充填技术在矿井开采中应用.doc

充填技术在矿井开采中应用 　　[摘 要]传统的煤炭开采大都采用垮落法管理?板，形成采空区后上覆岩层应力平衡发生变化，对地表造成一定的影响。同时，对地下含水层地层产生破坏，地下水位下降，渗漏井下并排出。随着经济发展，地面建筑物增加，“三下”采煤的问题突出。受底板承压水影响，采用条带回采，资源回收率低。因此，实施充填开采是实现矿井安全生产、煤炭资源合理开发与环境保护和谐发展的一条有效途径 [关键词]充填技术；矿井开采；应用 中图分类号：TD823.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0066-01 引言 实施充填式开采是利国利民的大事。一是实施充填式开采，能有效消除地表沉降，保护地表生态环境。充填体保证了顶底板之间无明显移近，开采后不产生冒落带、裂隙带和下沉带，地表不发生明显沉降，保证了水资源，减少了对土地资源的破坏；二是充填材料采用粉煤灰、尾矿泥和煤矸石，实现矿山附生物资源利用，减少了固体废弃物的排放，保护了环境，提高煤炭企业循环经济的发展，是有利国利民的大事。三是实施充填式开采，可以优化作业环境，提高煤矿开采安全程度。充填体有效控制了采煤工作面的围岩移动，避免顶板大面积垮落和底板承压水的突然涌出，减少了有害气体的积聚空间，降低瓦斯自然灾害；解放“三下”压煤。用充填材料置换出矿产资源，替代了开采设计中预留的条带和保护煤柱，保证采出资源后不会造成地面设施的破坏，提高煤炭资源回收率 1 矿井资源赋存状况 1.1 资源赋存 新矿集团某矿井为薄煤层开采，现采5、6、9、10煤层，地质储量为1040.7万吨，其中5煤216.5万吨，6煤144.4万吨，9煤8.2万吨，10煤671.6万吨。矿井范围内地面建筑物多，新增楼群范围在扩大，压煤量多；9、10煤层回采又受底板承压水威胁严重，虽然采用条带式回采方式，能保证安全生产，但煤炭回收率低，只能达到35%以下 1.2 矿井概况 该矿井设计生产能力120万t/年，核定生产能力100万t/年。矿井开拓方式为立井开拓，主副井为立井，地面标高+65m，井底车场标高-300m，井筒垂深365m。主井安设箕斗提升煤炭，副井安设单层双车罐笼上下人员、提升物料。矿井以-300m水平集中运输大巷为依托，利用多节上下山开采煤层。开采方法：采区采用前进式，工作面采用走向长壁后退式采煤法。采煤工作面全部为机采工作面，掘进工作面采用炮掘机装矿车（皮带）运输 2 实施充填开采的条件 2.1 充填位置与范围 井下位于矿井北翼-450东大巷倾斜下方，-550m水平以东至矿井东部边界煤柱，西至10-1煤层-815m煤层底板等高线。南至10900采区左翼边界，北至北边界保护煤柱 2.2 煤层顶底板条件 10-2煤层：直接顶为砂质页岩，厚度3.12～4.09m，为Ⅱ级3类顶板。直接底为粘土页岩，厚度0.43～0.55m，其底板抗压强度279×104pa。10-2煤层：黑色块状，半光亮型，半金属光泽，煤层上分层厚度0.5～1.02m，下分层厚度0.35～0.43m；煤层中含有1层夹石，夹石厚度0.1～0.49m，去除夹矸后煤层平均厚度1m。岩性为炭质页岩，煤层结构较复杂，属较稳定煤层。容重1.51 t/m3，f=3 2.3 水文地质情况 徐家庄灰岩含水层，岩溶裂隙比较发育，水力联系广泛，透水性好，渗透系数高达9.35～21.74m/d。但是补给条件受水文地质块段影响较大。从井下施工的钻孔分析，徐灰富水性不均，有的钻孔见徐灰时，水量高达120m3/h，有的则无水。奥陶系灰岩含水层，广泛分布淄博煤田东、东南、南部山区，普遍裸露地表。至本井田埋藏深度较大，补给条件好，动静储量大，是本井田的主要含水层。在建井期间遇F3断层奥灰突水，最大水量达1210.2m3/h 2.4 瓦斯涌出量情况 回采工作面瓦斯正常绝对涌出量1.5m3/min，瓦斯呈吸附状存在于煤层中。工作面回采后，老空内积存大量的瓦斯，工作面的回风隅角多发生瓦斯涌出量大 2.5 矿压情况 根据工作面矿压观测资料分析，工作面初次垮落步距为20.2m老顶来压步距为32.2m，周期来压步距为8～11.2m。顶板控制参数：老顶初压平均31.25t/m2，老顶周压平均35.84t/m2，正常工作阶段平均18.772t/m2 3 实施充填开采的方法 3.1 地面建充填站 聘请有资质的钻探队负责施工钻孔和下输料管路，在孔的位置建充填站。充填站占地1600m2，南北长40m，东西宽40m。地面充填站由3个初浆罐、1个辅料罐和1个成浆罐组成。初浆罐设计总容积360m3，辅料罐设计容积80m3，成浆罐设计容积16m3，将充填材料混合、搅拌 3.2 钻