唐山矿充填开采工艺改进研究与应用

胡啸

摘 要：充填开采是随着回采工作面的推进，向采空区送入沙石、矸石等充填材料，以进行地压管理、控制围岩崩落和地表移动，并在形成的充填体上或在其保护下进行回采的采矿技术，是较为成熟、有效地控制地面塌陷的技术。开滦集团唐山矿业分公司以T3292工作面为充填开采工作面，充填工作面受到工艺、技术、条件的影响，施工进度慢，且充填效果不好，局部采空区顶板下沉。工作人员通过改进充填工艺的各项工序和人力资源的配备等方法，优化充填系统，提高采空区的充填效率，对唐山矿以后挖潜增效、实现“三下”采煤提供有力的数据支持。

关键词：充填开采；采空区；顶板下沉；“三下”采煤

中图分类号：TD823.7 文献标识码：B 收稿日期：2015-12-24

1.充填工艺原理

充填工作主要由“后二机”（充填开采输送机和压实机）共同完成。矸石从地面通过投料井、矸石物料胶带输送机、矸石转载机运至工作面充填刮板运输机上，通过充填刮板运输机上的落料孔，将充填物料充填入采空区内，然后利用压实机将充填物料压实并接顶。

2.充填工艺流程

（1）每班按正规循环割完一刀煤（即进尺0.6 米）、移架、推溜，然后停止割煤。在移架过程中要拉线或红外线定位移架，保证移后支架在一条直线上。

（2）移直充填矸石输送机的机头与机尾，检查充填系统完好情况，准备开始充填工作。

（3）首先启动工作面充填矸石输送机，然后依次启动自移式充填材料转载机与充填材料胶带输送机等运输设备，进行采空区矸石充填。

（4）从充填矸石输送机机尾向机头方向依次充填，即先打开充填矸石输送机机尾的第1、2、3、4、5个落料孔，对该段架后采空区进行矸石充填，开始对第一个落料孔落料充填，待第1个落料孔对应的架后区域矸石充填至一定高度，关闭第1个投料孔。

（5）关闭第1个落料孔，开始对下一个落料孔落料充填，即往第2、3个落料孔落料，并启动第1个落料孔下的充填区域内支架后部压实机对已充填物料的中上部进行压实，推压充填物料，使其与支架后部的顶板接顶并压实。

（6）将第2个卸料孔在充填区域内矸石充填至一定高度时关闭，对第1个落料孔后部压实后出现的充填空间进行充填，同时启动第2个卸料孔充填区域内支架后部的压实机对已充填物料的中上部进行压实，推压充填物料，使其与支架后部的顶板接顶并压实。

（7）将第1个落料孔在其后部压实后出现的充填空间充填完毕时关闭并进行压实，同时对第2个落料孔后部压实后出现的充填空间进行充填。

（8）待前2个卸料孔空间充满压实后，若第3个卸料孔后部区域充填工作完成，对第3个卸料孔后部区域进行压实；若第3个充填工作没完成，可打开第4个落料孔对架后的空间进行充填。

（9）将充填矸石输送机拉移一个步距，从机尾到机头开始，重复以上工序，将充填矸石输送机下的充填开采输送机后面压实，使充填料充分接顶、压实，最后关闭所有落料孔，对机头和机尾部分进行充填，结束第一轮充填工作。

（10）停止采空区物料充填工作，进行采煤、推溜、移架工作，要尽量保证割煤后工作面煤壁平直度，移架后支架摆放的一致性，并使每次割煤进度步距达到0.6米。

3.充填工作面开采效益分析

（1）充填经济效益分析。T3292工作面目前达到了日产原煤1000吨（按精煤回收率42%、精煤售价610元/吨计算），充填开采每月收入及创效686.37万元。充填开采成本包括人工成本、电费、工作面材料费、综机租赁费、维检费共计425.71万元/月。每月充填开采利润：686.37-425.71=266.66万元。（日产原煤达到461吨/日以上，可实现盈利。）

（2）充填社会效益分析。①最大限度地挖掘煤炭储量资源，进行建筑物下压煤的开采，提高资源回收率，延长矿井寿命，保证矿井和职工生活的稳定，实现社会的稳定。②利用煤矸石等固体物料，对工作面采空区进行充填，可以最大限度地减少地表沉陷，有效地保护环境和生态平衡。③矸石不上井，直接用于工作面采空区的充填，不仅置换了煤炭资源，同时减少了矸石地面存放对环境的影响，实现绿色开采。

唐山矿自2011年起第一个T3281N充填工作面开始回采，利用膏体充填技术实现矿山绿色安全开采，实现了井下矸石不上井，提高了回采效率。

参考文献：

[1]闫少宏，张兴华.我国目前煤矿充填开采技术现状[J].煤矿开采， 2008，（3）.

[2]刘惠平.煤矿胶结充填开采新工艺探讨[J].山西焦煤科技，2014，（2）.