井下矸石充填方案

1、矸石井下充填方案太原東山李家樓煤業(yè)有限公司2015 年 7 月矸石井下充填方案一、礦井基本情況地面位置 : 東部與棗坪村相鄰，南部與楊圈峁相鄰，西部有都溝河通過(guò)，北部為果園，地面無(wú)其他建筑物。二、目前礦井矸石處理方法工作面矸石通過(guò)裝巖機(jī)裝入礦車，經(jīng)調(diào)度絞車提升或下放至大巷車場(chǎng)，再利用電機(jī)車將礦車?yán)\(yùn)至副斜井井底，由地面絞車將矸石車提升至地面，經(jīng)翻矸機(jī)翻到地面。三、矸石井下充填方案參照其他礦井矸石井下充填的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我礦的實(shí)際情況，確定了先在西軌道大巷處沿2#煤層掘進(jìn)充填巷道，其他作業(yè)地點(diǎn)及地面產(chǎn)生的矸石向充填巷進(jìn)行充填。四、系統(tǒng)布置在充填巷內(nèi)安設(shè)翻矸機(jī)、 刮板輸送機(jī)和皮帶輸送機(jī)， 解決矸石充填

2、問(wèn)題， 即將 1T 礦車放入翻矸機(jī)，經(jīng)翻矸機(jī)翻入刮板輸送機(jī)，最后經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送至充填處。為了更經(jīng)濟(jì)、更方便，現(xiàn)有兩個(gè)方案，做一比較：方案一：從西軌道大巷1#貫眼處開口，按160。方位角沿煤層頂板掘進(jìn)90m后，改向以70。方位角沿煤層頂板掘進(jìn) 303m 與措施巷貫通，形成通風(fēng)系統(tǒng)，然后從回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷以330 °方位角沿煤層頂板掘進(jìn)90m與西軌道大巷貫通，形成 1#充填巷，貫通后立即對(duì) 1#充填巷進(jìn)行密閉，采用跳掘的方式進(jìn)行掘進(jìn)。 順序?yàn)?#充填巷3#充填巷5#充填巷7#充填巷9#充填巷11#充填巷2#充填巷 4#充填巷6#充填巷8#充填巷 10#充填巷。第一步：開掘第一條巷道，相隔 3

3、4m煤柱開掘第二條巷道，同時(shí)充填第一條巷道；第二步：在34m煤柱中間再掘巷，即兩巷之間留15m煤柱，并充填前一條巷道。該方案共有充填巷 11 條，每條充填巷可充填1620m3 矸石（矸石膨脹系數(shù)按計(jì)算，高度按計(jì)算），這樣合計(jì)可充填砰石=1620X 11=17820m3砰石。掘進(jìn)每米煤量，合計(jì)掘進(jìn)煤量。充填順序示意圖如圖所示。（ 1 ）開掘第一條巷道（寬4m）2）相隔34m 煤柱開掘第二條巷道，同時(shí)充填第一條巷道， 在 34m 煤柱中間再掘巷， 即兩巷之間留 15m 煤柱并充填前一條巷道優(yōu)點(diǎn)：1、掘進(jìn)過(guò)程中可以保證隔離煤柱的安全穩(wěn)定，能確保相鄰掘進(jìn)空間之間距離較大，減小煤柱集中應(yīng)力影響。2、掘進(jìn)

4、作業(yè)空間與充填作業(yè)空間相距較遠(yuǎn)，兩作業(yè)互不影響。缺點(diǎn)：1、在掘送回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷時(shí)，污風(fēng)與西軌道大巷的新鮮風(fēng)流混合進(jìn)入1201 工作面。2 、在西軌道大巷開口較多，影響巷道的穩(wěn)定性。方案二：從聯(lián)絡(luò)巷按160。方位角沿煤層頂板掘進(jìn)46m后，改向以250。方位角沿煤層頂板掘進(jìn)240m后，改向330。方位角沿煤層頂板掘進(jìn)111m與西軌道大巷貫通，形成通風(fēng)系統(tǒng)。 退回30m以70。方位角沿煤層頂板掘進(jìn)200m形成1#充填巷，改向以160。方位角沿煤層頂板掘進(jìn)76m后與回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷貫通。然后按順序進(jìn)行掘進(jìn)：2#充填巷3#充填巷 4# 充填巷。兩條充填巷的煤柱相隔15m,開掘第二條巷道，同時(shí)充填第一條巷道。該方案

5、共有充填巷 4 條，每條充填巷可充填3600m3 矸石（矸石膨脹系數(shù)按計(jì)算，高度按計(jì)算），這樣合計(jì)可充填砰石=3600 X 4=14400m3砰石。掘進(jìn)每米煤量，合計(jì)掘進(jìn)煤量。優(yōu)點(diǎn)：1、可以保證西軌道大巷的安全穩(wěn)定。經(jīng)研究決定，優(yōu)先選擇第二種方案。五、充填巷掘進(jìn)及支護(hù)方案和參數(shù)設(shè)計(jì)1、充填巷掘進(jìn)施工工藝：采用綜掘（炮掘）的方式，掘進(jìn)機(jī)后部搭接皮帶、刮板輸送機(jī)將煤炭運(yùn)出。2、所有充填巷道必須堅(jiān)持“有掘必探，先探后掘”的原則，進(jìn)行超前鉆探，確認(rèn)安全后，方可掘進(jìn)。須備足排水設(shè)備和備用排水設(shè)備，加強(qiáng)排水。3、錨桿布置：巷道頂板選用18 x 1800mm的螺紋鋼錨桿，共5根，間距900mm排距1000m

