梧桐莊礦巷道充填矸石采煤新技術(shù)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告

1、梧桐莊礦巷道充填矸石采煤新技術(shù)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告 前言梧桐莊礦是隸屬于冀中能源峰峰集團(tuán)公司的一個(gè)大型現(xiàn)代化礦井。位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東南部及磁縣西部。梧桐莊礦由煤炭工業(yè)邯鄲設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力120萬t，服務(wù)年限80年，2003年10月1日正式投產(chǎn)。2005年梧桐莊礦開始技術(shù)改造，2007年完成礦井技術(shù)改造，礦井經(jīng)技術(shù)改造后生產(chǎn)能力由120萬t/a提高至210萬t/a。為了建設(shè)綠色礦山，實(shí)現(xiàn)煤礦的綠色開采，解決煤礦矸石山侵蝕良田、長期堆存容易造成自燃，污染大氣和地下水質(zhì)，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅的問題。河北省國資委要求，到2009年末，河北省國有煤炭企業(yè)矸石綜合利用率將達(dá)到90%以上，201

2、0年達(dá)到97%以上。從“十二五”起，不再增加地面煤矸石存儲(chǔ)量，到“十二五”末，全省國有煤炭企業(yè)將全面消化舊矸石山。梧桐莊礦一方面為實(shí)現(xiàn)河北省國資委的上述要求，另一方面為解決礦井提高生產(chǎn)能力后采掘銜接緊張巖巷掘進(jìn)量增大、副井提升能力不足等問題，需要實(shí)施矸石井下回填處理工程。以煤矸石充填開采為主的綠色開采技術(shù)是實(shí)現(xiàn)矸石綜合利用、消滅矸石山的重要方式之一。井下矸石巷道充填就是在無法正常開采煤層中掘進(jìn)巷道，將巖巷掘進(jìn)所產(chǎn)生的矸石充填到煤層巷道中，利用矸石置換出煤炭資源，從而達(dá)到既開采出煤炭資源，又實(shí)現(xiàn)綜合治理煤礦矸石的雙重目的。目前，國內(nèi)許多煤礦進(jìn)行了矸石巷道充填，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，冀中能源集團(tuán)公司的

3、幾個(gè)礦已經(jīng)實(shí)施，實(shí)踐證明矸石巷道充填技術(shù)是可行的。梧桐莊礦地面村莊煤柱規(guī)劃以協(xié)調(diào)式全采的方式進(jìn)行開采，故選定工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱為巷道充填開采區(qū)域，即矸石充填工程。本方案對(duì)梧桐莊礦工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱內(nèi)巷道充填開采工程實(shí)施后，對(duì)工業(yè)場(chǎng)地建筑物的影響進(jìn)行了預(yù)計(jì)，設(shè)計(jì)了充填開采總體方案。第一節(jié) 礦井基本概況一、地理位置冀中能源峰峰集團(tuán)有限公司梧桐莊礦井位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東南部，磁縣西部，漳河、岳城水庫以北，北距邯鄲市60km，東南距河南省安陽市45km。該礦井田以北神崗村為中心，北距峰峰礦區(qū)9km，東距磁縣縣城15km，東北距京廣線馬頭站35km，地理坐標(biāo)：北緯36°19，東經(jīng)114

4、76;12。行政區(qū)劃屬邯鄲市峰峰礦區(qū)及磁縣管轄。京廣鐵路線和107國道從礦井東部15km處穿過，與京廣鐵路線相接的礦區(qū)環(huán)形鐵路馬（頭）磁（山）支線及峰磁（峰峰礦區(qū)磁縣）公路從本井田北部通過，峰安（峰峰礦區(qū)河南安陽市）公路穿越本井田，礦區(qū)交通條件便利。二、礦井生產(chǎn)基本概況梧桐莊礦礦井為立井單水平開拓方式，通風(fēng)方式為中央并列式和中央分列式組成的混合式，采用副井、主井進(jìn)風(fēng)，中央風(fēng)井、西風(fēng)井回風(fēng)。主、副井位于井田中央，主井井筒凈直徑為5.5m，總深度為666m，主要擔(dān)負(fù)礦井提煤任務(wù)；副井井筒凈直徑為7.0m，深度為666 m，主要用于提升矸石、升降人員、設(shè)備材料運(yùn)輸?shù)容o助作業(yè)，并兼作進(jìn)風(fēng)井和安全出口；

