矸石充填在王楼煤矿的应用实践

何玉收　刘辉　苏礼冲

摘 要： 充填开采可以有效的提高煤炭资源回收率，降低回采对地面村庄及建筑物的影响；本文探讨了王楼煤矿11301充填工作面进行矸石充填的实践，探讨了探讨了矸石充填顶底板适用性、开采与充填关系等技术要点，具有一定的工程借鉴意义。

关键词：充填开采；充填支架；减沉

充填开采是针对我国存在的“三下”压煤问题，矸石排放问题和土地资源问题而研发的绿色开采技术之一[1]。充填开采可以分为：膏体充填、高水材料充填、矸石充填等几大类由于膏体和高水材料矸石成本较高，推广收到一定限制[2]。矸石充填成本较低，适用于对地面减沉要求不高的矿井。

本文以王楼煤矿11301充填工作面矸石充填为工程实例，探讨了探讨了矸石充填顶底板适用性、开采与充填关系等技术要点。

1 工程概况

王楼煤矿矿井设计生产能力为0.9Mt/a，2007年7月投入试生产，服务年限74.8a；2013年5月核定生产能力为1.3Mt/a。

一采区-770水平以上由于地面村庄、建筑物等影响，根据天地科技股份有限公司提交的《王楼矿井首采区建筑物下采煤方法论证》报告，采取采120m、留110m的方案对原一采区-770m水平以浅进行了条带开采。

现为提高煤炭资源回收率，降低回采对地面建筑物的影响，采用矸石充填技术对先期条带开采留设煤柱进行回收。采掘平面图如图1所示。

11301充填工作面是王楼煤矿一采区第一个充填工作面，所采煤层3上煤，开采水平为-680m，地面标高+35.4～+35m，工作面标高-692.4～-650.8m。北部为一采轨道石门，南部为刘官屯断层，西部为11301工作面采空区，东部为3上煤层露头。

11301充填工作面所采3上煤层，煤层以亮、镜、暗煤为主，条带、层状结构，参差状断口，玻璃状光泽，内生裂隙发育，属半亮型煤，硬度系数f=2.3～3.1。原始沉积较稳定，受后期构造的影响，局部产状发生变化、煤层变薄等现象。

2 充填技术方案

（1）充填设备选型。11301充填工作面配备采煤机1台、充填液压支架73架、可弯曲刮板输送机2部、转载机1部、破碎机1部，胶带输送机3部等主要设备。

其中充填支架为山能塔高集团生产的矿用充填支架，型号为：ZC6800/16/32 工作阻力：6800 kN；支护强度：0.9～0.97MPa 宽度：1430～1600mm。

（2）充填工艺流程。煤机割煤至溜头或溜尾→移溜、拉架→检查充矸系统、顺直充矸溜子→开动充矸溜子试运转→开动充矸皮带运矸→工作面开始充矸（自上而下）→同时依次打开2～3节抽板卸矸→卸矸高度在0.5m左右（矸石不埋捣实为原则）关闭抽板，停止充矸→开始捣实，全部捣入老塘后→再次开动溜子进行卸矸、捣实→将矸石全部捣实至老塘顶板→停止运矸皮带→停止充矸溜子→捣实收回降至最低→卫生清理。

3 工程实践

（1）开采充填方案。11301充填工作面采用综合机械化矸石充填采煤，是在综合机械化采煤工作面上同时实现综合机械化矸石充填作业。

现场采用边采边充方案，采用“三八制”工作制，每天2个循环，早班检修，日进尺1.2m。工艺过程：割煤—移架—移运输机—充填。充填充填采煤能力较低，与煤矿高产高效生产模式不匹配。

（2）地面减沉效果。在矸石充填过程中，随着矸石充填高度的增加，自压式矸石充填机会随之上升，利用矸石充填运输机对矸石的反作用力来压实充填的矸石，以达到矸石压实的目的。经现场实测，充实率为70%左右。

地表变形监测表明，采用矸石充填后，地表建筑物变形在允许范围内，实现了预期目标。

（3）存在问题。受工作面直接顶为泥岩、强度低等影响，工作面推进至180m处顶板破碎，回采后顶板冒落严实，增加了充填的难度。现场采用敷设菱形网，个别顶板破碎处敷设双层网，增加了施工成本，降低了回采效率。

充填支架设计存在一定缺陷，如：推溜缸设计工作阻力偏小，现场容易损坏，更换困难，有待于下一步优化。

（4）经济效益。采用充填开采，材料、电费、人工费等消耗增加，经核算吨煤成本约增加45元。

4 结论及建议

（1）综采矸石充填开采是在综合机械化采煤工作面上同时实现综合机械化矸石充填作业。但充填采煤能力较低，与煤矿高产高效生产模式不匹配。

（2）矸石充填技术由于孔隙率高，压缩率大，适用于对地表减沉效果要求不高的矿井。

（3）矸石充填开采费用约增加45元/吨，但可以享受资源税减半的优惠政策，同时增加了资源回收率，延长了矿井服务年限。

（4）顶板破碎不利于充填工作的开采，直接顶为砂岩，回采后冒落不及时将降低现场施工难度。

参考文献：

[1]钱鸣高，许家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报，2003（04）.

[2]缪协兴，钱鸣高.中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J].采矿与安全工程学报，2009（01）.

作者简介：何玉收（1977-），男，山东济宁人，助理工程师，主要从事：煤矿生产技术管理工作。endprint