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薄煤层掘进巷道矸石充填技术及应用 冀长海，黄士辉，陈西东 (山东八一煤电化有限公司，山东 滕州 277524) 摘 要 按照国家节能减排工作意见精神，结合矿井自身工作实际情况，在借鉴和吸收兄弟单位和有关专家的成功经验的基础上，在薄煤层掘进巷道成功实施了矸石充填技术，使用掘进出矸石换巷道煤柱，提高了煤炭回收率，减少矸石排放量，实现了较好的经济效益。 关键词 掘进巷道 矸石充填 技术应用 1问题提出的背景 近年来随着矿产资源的逐渐减少和人们节约意识的提高，国家、社会和企业对节能减排、节支降耗工作越来越重视，陆续出台了一系列办法和措施，鼓励科学创新，加大科技创新和工作力度，取得了节能减排工作显著成果。煤炭企业根据本行业的特点推行了“矸石充填”、“矸石零升井”、“实施绿色开采”等一系列工作措施，提高了煤炭资源回收率，减少或杜绝了矸石升井，改善了矿区环境。 根据国家安全生产意见精神，结合矿井自身工作实际情况，在借鉴和吸收兄弟单位和一些专家的成功经验的基础上，八一煤电化公司在薄煤层掘进巷道成功实施了矸石充填技术，提高了煤炭回收率，减少了矸石排放量，实现了安全生产，取得了较好的社会经济效益。 2矿井基本情况 山东八一煤电化有限公司前身是枣庄矿业集团公司八一煤矿，始建于1958年8月，1963年7月正式生产，开采方式为全水力化采煤矿井，设计生产能力为30万t/a，1966年改扩建为75万t/a。因多年的开采，煤炭资源已近枯竭，于1992年底经上级主管部门批准，注销生产能力，2007年政策性破产，改名为山东八一煤电化有限公司。 近几年来为了最大限度地回收国家资源，稳定矿区职工队伍，矿井由水采改为旱采后，现主要进行14、16薄煤层的开采和第3层煤边角煤、残余煤的复采。其中第十六层煤上距第十四层煤50m左右，目前为矿井的主采煤层，属结构简单的不稳定煤层，厚度0.14～l.2m，平均0.8m。顶板为第十层灰岩，厚度5.5m，坚硬不易冒落，其底板南翼为碳质泥岩，厚度0.3 m北翼为粘土岩，硬度较大，平均厚度2m。 第十四层煤为井田内局部可采煤层，上距第三层煤100m左右，下距第十六层煤50m左右。属结构复杂的不稳定煤层，煤层平均厚度l.2m，分上、中、下三个分层，其夹矸厚度为0.5～3.0m，煤层顶板为泥岩，平均厚3m，松软易冒落，采掘时顶板不易控制；底板为泥岩，厚度平均为8m左右。 3掘进巷道矸石充填实施方法 公司十四、十六层煤为薄煤层，十六层煤平均厚度为0.8m，十四层煤平均厚度为1.2m左右，工作面回采巷道为半煤岩巷道，高度一般为2.0～2.2m，宽度一般为2.2～2.4m，正常情况下煤矸分打分装，矸石运出工作面，不但矸石运输工作量很大，而且工作面留设的煤柱造成很大的资源损失。 为实现矸石零排放，提高资源回收率，经过研究采用矸石置换巷道煤柱，实现无煤柱开采。矸石充填的实施：在薄煤层工作面按照正常生产要求掘进巷道断面后，再在巷道两侧沿薄煤层各掘出长度2～4m的煤层空间，巷道掘进采取分掘分装的措施，采出后的煤体空间用巷道掘进底部矸石进行充填，沿充填带每m支设一棵立柱，挂上挡矸帘。根据需要，必要时对充填的矸石进行注浆，使其与煤层的顶板和底板接触严实，在对巷道上(下)帮掘出面积进行支撑的同时，又为下面开采隔离了采空区。在围岩条件好的情况下，巷道支护方式可为裸体支护，其它情况下可采用常规支护方式，掘进中顶板一旦破碎，及时增加扶棚支护。该方法充分利用巷道两侧采出的煤体作为充填空间，实行煤矸置换。最适用于石灰岩、砂岩等顶板，可在有效控制 巷道围岩变形的条件下，实现掘进多出煤和少出矸石，降低巷道掘进成本。 按照工作面煤柱置换充填情况，可分为煤柱完全置换充填和部分煤柱置换充填。 3.1煤柱完全置换充填 根据煤层厚度和掘进巷道断面之间的关系，合理计算上下工作面煤柱尺寸，通过对工作面顺槽上下帮煤柱置换充填，实现煤柱完全置换。如图l： 实例：十六层煤厚度0.8m，掘进巷道高度为2.0m，宽度为2.0m，采用裸体支护。若实现煤柱完全充填置换，计算上岩石破碎后的碎涨系数，则需向巷道一帮煤层掘进约4.0m的充填空间(另一帮由于要采煤，不能进行充填)。 适合条件：煤层顶板为坚硬不易冒落顶板，巷道压力不是很大的情况。 优点：能够实现采区区段间煤柱的完全置换，煤炭资源回收率高；减少了提升运输环节，实现了矸石不上井；采空区不留设煤柱，不易引起采空区自然发火。 缺点：矸石起到支撑作用前，顶板已经有一定程度的下沉量，顶板较难管理；巷道容易产生漏风；充填空间较深，矸石充填难度较大。 3.2 部分煤柱置换充填 根据煤层厚度和掘进巷道断面之间的关系，计算上下工作面煤柱尺寸，使掘进巷道矸石置换后，