5、中央風(fēng)井位于井田中央，井筒凈直徑為6m，深度為646m，西風(fēng)井位于井田三采區(qū)西部邊界，井筒凈直徑為5m，深度為466m。礦井田生產(chǎn)水平標(biāo)高-470m，共布置八個(gè)采區(qū)，目前生產(chǎn)采區(qū)為一采區(qū)、二采區(qū)和三采區(qū)，開采煤層為2煤，采用走向長臂后退式綜合機(jī)械化采煤方法。2#煤直接頂板為粉砂巖，厚25m，灰白色，不穩(wěn)定，具波狀層理；老頂為細(xì)粒砂巖，厚10m左右；直接底為粉砂巖，厚3.1m，灰黑色，含大量植物化石。礦井2#煤層厚度平均3.5m。梧桐莊礦開采煤層主要受底板含水層水威脅，其中野青灰?guī)r含水層是對(duì)煤層開采構(gòu)成直接威脅的含水層。該礦井屬低瓦斯礦井，相對(duì)瓦斯涌出量0.93m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量3.09m

6、3/min；相對(duì)二氧化碳涌出量1.7m3/t，絕對(duì)二氧化碳涌出量5.66m3/min。2煤為三類不易自燃煤層，煤塵具有爆炸性，煤塵爆炸指數(shù)為16.7%。第二節(jié) 井下矸石巷道充填方案合理性分析目前矸石的綜合處理有矸石發(fā)電、矸石制磚、墊路等。在地面處理矸石，最根本的問題解決不了該礦采區(qū)接替緊張和副井提升能力不足等問題。結(jié)合梧桐莊礦的實(shí)際情況，參照冀中能源已實(shí)施井下巷道矸石充填礦井的實(shí)踐，提出井下巷道充填矸石處理方案。利用該方案可以把煤礦生產(chǎn)中所產(chǎn)生的矸石全部或大部分填入井下，實(shí)現(xiàn)矸石不升井，并利用矸石置換煤炭資源，以達(dá)到綜合治理煤礦矸石和解決制約礦井生產(chǎn)的目的。一、井下矸石巷道充填方案必要性（一）

7、開拓工程量大，采區(qū)銜接非常緊張梧桐莊礦自2008年開始按技術(shù)改造后的生產(chǎn)能力組織生產(chǎn)，年產(chǎn)達(dá)到210萬t/a。按礦井長遠(yuǎn)規(guī)劃，三采區(qū)結(jié)束后，將銜接六采區(qū)；二采區(qū)結(jié)束后，將銜接五采區(qū)。三采區(qū)剩余7個(gè)工作面，儲(chǔ)量600萬t左右，預(yù)計(jì)到2014年銜接六采區(qū)。二采區(qū)剩余3個(gè)工作面，剩余儲(chǔ)量400萬t左右，預(yù)計(jì)2015年左右銜接五采區(qū)。兼于這種情況，需抓緊準(zhǔn)備五采區(qū)和六采區(qū)。為了準(zhǔn)備五采區(qū)和六采區(qū)，需掘進(jìn)-470南北兩翼大巷。-470南大巷、 -470南付巷和聯(lián)絡(luò)巷合計(jì)需掘5000m左右的巖巷工程。-470北大巷、北付巷、北翼膠帶大巷均需掘2000多米的巖巷工程才能到五采區(qū)，加上聯(lián)絡(luò)巷1000m；北翼大

