祁新波 毛維林

（鄭煤集團(tuán)超化煤礦，河南 新密 452385）

鄭州煤電超化煤礦位于河南省新密市超化鎮(zhèn)，礦井于1993年建成投產(chǎn)，生產(chǎn)能力150Mt/a，主采二疊系山西組二1煤。隨著礦井開(kāi)采，礦區(qū)煤炭資源逐步枯竭。2015年進(jìn)行技改，利用原西風(fēng)井兩個(gè)斜井筒作為主、副井出煤、上下人員及材料運(yùn)輸。2016年對(duì)原工業(yè)廣場(chǎng)進(jìn)行報(bào)廢處理，隨后對(duì)工業(yè)廣場(chǎng)保護(hù)煤柱進(jìn)行開(kāi)采。為確保礦井安全生產(chǎn)，必須對(duì)工廣煤柱內(nèi)的主、副立井井筒進(jìn)行封堵處理，以消除安全隱患。

1 概況

超化煤礦主、副立井位于原工業(yè)廣場(chǎng)區(qū)域，間距55m。技改之后，根據(jù)礦生產(chǎn)部署，準(zhǔn)備在其所在區(qū)域布置22031綜采工作面。為不影響工作面安全回采，計(jì)劃對(duì)井筒進(jìn)行封填處理。主井井口標(biāo)高+186m，井筒直徑4m，井底標(biāo)高-104m，井深290m，落底在二1煤層頂板砂巖上，下距二1煤層頂板8.75m，井筒位置第四系厚41.35m，井壁為混凝土結(jié)構(gòu)，-100水平連接主井底繞巷，用于清理箕斗倉(cāng)底部殘煤，箕斗倉(cāng)深24m，箕斗倉(cāng)上口處連接定量裝載皮帶巷，井壁淋水約5m3/h。付井井口標(biāo)高+185m，井筒直徑6m，井底標(biāo)高-113m，井深約298m，落底為二1煤層，第四系厚40.3m，井壁為混凝土結(jié)構(gòu)，-100水平連接南北碼運(yùn)料行人巷，井壁滴淋水約2m3/h。

2 主副立井井筒封堵設(shè)計(jì)方案

2.1 主副立井井筒封堵方案

借鑒其他煤礦報(bào)廢井筒處理方案，礦井報(bào)廢后，立井井筒封閉處理方式一般有兩種，一種是井蓋封閉法，另一種是全井筒回填封閉法。

（1）井蓋封閉法

井蓋封閉法是將報(bào)廢立井井筒的設(shè)備拆除后，以立井井筒為中心向四周挖掘半徑為20m左右的環(huán)形坑，將水泥混凝土井蓋置于坑內(nèi)。從礦井防治水角度看，井蓋封閉法關(guān)鍵之處在于井蓋與井筒接觸部位的密閉防滲處理。

（2）全井筒回填封閉法

全井筒回填封閉法是在礦井井筒報(bào)廢后，用料石、粘土、水泥混凝土等材料將整個(gè)井筒完全充填。從礦井防治水角度看，全部充填法關(guān)鍵之處在于充填材料搭配的合理性，以確保充填體具有良好的防滲能力。

2.2 方案選用及參數(shù)

根據(jù)采掘接替情況，主、副立井位于目前設(shè)計(jì)的22031工作面回采范圍之內(nèi)，該工作面計(jì)劃回采方式為綜采放頂煤，回采時(shí)頂板管理為全部頂板陷落法，主副立井附近補(bǔ)9孔煤厚12.25m，根據(jù)規(guī)定：

頂板冒落帶最大高度計(jì)算公式為 ：

頂板導(dǎo)水裂隙帶（包括冒落帶）最大高度計(jì)算公式為：

式中：

M-煤層累計(jì)厚度，m；

n-煤分層層數(shù)。

頂板冒落帶最大高度計(jì)算：

Hc=（3～4）×12.25=36.75～49m；

頂板導(dǎo)水裂隙帶（包括冒落帶）最大高度計(jì)算：

H=100M/(3.3n+3.8)+5.1=177.6m

工業(yè)廣場(chǎng)主、副立井井筒封閉的防治水源主要是地表水、第四系礫層孔隙含水層水以及頂板砂巖裂隙水，防止導(dǎo)水通道及下滲通道的形成主要在于對(duì)井壁做特殊防滲與加固處理。

為保證22031工作面回采的安全，減小工作面回采后地面塌陷對(duì)附近規(guī)劃工作面的影響，經(jīng)論證確定采用分階段全井筒充填法對(duì)該礦主、副立井進(jìn)行充填。首先根據(jù)主、副立井保護(hù)煤柱情況，在22031工作面回采至距井筒150m以前，先對(duì)主、副井筒進(jìn)行初期處理，防止工作面回采期間潰水和漏風(fēng)，工作面回采過(guò)去主、副立井100m之后再對(duì)兩個(gè)立井井筒進(jìn)行全井筒充填處理。

