矸石注浆巷道充填开采技术在煤矿中的实际应用
来源： 作者： 时间：2015-11-16
【作者】 卢斌；
【机构】 冀中能源峰峰集团新三矿北区 河北邯郸 056200；
【摘要】 巷道充填开采方法是近年来“三下”开采所使用的减沉方法,该方法操作较简单,但是其生产能力小。巷道充填开采多用于解决井下矸石升井和矸石占地问题,如果用矸石充填后再加上注浆,其减沉效果更好,对地表的损害影响更小。新三矿北区根据特有的地质、经济等条件,利用矸石注浆巷道充填开采的方式对“三下”压煤区进行开采,实现井下开拓巷道产生的矸石不升井,做到了绿色环保,取得了很大的经济效益。
【关键词】 矸石注浆巷道充填绿色环保；
1工程概况
冀中能源峰峰集团新三矿北区是一个整合矿井，矿井内2号煤层属肥煤，是优质的炼焦用煤。矿井十一采区为“三下”压煤区，为了矿井开拓巷道排矸的需要及稀缺优质肥煤资源的价值，根据设计，新三矿北区11采区北翼-300水平以下采用矸石注浆巷道充填的方法开采，共布置充填巷道24条，开采标高-300~-370m。
2矸石注浆巷道充填开采
采用宽巷沿煤层下山方向掘进的方法采出煤炭资源，然后用矸石充填开采空间，再用水泥和粉煤灰等以一定的比例混合后注入到矸石充填体内。掘进巷道宽度5m，平均高度3.0m，采用的支护方式为W钢带、锚索、锚杆、梯子梁。掘进方式为炮掘。相邻巷道留有5m的保护煤柱，充填开采率50%。矸石巷道开采充填工艺：矸石运输——矸石充填——注浆充填。使用井下生产的矸石，利用现有的提升运输系统，采用绞车和一吨矿车运输到充填上平巷，再利用翻罐笼将矸石排到刮板输送机上，经抛矸机充填矸石。每充填2m巷道，对充填区进行一次注浆。使用注浆泵通过2寸高压管管路将注浆液送达充填地点，注浆液水灰比为1：1，注浆泵站的压力不得超过1Mpa，注浆管固定在巷帮，距离巷道底板高度不小于1.2m，且每一根高压管用不少于一根帮锚杆固定。注浆高压管在需要转弯处不得有死角，且弯头的曲率半径不小于500mm。注浆高压管在沿走向的低洼处需安装放浆阀门，且每隔200米至少有一个放浆阀门。
3巷道充填效果分析
矸石注浆巷道充填效果与多种因素有关，如巷道变形、充填剩余空间、矸石松散度、粒度、含水率、巷道倾角、充填工艺、矸石密实度、注浆材料配比、注浆材料凝固时间及密实措施等。该地区煤层倾角平均23°，巷道沿煤层下山方向掘进，便于充填作业，实现了高充填率，再加上密实措施，使充填体更密实，充填压实率达到了90%以上。利用宽巷掘进充填井下矸石，并进行注浆充填的工艺，一方面符合了矿井生产的实际条件，另一方面其操作简单，便于应用。巷采充填能够满足地表保护要求，同时也符合国家发展规划的节能减排、绿色环保要求。
4.充填巷道变形分析
煤巷掘出后，由于原始应力状态重新分布与平衡，随着时间的延长必然伴随着巷道变形的发生。巷道变形量的大小与掘进空间四周煤柱体、顶底板岩性及煤层自身强度、产状、支护方式与参数、深度、局部构造、巷道间隔、时间延续等密切相关。在实际巷采充填，巷道掘进时采用了锚网索支护，其支护强度较大，上覆岩层又由下部的充填物来支撑，这就控制了它不产生冒落，只产生弯曲下沉变形，其减沉效果较单纯矸石充填要好，地表保护效果也好。在实施充填工艺时，因巷道空巷时间较长，在地应力的作用下，煤层顶底板和巷道两帮向巷道空间压缩，产生一定的收缩变形，空巷1个月产生的收缩变形量在200~500mm。2巷道充填开采所产生的地表变形主要来自充填区上覆岩层的弯曲下沉，巷道充填后用水泥和粉煤灰注浆充填后，其充填物在地应力的作业下仍产生一定的压缩变形。按照条带开采的理论，所留设的5m煤柱没有核区，不充填就不能保证煤柱的稳定性。掘进巷道时采用锚网索支护，增加了巷道顶板的强度，巷道又进行了密实充填，当充填体凝结成型后，对顶板也起到了稳定作用，实质上也保证了煤柱的稳定性。充填体压实要经过多年的过程，反映到地表是一个极为缓慢的变形。目前已开采7条巷采充填工作面，根据地面观测站测量数据显示地表最大下沉量280mm，最大拉伸变形为2.5mm/m，最大倾斜变形为3.3mm/m，地表变形控制在了Ⅱ级损坏范围内。
5结语
新三矿北区采用矸石注浆巷道充填的开采方式，既解决了矸石升井和矸石存放的问题，做到了节能减排、绿色环保要求，截止到目前共解放“三下”压煤资源1.7万吨，充填矸石量12000m³。
论文投稿《科技与企业》
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