8、巷到五采區(qū)邊界，總共需掘8000m左右的巖巷工程。大量的開拓工程急需多支隊(duì)伍盡快施工。按照規(guī)劃，五、六采區(qū)需2010年、2011年開始準(zhǔn)備。同時(shí)，開拓巷道斷面較大，斷面達(dá)到16.8m2，礦井采區(qū)銜接非常緊張。目前礦井巖巷掘進(jìn)主要采用鉆眼放炮，巖石裝入1t礦車運(yùn)出。若實(shí)施井下矸石巷道充填，可大大加快1t礦車的周轉(zhuǎn)，為提高掘進(jìn)速度和增加掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù)奠定基礎(chǔ)。（二）副井提升緊張，制約礦井生產(chǎn)準(zhǔn)備為準(zhǔn)備五采區(qū)和六采區(qū)，470南北兩翼大巷，將安排五個(gè)掘進(jìn)頭同時(shí)掘進(jìn)，按日進(jìn)2m的掘進(jìn)速度，日出矸量將達(dá)到500車以上，再加上其它掘進(jìn)頭出矸和物料提升，副井日提升量需達(dá)到800車以上；而目前副井日提升能力只有

9、400車左右，顯然副井提升能力不能滿足掘進(jìn)需要。因此，急需解決礦井副井提升能力不足的問題。根據(jù)礦井現(xiàn)狀，不具備直接對(duì)副井進(jìn)行改造、提高礦井提升能力的條件，且提升能力擴(kuò)展空間也比較小。（三）合理利用煤炭資源由于礦井目前生產(chǎn)的二采區(qū)和三采區(qū)，剩余總可采儲(chǔ)量僅有1000萬t，而與之銜接的北翼五采區(qū)和南翼六采區(qū)準(zhǔn)備工程量大，礦井采區(qū)銜接非常緊張。因此，計(jì)劃對(duì)工業(yè)場(chǎng)地壓煤實(shí)施井下矸石巷道充填回采方案，一方面回收寶貴的煤炭資源，另一方面加快巖巷掘進(jìn)速度，保證礦井采區(qū)的正常銜接。（四）環(huán)境保護(hù)的需要礦井矸石山的存在，不僅占用大量的土地資源，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞。因此，如何減少占用土地，消除或減少環(huán)境污染

10、，是當(dāng)前煤炭生產(chǎn)行業(yè)需解決的一個(gè)重要問題，井下矸石充填可以很好的解決此問題。二、井下矸石巷道充填方案的可行性井下巷道矸石處理工藝流程已經(jīng)成熟，在許多礦山已經(jīng)采用。即井下矸石礦車經(jīng)繞道進(jìn)入翻罐籠，翻罐籠翻矸到矸石倉，矸石倉下口安給料機(jī)，把矸石放到膠帶輸送機(jī)直至充填巷，通過拋矸皮帶、拋矸機(jī)充填到巷道內(nèi)。井下矸石巷道充填方案使用的主要設(shè)備都是煤礦常用設(shè)備，其特點(diǎn)、使用方法都是煤礦工人很熟悉的。因此這項(xiàng)技術(shù)掌握起來非常容易，不用作特殊的技術(shù)培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)起來可靠性強(qiáng)。三、井下矸石巷道充填方案的社會(huì)效益針對(duì)梧桐莊礦礦井的實(shí)際狀況，在對(duì)如何解決礦井副井提升能力不足、采區(qū)接替緊張和環(huán)境污染等問題進(jìn)行了反復(fù)論證的

11、基礎(chǔ)上，并結(jié)合礦井長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，提出了井下矸石巷道充填方案。新建井下矸石充填系統(tǒng)是必要的、且是可行的。井下矸石巷道充填方案實(shí)施后，可以將井下矸石直接處理變害為利，這不但可消除地面矸石山、減少侵占農(nóng)田、減少對(duì)大氣和環(huán)境污染、消除矸石山坍塌或引爆危及人類的事故隱患；而且可以將矸石井下充填作為地下結(jié)構(gòu)支撐體，在解決或降低地面沉降和塌陷問題的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)回收部分建筑物下煤炭資源。開拓巖巷的矸石不升井，可加快礦車的周轉(zhuǎn)，這將為巖巷快速掘進(jìn)創(chuàng)造非常有利的條件，采區(qū)接替緊張局面將得以緩解，同時(shí)也緩解了副井提升能力不足的問題，礦井210萬t/a的生產(chǎn)能力將得以長期穩(wěn)定。第三節(jié) 井下矸石巷道充填設(shè)計(jì)方案一、巷道

