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        充填開采工藝在復雜塊段開采的應用

        2021-07-08 08:29:10王建鵬類成楠紀維員
        山東煤炭科技 2021年6期
        關鍵詞:奇數矸石煤柱

        王建鵬 類成楠 紀維員

        (內蒙古福城礦業(yè)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(qū)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(guī)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(wěn)定,以東為未開采區(qū)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(qū)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(qū)段煤柱巷。

        (3)本區(qū)段煤柱巷開采完畢后,取本區(qū)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(qū)段,本區(qū)段未開采完成嚴禁開采下一個區(qū)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(guī)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(huán)進度3 m,最大控頂距3.3 m,頂板破碎時循環(huán)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?guī)r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(guī)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(tǒng)

        4.1 采取“采3 充1,采5 充3”的工作法

        連續(xù)掘出3 個支巷或煤柱巷后,必須充填,不得連續(xù)開采超過3 個支巷或煤柱巷不充填;連續(xù)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(yè)。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(jié)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(jié)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(yōu)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。

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