu)將矸石壓實(shí)并接實(shí)頂。

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

4.礦壓觀測

在工作面安裝初期，對(duì)工作面液壓支架、后部充填實(shí)體及兩巷回采巷道均安裝礦山壓力監(jiān)測儀，并安專人對(duì)“三條監(jiān)測線”進(jìn)行實(shí)實(shí)監(jiān)測。

4.1工作面礦壓監(jiān)測

沿工作面布置監(jiān)測站，每個(gè)測站布置壓力表和工作阻力監(jiān)測儀，對(duì)工作面支架礦壓顯現(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測。

4.2充填體內(nèi)礦壓監(jiān)測

在工作面充填實(shí)體（即壓實(shí)機(jī)構(gòu)）中安設(shè)應(yīng)力監(jiān)測儀，隨著工作面的不斷推進(jìn)，能夠及時(shí)掌握充填體在頂板作用下的壓力變化規(guī)律。

4.3回采巷道內(nèi)的礦壓監(jiān)測

在工作面兩巷布置超前壓力監(jiān)測儀，以便在工作面回采時(shí)及時(shí)掌握兩巷超前支撐壓力規(guī)律。

5.鋪網(wǎng)技術(shù)

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(shí)對(duì)裸露頂板進(jìn)行支護(hù)，同時(shí)采空區(qū)在拉架后其裸露頂板出現(xiàn)300～400mm直接頂?shù)袈?，?dǎo)致工作面充填矸石量減少，充填效果差。通過對(duì)工作面現(xiàn)場進(jìn)行觀察、分析，發(fā)現(xiàn)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(qū)的充填效果達(dá)到最優(yōu)化，因此采取在工作面實(shí)施鋪網(wǎng)技術(shù)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(shè)的菱形網(wǎng)將半圓木包好，用耙釘固定。

（2）落前梁，將半圓木及菱形網(wǎng)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(wǎng)生根在頂板上。

（4）拆除原巷道錨桿、梯形梁及幫部舊網(wǎng)片。

（5）連網(wǎng)，通過支架前移將菱形網(wǎng)自動(dòng)吃到頂板上。

施工順序：煤機(jī)割煤→推移運(yùn)輸機(jī)→移架支護(hù)頂板→上網(wǎng)→打錨索支護(hù)

質(zhì)量要求：所鋪金屬網(wǎng)網(wǎng)與網(wǎng)之間用16#鐵絲雙絲單扣連接，工作面傾斜方向網(wǎng)與網(wǎng)壓茬不少于300mm，走向方向壓茬不少于500mm，網(wǎng)與網(wǎng)雙邊全部聯(lián)接，聯(lián)網(wǎng)每扣間距不大于250mm。除第一棟網(wǎng)和煤幫為單層網(wǎng)外（煤幫單層網(wǎng)壓茬不少于200mm），其余全部為雙層網(wǎng)，如圖1所示。

圖1 工作面聯(lián)網(wǎng)示意圖

6.鋪網(wǎng)效果分析

采用鋪網(wǎng)技術(shù)對(duì)工作面頂板的控制，保證了工作面頂板的完整性，使采空區(qū)充填矸石量大大增加，不僅提高了工作面的充采比例，同時(shí)也提高了工作面回采的安全性。對(duì)于工作面上覆跨落巖層的控制、減少地表沉陷、保護(hù)地面耕地、建筑物、以及環(huán)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?yōu)榻?jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量，三下”壓煤、受水威脅儲(chǔ)量變?yōu)橛行Э刹蓛?chǔ)量，提高資源回收，穩(wěn)產(chǎn)穩(wěn)效服務(wù)年限延長，老區(qū)可持續(xù)發(fā)展的問題得到有效緩解。

（2）安全系數(shù)得到提高。將矸石料充填至采空區(qū)，消除了采空區(qū)瓦斯的積存空間，避免了采空區(qū)瓦斯爆炸事故；消除了漏風(fēng)通道，杜絕了煤層自燃發(fā)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(fā)的突水災(zāi)害；減輕礦壓顯現(xiàn)，降低了煤礦頂板事故危害。

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

（4）實(shí)施充填開采是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然要求，是老煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展、低碳發(fā)展、綠色發(fā)展的必由之路，是一項(xiàng)利國利民利企的系統(tǒng)工程，意義深遠(yuǎn)、責(zé)任重大。

8.發(fā)展前景

實(shí)行充填法開采不但可以實(shí)現(xiàn)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(chǎn)的矸石直接進(jìn)行處理，消除矸石地面堆積對(duì)人類生存與生活環(huán)境帶來的危害。

綜采充填開采技術(shù)將地面矸石山矸石或洗選矸石、井下所有掘進(jìn)或分選的矸石用于采空區(qū)充填，實(shí)現(xiàn)采充一體化，效率高、月產(chǎn)可達(dá)5萬噸以上，實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率、設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化、高效機(jī)械化連續(xù)充填開采的目標(biāo)，具有廣泛的應(yīng)用前景，因此，充填開采對(duì)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(xué)意義十分重大。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］杜計(jì)平，汪理全.煤礦特殊開采方法[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［２］陳榮光.礦山企業(yè)污染防治與環(huán)境保護(hù)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行手冊[M].寧夏大地出版社，2004.