12、充填矸石地點(diǎn)和范圍梧桐莊礦矸石充填區(qū)選擇在工業(yè)場(chǎng)地保護(hù)煤柱內(nèi)，該區(qū)充填開采規(guī)劃分三期進(jìn)行。一期：選在工業(yè)場(chǎng)地的東側(cè)，2煤皮帶巷以東，即下山方向。具體范圍是：從201回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷開口向南掘進(jìn)一條近似水平的2煤皮帶巷道，到設(shè)計(jì)位置后拐線掘出煤系統(tǒng)，最后與201回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷貫通。一期充填可采煤量54.3萬噸。二期：二期選在工業(yè)場(chǎng)地的東側(cè)，2煤皮帶巷以西，即上山方向。與井底車場(chǎng)巷道留設(shè)煤柱為界。三期：三期選在工業(yè)場(chǎng)地西側(cè)的工業(yè)場(chǎng)地煤柱。二期、三期工程為長遠(yuǎn)規(guī)劃。二、矸石充填工程的設(shè)計(jì)方案及巷道布置系統(tǒng)此方案預(yù)采取煤柱全回收“飽和型矸石充填”。首先對(duì)煤柱5m的充填巷，按設(shè)計(jì)順序邊掘進(jìn)邊充填，充填的同時(shí)進(jìn)行巷

13、道注漿工作。巷道全部施工完成后。根據(jù)地面下沉觀測(cè)資料，利用充填巷之間剩余的煤柱掘進(jìn)巷道，利用原充填巷作為巖柱，進(jìn)行充填并注漿，從而達(dá)到全部回收工業(yè)廣場(chǎng)煤柱的效果。在井底車場(chǎng)北側(cè)，利用北翼-470大巷，施工矸石翻罐籠車場(chǎng)、矸石翻罐籠硐室、車場(chǎng)通路。利用2煤皮帶巷施工矸石皮帶巷、矸石倉、矸石裝載硐室，并使矸石皮帶巷與北翼膠帶機(jī)巷溝通，解決巷道通風(fēng)問題。2煤皮帶巷將擔(dān)負(fù)掘進(jìn)運(yùn)輸、通風(fēng)、出煤、運(yùn)送矸石的任務(wù)。從201回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷開口向南掘進(jìn)一條沿煤層走向的2煤皮帶巷道，至設(shè)計(jì)位置后拐線掘出煤系統(tǒng)，最后與201回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷貫通，形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)。在2煤皮帶巷與出煤皮帶巷之間施工充填巷。掘進(jìn)順序：先間隔20

14、m按設(shè)計(jì)順序掘充填巷，待相鄰的兩條充填巷充填、注漿完成，礦壓穩(wěn)定后，在兩條巷道之間再掘剩余的充填巷進(jìn)行充填、注漿，達(dá)到設(shè)計(jì)的煤柱要求。在矸石皮帶巷位置、2煤皮帶巷鋪設(shè)輸送矸石膠帶輸送機(jī)，在1號(hào)填矸巷安裝拋矸皮帶、拋矸機(jī)進(jìn)行拋矸充填。整個(gè)掘進(jìn)、充填巷道由里往外進(jìn)行。出煤系統(tǒng)與排矸系統(tǒng)互不干擾。三、充填巷注漿方案為了確保充填巷煤柱全部采出后，地表不出現(xiàn)下沉，我們?cè)陧肥涮罘桨傅幕A(chǔ)上進(jìn)行了充填巷注漿設(shè)計(jì)。根據(jù)巷道的實(shí)際情況，在排矸系統(tǒng)運(yùn)輸巷提前敷設(shè)一趟主注漿管路,擬注漿充填的巷道段下端建一道水閘墻。通過在充填巷道里預(yù)埋的注漿管路，采用地面注漿站注漿達(dá)到徹底充填該巷道的目的。具體內(nèi)容和實(shí)施步驟如下：

