薄煤层泵送矸石充填技术在王河煤矿的研究与应用.docVIP

PAGE PAGE 1 薄煤层泵送矸石充填技术在王河煤矿的研究与应用 　　鹤煤公司王河煤矿主要开采一1煤层，煤层平均厚1.09m，采用全部垮落法管理顶板，由于顶板垮落造成地表沉降，对地面建筑物造成影响，为了保护地表的完整性，不破坏地表原状，解决“三下”压煤，最大限度回收煤炭资源。我矿与河南工程学院、山东泰安恒驰工贸有限公司合作，在10903工作面进行泵送矸石充填项目的技术研究。泵送破碎矸石管道充填采空区技术具有系统简单、充填能力大、充填效率高，能够处理井下原生矸石，实现矸石不升井，充填密实度高等优点。本项目的研究成果将产生广泛的社会效益和巨大的经济效益，具有广泛的推广应用前景。 　　矿井概况 　　王河煤矿位于荥巩煤田中部，荥密背斜的北翼，总体为一向北倾斜的单斜构造，走向约N1050E，倾角一般130，构造简单，属于低缓丘岭地形，基岩大面积被第四系掩盖，仅有零星露头。矿井地质条件简单，构造以近南北向的正断层为主，落差一般在1m以下，对矿井开采影响不大。除此之外，顶板裂隙和沿走向分布的宽缓褶皱均对开采影响不大。矿井主要可采煤层一1煤层，该煤层赋存稳定，厚度基本均匀，平均厚度1.09m，中间一般含一层0.1m夹矸，岩性为灰质泥岩、砂质泥岩。本矿正常涌水量为1100m3/h，矿井最大涌水量为1800m3/h。 　　历年来矿井瓦斯鉴定均为瓦斯矿井。 　　项目实施地点及工作面基本情况 　　本项目选择在地面上村庄稠密的109采区，为井田中部王河水库和我矿工业场地所占压的煤炭资源。充填地点选择在地面刘河镇下10903工作面。 　　工作面煤层情况 　　工作面地面对应位置位于刘河镇王河村，地形属丘陵阶地。上方大部分区域为村庄，村庄内多数为居民小楼。该工作面开采石炭系太原群一1煤层，该煤层赋存稳定，煤层总体走向N105?癊，倾向N15?癊，煤层倾角12～14?埃骄汉？.09m，煤厚均匀稳定，埋深约247.47～309.8m。一1煤层为黑色块状无烟煤，以亮煤为主，含一层0.05～0.1m的夹矸。煤层硬度大，f值在2～3之间，容重1.6T/m3，煤层结构简单。 　　地质构造及水文地质 　　煤层直接顶为太原组L1灰岩，岩溶裂隙发育，富水性强，顶板岩层较为完整，但具有明显的分层现象，可以随放顶而冒落；煤层底板为本溪组铝土质泥岩，其下为奥陶系灰岩强含水层。目前矿井实际涌水量为1300m3/h。该工作面实施矸石充填采煤工艺，其目的是保护工作面上方地表村庄建筑物，阻止一1煤顶板含水岩层断裂，减少矿井涌水量，即可回收村庄下呆滞煤量，又可减轻王河煤矿的排水压力，是实施矸石充填理想的试验场地。 　　该区煤层地层为一单斜构造，从10903工作面上顺槽和下顺槽掘进揭露的地质情况分析，本工作面范围内未发现大的断层，但存在有小型断层，对工作面回采会造成一定影响。 　　回采工艺流程 　　工作面采用走向长壁后退式布置，炮采采煤工艺，爆破落煤，人工攉煤，采用刮板运输机和胶带输送机相结合的方式运煤，矸石充填管理顶板。工作面采用（3?5）排顶板控制，最小控顶距3.2m（三排），最大控顶距5.6m（五排），如图所示。 　　工作面基本支护：采用DZ12-30/100、DZ14-30/100单体液压支柱点柱支护。 　　充填工艺及流程 　　充填工艺流程见下图所示 　　充填工艺 　　工作面推采达到最大控顶距时，充填管路敷设在次边排支架空档内。 　　按照“见五充二，自下向上”顺序，分段回柱充填，分段长度为10～15m。在充填点处输送管路上安装90?巴涔苤敛煽涨？ 　　靠边排用竹芭或菱形网、塑料彩布封闭，竹芭或菱形网由细铁丝将彩布固定在单体支柱上，彩布由底板铺至顶板，不得留有缝隙，倾斜压茬不得小于0.5m。 　　边排单体支柱密度比正常支设密度大一倍，形成密集支柱，支柱间距不得大于0.3m。 　　一个循环充填完毕，下一个循环解开固定彩布的铁丝，将竹笆、菱形网与彩布回收，移至下一个循环继续使用。每三个循环更换一次彩布，竹笆或菱形网可随时更换。 　　在工作面上顺槽下方用塑料袋装碎矸石垒砌3m宽的矸石带，作为沿空留巷的巷帮支护，将上顺槽保留下来。 　　在充填过程中，由注浆站向充填点引两条注浆管路，向采空区喷洒添加剂，一路输送主剂，一路输送辅剂，两种材料与矸石充分结合，使之与矸石中的水份和粉末混合，快速凝固，及时支撑顶板。 　　充填安全技术措施 　　启动输送泵前，认真检查输送管路接头处对接是否严密，检查输送管路的固定状况，发现对接不严或管路固定不牢靠等情况立即处理，否则不能启动输送泵。 　　充填时要密切观察工作面及充填区顶板动态，发现异常现象（如：巨大的震顶声，顶板来压显现强烈或出现台阶下沉现象等），必须立即发出警报，撤离所有人员，待顶板稳定后，方可继续施工。 　　每一段充填完后，用电话联系输送泵站停