3 方案實(shí)施

3.1 主、副井立井井筒封堵施工

（1）人工頂阻水段處理。立井內(nèi)設(shè)備拆除后，對(duì)于主立井，首先通過(guò)主井底繞巷沿巷底對(duì)主井全斷面用廢舊工字鋼梁橫豎間隔500mm搭設(shè)工字鋼梁支撐篦子。支撐篦子必須鑲?cè)胫骶诓恍∮?00mm，然后在繞巷內(nèi)距立井井壁0.5m位置建設(shè)一道厚度不小于800mm厚的擋矸墻。在建墻同時(shí)，在繞巷內(nèi)埋設(shè)一根兩寸的注漿管。最后從平地通過(guò)鏟車(chē)用直徑5～15mm的碎石將箕斗倉(cāng)充填至定量皮帶巷巷底位置。再利用平地注漿系統(tǒng)對(duì)已充填碎石的箕斗倉(cāng)注水泥漿，漿液比重控制在1.3～1.5，形成人工假頂。該段填充深度為24m。

副井部分，首先在副井底用廢舊工字鋼梁橫豎間隔500mm搭設(shè)工字鋼支撐篦子，并在井洼內(nèi)用鋼筋或鋼絲繩做八道豎筋，上端固定在工字鋼支撐篦子上，下端垂至付井井洼底部。每根豎筋下端均需安設(shè)一個(gè)用廢舊鐵軌枕做成的托板，然后用礦碴將井洼充填，充填的同時(shí)在井洼底部預(yù)埋一根兩寸的注漿管。最后利用平地注漿系統(tǒng)對(duì)已充填礦碴的井洼進(jìn)行注水泥漿處理，漿液比重控制在1.3～1.5，形成人工假頂。該段填充深度為13m。

（2）井筒淋水處理。其中主立井在定量皮帶巷內(nèi)，副立井在南北馬頭門(mén)和管子巷內(nèi)，分別在距井筒0.5m位置建設(shè)一道厚度不小于800mm厚的擋矸墻，在建墻同時(shí)，埋設(shè)兩根四寸的排水管。排水管在井筒內(nèi)部分加工成花管，并做好防堵塞處理，確保井底巷道封閉后，井筒內(nèi)淋水能從預(yù)埋排水管流出。

（3）對(duì)平地井口處理。為防止工作面回采期間漏風(fēng)、漏雨及人物墜落，平地井口要用工字鋼梁或廢舊道軌搭設(shè)篦子，并在上面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片，同時(shí)在鋼筋網(wǎng)上鋪設(shè)雨布密封，最后要在井口周?chē)?.5m高的柵欄進(jìn)行圍擋，并在明顯位置設(shè)置警示標(biāo)志。

（4）矸石填充。工作面回采過(guò)主、副立井100m后，從平地通過(guò)鏟車(chē)向主、副立井井筒內(nèi)傾倒煤矸石，對(duì)主、副立井筒進(jìn)行充填，充填至第四系下界面以下20m位置。其中，主立井段填充深度為204.4m，副立井段充填深度為225.5m。

（5）第四系阻水段填充。阻水段即從第四系下界面以下20m位置向上至地面用三七土進(jìn)行回填。三七土由石灰和土以體積比3：7混合而成?；彝劣玫氖疫x用磨細(xì)的石灰粉，或塊灰澆以適量的水，經(jīng)放置24h成粉狀的消石灰；土選用粘性土。其中主立井段回填深度61.6m，副立井段回填深度為59.5m。如圖1、圖2所示。

3.2 技術(shù)要求

（1）施工前必須制定各階段專(zhuān)項(xiàng)安全技術(shù)措施，確保施工安全，特別是井口回填碎石、礦碴階段。

（2）每個(gè)階段必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)收，確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行下一步工作。主、副井封堵第四步充填至距井口分別為61.6m、59.5m處，經(jīng)實(shí)測(cè)符合要求后再進(jìn)行第五步充填。回填封堵過(guò)程中，要在井口附近明顯位置設(shè)置警示標(biāo)識(shí)。

圖1 主立井井筒封堵設(shè)計(jì)示意圖

（3）必須將主、副井井筒淋水用水管引出，防止淋水在井筒內(nèi)及井底附近聚集威脅22031工作面安全回采。同時(shí)在22031工作面回采過(guò)井筒期間，要加強(qiáng)對(duì)兩個(gè)井筒排水管水量的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)采取措施。

（4）主、副井封堵第五步充填要高于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位，并經(jīng)常巡視，發(fā)現(xiàn)充填物低于當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位時(shí)，要及時(shí)再次充填。

圖2 副立井井筒封堵設(shè)計(jì)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

煤礦廢棄立井井筒的回填是確保井筒煤柱安全開(kāi)采的前提，只有采取穩(wěn)妥的回填方案，對(duì)報(bào)廢井筒進(jìn)行合理處理，消除隱患，才能安全解放煤柱資源，確保礦井高產(chǎn)高效。