15、注漿充填的巷道段下端建一道水閘墻，設(shè)計(jì)承受壓力為2MPa，墻體混凝土標(biāo)號(hào)要求C20以上，經(jīng)過計(jì)算墻體厚度為500mm，水閘墻兩側(cè)用磚墻砌好，然后在中間澆注，并在墻體內(nèi)埋設(shè)8根1寸注漿管, 墻體筑成后，對(duì)注漿管進(jìn)行注漿，注漿使用水灰比1：1的單液水泥漿，按注漿管埋入端位置由下而上進(jìn)行。各注漿管要求連續(xù)注漿，注漿要求2MPa穩(wěn)定30分鐘，注漿期間要注意觀察墻體和圍巖有無跑漿，發(fā)現(xiàn)跑漿及時(shí)根據(jù)情況采取堵塞、漿液中加骨料、間歇注漿等措施處理。在充填巷內(nèi)提前安裝一趟注漿管，一趟排氣管。安在巷道一幫頂部，管路前頭距充填巷前頭30m左右。每充填50m左右時(shí)，進(jìn)行注漿。注漿材料選用普通R32.5#水泥和粉煤灰

16、，漿液水灰比選擇在1：12：1。利用地面注漿站施工。實(shí)行開放式注漿，起到充填范圍巷道內(nèi)跑漿停止注漿，將注漿管從充填到的位置拆開。待再充填50m時(shí)，依次注漿。巷道充填完成后，在巷道口建一磚墻，通過磚墻進(jìn)行最后一次注漿，注漿起到排氣管跑漿為止。充填巷道進(jìn)行注漿后，實(shí)現(xiàn)了矸石飽和型充填。為保證注漿充填質(zhì)量，要做好以下幾點(diǎn)：1、矸石充填要求盡可能把巷道填滿，充填率越高，頂板及覆巖移動(dòng)量越小，地面沉降量也就越小，對(duì)地面建筑物越有利。2、巷道尺寸必需按設(shè)計(jì)要求，留設(shè)煤柱（兩巷間）不得小于5m。3、使用錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)充填巷道，錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)是一種一次投入不再回收的支護(hù)方式，在煤柱內(nèi)永久起支護(hù)作用。矸石飽和充填巷

17、道后，可以確保維持頂板不發(fā)生跨落，且上覆巖層不出現(xiàn)下沉。4為了防止巷道變形的影響，應(yīng)堅(jiān)持快速掘進(jìn)、快速充填。5為避免相鄰巷道掘進(jìn)頂板應(yīng)力過分集中，擾動(dòng)已有巷道產(chǎn)生過量變形，影響實(shí)際充填效果，實(shí)際掘進(jìn)時(shí)應(yīng)選擇合理的巷道布局和掘進(jìn)、充填順序。6、在地面設(shè)置地表變形觀測(cè)站，自第一條充填巷道掘出后便開始進(jìn)行定時(shí)觀測(cè)工作，并可根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整充填工程設(shè)計(jì)參數(shù)，為以后的巷道充填開采積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。四、矸石運(yùn)輸系統(tǒng)梧桐莊礦矸石充填系統(tǒng)為循環(huán)式充填，即在2煤皮帶巷里部先掘出前兩條巷道，然后邊充填邊掘進(jìn)下一條巷道。由-470北副巷運(yùn)來的矸石經(jīng)470北副巷繞道經(jīng)FDZ-1翻車機(jī)到破碎機(jī)，然后進(jìn)入矸石倉，再經(jīng)矸石

18、倉倉下JDG/4/F/B-給料機(jī)給到矸石皮帶巷皮帶（安裝長度150m，平巷）上，然后由矸石皮帶巷皮帶到2煤皮帶巷進(jìn)矸皮帶（最終安裝長度500m，上山運(yùn)輸），經(jīng)2煤皮帶巷到填矸巷皮帶（最大安裝長度350m，坡度15°，下運(yùn)），矸石再從填矸巷皮帶運(yùn)到填矸巷皮帶里面的拋矸機(jī)（安裝長度10m）上，由拋矸機(jī)進(jìn)行拋矸，以充填巷道，從而形成完整的矸石充填系統(tǒng)。同時(shí)，掘進(jìn)煤經(jīng)填矸巷皮帶（最大安裝長度350m，坡度15°，下運(yùn)）、出煤巷皮帶運(yùn)至北冀二采區(qū)溜煤眼，進(jìn)入北冀一部皮帶，進(jìn)入主井煤倉。第四節(jié) 井下矸石巷道充填方案實(shí)施工藝流程一、充填巷施工順序充填巷的掘進(jìn)和充填間隔3條充填巷依次進(jìn)行，

19、在2煤皮帶巷掘1號(hào)和5號(hào)填矸巷。同時(shí)在2煤皮帶巷鋪設(shè)矸石帶式輸送機(jī)。并安裝1號(hào)填矸巷拋矸機(jī)安裝1號(hào)填矸巷帶式輸送機(jī)進(jìn)行拋矸充填。與此同時(shí)，掘進(jìn)3號(hào)填矸巷。然后依次掘進(jìn)2煤其它填矸巷并充填巷道。同時(shí)，在-470m水平施工矸石翻罐籠車場(chǎng)、矸石翻罐籠硐室、矸石推車機(jī)硐室、車場(chǎng)通路、破碎機(jī)硐室；利用2煤皮帶巷道施工矸石皮帶巷、矸石倉、矸石裝載硐室，并使矸石皮帶巷與北翼膠帶機(jī)巷溝通。在充填期間必須對(duì)地表變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)一期工程置換開采后地表的變形特點(diǎn)，對(duì)以后工程充填矸石巷道間距可適當(dāng)調(diào)整。二、掘進(jìn)工藝（一）煤巷：2煤巷道掘進(jìn)均采用綜掘機(jī)掘進(jìn)。巷道采用錨噴網(wǎng)梁、錨索支護(hù)。2煤皮帶巷4.2m×

20、;3.2m，斷面為矩形，掘進(jìn)斷面積為14.52m2。2煤填矸巷道沿2煤頂板布置，斷面為矩形，規(guī)格為5m×3.2m 。凈斷面積為16m2，掘進(jìn)斷面為17.16m2。（二）巖巷矸石皮帶巷為巖巷，采用普通掘進(jìn)，規(guī)格4×3.2m，斷面為半圓形，掘進(jìn)斷面積為11.97m2三、充填工藝流程矸石充填工藝流程：矸石繞道翻罐籠破碎機(jī)矸石皮帶2矸石皮帶拋矸皮帶拋矸機(jī)充填巷前頭。出煤工藝流程：掘進(jìn)頭的煤炭跟頭皮帶出煤巷皮帶溜煤眼上口皮帶溜煤眼北冀一部皮帶一主煤倉拋矸巷施工主要工藝流程：掘進(jìn)機(jī)開口掘進(jìn)鋪設(shè)溜子掘進(jìn)到一定長度后鋪皮帶掘進(jìn)結(jié)束后縮皮帶邊退掘進(jìn)機(jī)邊臥底，達(dá)到設(shè)計(jì)高度，并且臥到煤底板拆皮帶

21、掘進(jìn)機(jī)退到巷道口縮短或延長出煤巷皮帶掘進(jìn)機(jī)到另一充填巷開口巷道掘進(jìn)完成后建磚墻（在拋矸巷內(nèi)安裝拋矸機(jī)、安拋矸皮帶）建水閘墻埋注漿管墻體注漿拋矸機(jī)開到前頭開始拋矸巷道完成拋矸后，退拋矸機(jī)、拆皮帶移到另一條充填巷安裝皮帶、拋矸機(jī)建磚墻、水閘墻、墻體注漿開始拋矸。四、矸石充填系統(tǒng)處理規(guī)模根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排，每年的巖巷工程約4000m，掘進(jìn)平均斷面積為15m2，原巖量為6萬m3 /年，巖石碎脹系數(shù)按1.6計(jì)算，矸石松散體積為9.6萬m3 /年。梧桐莊礦實(shí)施井下矸石巷道充填后，矸石充填系統(tǒng)處理規(guī)模，按年處理全部巖巷工程4000m（9.6萬m3 /年矸石松散體）的矸石量考慮。填矸巷道設(shè)計(jì)斷面5×3

22、.2m，凈斷面為16m2，充填飽滿系數(shù)取0.97，巷道收縮按10%考慮，每年需要充填巷6900m。在一期工程范圍內(nèi)，可布置填矸巷83條，總長19480m，則在一期充填范圍內(nèi)可充填2.8年。根據(jù)充填工藝和設(shè)備能力計(jì)算，矸石充填系統(tǒng)日處理能力為650m3，年處理能力達(dá)21.45萬m3。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦井的年矸石量9.6萬m3。根據(jù)矸石充填系統(tǒng)能力計(jì)算日可充填巷道46.5m，根據(jù)礦井年矸石量計(jì)算日需充填巷道21m。表7-2 矸石充填工程有關(guān)參數(shù)一覽表每年需充填巷道6900m首期矸石充填工程服務(wù)年限2.8年巷道設(shè)計(jì)斷面5×3.2m巷道平均傾角-10°充填區(qū)域留設(shè)煤柱寬度5m；若5m煤柱再

23、充填，為無煤柱全采。每年需充填巷道所需矸石量9.6萬m3原巖密度2.8t/ m3矸石含水率0.8%矸石密度1.8t/ m3矸石松散系數(shù)(碎脹系數(shù))1.6矸石倉高17；直徑4m；容積200 m3充填巷每米煤量22.4t煤容重1.4 t / m3設(shè)備日充填矸石能力650m3設(shè)備年充填矸石能力21.45萬m3矸石充填率97%每米巷道充填松散矸石13.97 m3五、機(jī)械設(shè)備（一）運(yùn)輸充填設(shè)備選型1、翻車機(jī)、阻車器的選型：設(shè)計(jì)依據(jù)礦現(xiàn)使用礦車為MGC1.1-6型1噸固定車廂式礦車。設(shè)備選型選用FDZ-1型1噸礦車摘鉤式電動(dòng)翻車機(jī)一部，電機(jī)功率5.5kW 電壓1140V；選用ZDQ-6阻車器一臺(tái)。2、矸石

24、倉下給料設(shè)備：選用JDG/4/F/B-型甲帶給料機(jī)：電機(jī)功率4kW，電壓1140V。3、矸石皮帶巷皮帶選型：設(shè)計(jì)依據(jù)皮帶安裝長度180m，運(yùn)輸物料為矸石，運(yùn)輸量為100t/h，最大塊度350mm，巷道最大坡度5.4°，下運(yùn)。設(shè)備選型選用一部SSJ1000/30X型膠帶輸送機(jī)。帶寬1000mm，帶速2.0m/s。電動(dòng)機(jī)功率30kW，1140V。該皮帶設(shè)制動(dòng)裝置。4、2煤皮帶巷進(jìn)矸皮帶選型：設(shè)計(jì)依據(jù)皮帶安裝長度760m，運(yùn)輸物料為矸石，運(yùn)輸量為100t/h，最大塊度350mm，平巷運(yùn)輸。設(shè)備選型選用一部SSG1000/110型膠帶輸送機(jī)。帶寬1000mm，帶速2.0m/s。電動(dòng)機(jī)功率11

25、0kW，1140V。5、2煤皮帶巷出煤皮帶選型：設(shè)計(jì)依據(jù)皮帶設(shè)計(jì)安裝長度1000m（現(xiàn)實(shí)際長度500 m），運(yùn)輸物料為矸石，運(yùn)輸量為200t/h，最大塊度350mm，平巷運(yùn)輸。設(shè)備選型選用一部SSJ1000/2×75型膠帶輸送機(jī)。帶寬1000mm，帶速2.0m/s。電動(dòng)機(jī)功率2×75kW，1140V。6、填矸巷皮帶選型：設(shè)計(jì)依據(jù)皮帶安裝長度350m，運(yùn)輸物料為矸石，運(yùn)輸量為100t/h，最大塊度350mm，巷道最大坡度15°， 下運(yùn)。設(shè)備選型選用一部SSJ1000/22X型膠帶輸送機(jī)。帶寬1000mm，速度2.0m/s。電動(dòng)機(jī)功率22kW，1140V。該皮帶設(shè)制動(dòng)

26、裝置。7、掘進(jìn)巷皮帶選型：設(shè)計(jì)依據(jù)皮帶安裝長度350m，運(yùn)輸物料為原煤，運(yùn)輸量為200t/h，最大塊度350mm，巷道最大坡度15°，上運(yùn)。設(shè)備選型選用一部SSJ1000/2×75S型膠帶輸送機(jī)。帶寬1000mm，速度2.0m/s。電動(dòng)機(jī)功率2×75kW，1140V。該皮帶設(shè)制動(dòng)裝置及逆止裝置。8、出煤巷道皮帶選型設(shè)計(jì)依據(jù)皮帶安裝長度200m，運(yùn)輸物料為原煤，運(yùn)輸量為200t/h，最大塊度350mm，巷道最大坡度6.62°，上運(yùn)。設(shè)備選型選用一部SSJ1000/75S型膠帶輸送機(jī)。帶寬1000mm，速度2.0m/s。電動(dòng)機(jī)功率75kW，1140V。該皮帶

27、設(shè)制動(dòng)裝置及逆止裝置。10、拋矸機(jī)選用CTS37.5/83型矸石充填輸送機(jī)（拋矸機(jī)）一部，拋射部分（電滾筒）功率11kW，行走部功率7.5 kW，液壓泵站功率2×45kW總功率108.5kW，電壓1140V。第五節(jié) 矸石充填系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)梧桐莊礦矸石充填系統(tǒng)，有許多創(chuàng)新，解決了排矸與出煤干擾、充填不連續(xù)、大砟塊充填不實(shí)、全煤柱回采、地表下沉等重大問題。1、實(shí)現(xiàn)了排矸與出煤系統(tǒng)互不干擾。從設(shè)計(jì)上充填系統(tǒng)形成了全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，使掘進(jìn)與排矸的通風(fēng)系統(tǒng)不存在串聯(lián)情況。排矸皮帶與出煤皮帶完全分開，系統(tǒng)合理、可靠，排矸與出煤實(shí)現(xiàn)了互不干擾，提高了系統(tǒng)的利用效果。2、專用砟倉安裝使用了破碎機(jī)，取得了

28、良好的效果。巷道充填系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)施工了砟倉，并安裝使用了破碎機(jī)。破碎系統(tǒng)，是充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始的一個(gè)難點(diǎn)，從破碎機(jī)的選型、到破碎機(jī)的安裝系統(tǒng)，經(jīng)過了多個(gè)方案的探討、研究，最終形成了最佳方案，并得以實(shí)施。在砟倉內(nèi)翻罐籠下方開掘了破碎機(jī)硐室和通道，以便破碎機(jī)進(jìn)行檢修。矸石全部進(jìn)行了破碎，粒徑達(dá)到了200mm以下，使矸石塊粒均勻。不僅實(shí)現(xiàn)了矸石連續(xù)充填，充填密實(shí)度也大大增高，大大提高了巷道充填效果。3、拋矸設(shè)備利用了75型掘進(jìn)機(jī)拋矸設(shè)備成功利用了75型掘進(jìn)機(jī)，節(jié)約成本，使用方便，效果良好。4、充填巷幫使用可回收錨桿，為全煤柱采煤奠定基礎(chǔ)充填巷掘進(jìn)時(shí)兩幫支護(hù)推廣使用可回收錨桿，在巷道充填時(shí)，可將幫錨桿回

29、收，即節(jié)約成本，又為相鄰充填巷掘進(jìn)，實(shí)現(xiàn)全煤柱填矸采煤奠定了基礎(chǔ)。5、提出并實(shí)施了充填巷注漿系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)觀察，巷道充填后，仍有150-200mm的空間，考慮以后松散巖石的沉降，空間仍會(huì)增加。并且我礦為優(yōu)質(zhì)肥焦煤，本次設(shè)計(jì)充填巷中間留設(shè)了5m煤柱，此范圍的煤炭儲(chǔ)量達(dá)到54萬噸，一半則達(dá)到27萬噸，將剩余的煤柱回收后，將產(chǎn)生具大的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益?？紤]以上因素，我礦提出了在充填巷空隙進(jìn)行注漿的方案。注漿利用了我礦的地面注漿站，使用水泥與粉煤灰配合制成漿液，通過注漿管路注入充填后的巖石空隙。此方案要求在充填巷內(nèi)提前埋注漿管路，并在充填巷的前頭打承壓墻，并進(jìn)行墻體注漿，以保證充填巷內(nèi)的注漿效果。經(jīng)過充填巷的注漿實(shí)踐，證明此方案可行，并且取得了成功。 自20