6、m 兩側(cè)錨桿距煤幫 300mm巷道兩幫選用18x 1800mmB勺螺紋鋼錨/f,每幫3根，間距800mm排距1000mm（底板往上不進(jìn)行支護(hù)，如遇地質(zhì)構(gòu)造或壓力顯現(xiàn)對(duì)兩幫巷道造成影響的，根據(jù)實(shí)際 情況對(duì)該處進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)）。錨固劑采用Z2360或MSK2360一卷。4、錨索采用直徑為X 5500mm的鋼錢線，三花布置，間排距2m,錨固劑采用Z2360或MSK2360兩卷。5、頂板及兩幫均采用 5 x 1m的菱形網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)， 網(wǎng)與網(wǎng)搭接100mm隔孔用14#鐵絲雙股扭 結(jié)兩圈半以上。6、在地質(zhì)破碎帶等特殊條件下，巷道支護(hù)參數(shù)必須改變。如減小排距；改用錨索支護(hù)；減小斷面；在幫部采用錨索加強(qiáng)支護(hù)；必要

7、時(shí)，應(yīng)考慮注漿加固圍巖的方法。六、主要生產(chǎn)系統(tǒng)1 、 運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)煤：充填巷掘進(jìn)面-充填巷-1#貫眼-1201膠帶順槽-煤倉(cāng)。充填巷掘進(jìn)面-充填巷-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷-聯(lián)絡(luò)巷-西軌道大巷-措施巷-1201膠帶順槽-煤倉(cāng)。運(yùn)砰：地面（井下掘進(jìn)工作面）-副井-集中軌道大巷-西軌道大巷-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷-充填巷-迎頭充填。井下掘進(jìn)工作面-西軌道大巷-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷-充填巷-迎頭充填。2 、通風(fēng)系統(tǒng)1）通風(fēng)路線西軌道大巷局部通風(fēng)機(jī)充填巷輔助回風(fēng)巷措施巷風(fēng)井西軌道大巷局部通風(fēng)機(jī)聯(lián)絡(luò)巷輔助回風(fēng)巷充填巷聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)井2 ）通風(fēng)方式與供風(fēng)距離巷道掘進(jìn)均采用壓入式通風(fēng)。3）實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算I、按瓦斯涌出量計(jì)算：式中： Q 充填巷實(shí)際需

8、要的風(fēng)量，m3/min ；qCH 充填巷的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min ，取1m3/min ；k 充填巷的瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取。n、按二氧化碳涌出量計(jì)算：式中： Q 充填巷實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min ；qco 充填巷平均絕對(duì)二氧化碳涌出量，m3/min ，取 min ；k 充填巷因二氧化碳涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取。田、按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量：式中： Q 充填巷實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min ；n 充填巷同時(shí)工作的最多人數(shù)，取 20 人。IV、按最低風(fēng)速驗(yàn)算：式中：Q充填巷的最低風(fēng)量，m3/min ；vmin 按充填巷最低風(fēng)速s ；S充填巷的斷面積，取12m2oV、按有害氣體的濃度驗(yàn)

9、算：式中： 瓦斯絕對(duì)71出量，取1m3/min ；嗑一一充填巷實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min 。則%/Q 掘 1/300 1%按上述條件計(jì)算所需風(fēng)量最大值為300m3/min ，因此，經(jīng)過(guò)以上計(jì)算比較和各項(xiàng)驗(yàn)算，確定充填巷實(shí)際需要風(fēng)Q=300m3/min 即可滿足上述要求。校核計(jì)算依據(jù)的1m3/min絕對(duì)瓦斯涌出量為預(yù)測(cè)報(bào)告數(shù)值，因此確定局部通風(fēng)機(jī)選型2X55KW 額定吸風(fēng)量為 540-900m3/min。3、供電系統(tǒng)膠機(jī)變電所-西軌道大巷-充填巷-充填面迎頭。4、排水系統(tǒng)充填巷-回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷-聯(lián)絡(luò)巷-風(fēng)井底水倉(cāng)。5、照明系統(tǒng)工作地點(diǎn)安設(shè)節(jié)能照明燈，實(shí)現(xiàn)礦井照明。6、安全避險(xiǎn)系統(tǒng)根據(jù)國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步

10、加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知（國(guó)發(fā)201023 號(hào)）、煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范（實(shí)行）（安監(jiān)總煤裝【 2011 】 33 號(hào)要求，煤礦制定和實(shí)施生產(chǎn)技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)， 安裝礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、 井下人員定位系統(tǒng)、 井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)、礦井供水施救系統(tǒng)和礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱“六大系統(tǒng)”）等井下安全避險(xiǎn)技術(shù)裝備。1）監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測(cè)”，即檢測(cè)各種環(huán)境安全參數(shù)、設(shè)備工況參數(shù)、過(guò)程控制參數(shù)等； 二是 “控”即根據(jù)檢測(cè)參數(shù)去控制安全裝置、 報(bào)警裝置、 生產(chǎn)設(shè)備、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。 根據(jù) 中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) AQ1029-2007 煤礦安全監(jiān)控系

11、統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范要 求，安裝、規(guī)范傳感器的設(shè)置，布置工作面井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)工作面或工作面回風(fēng)口處瓦斯超限后切斷巷道內(nèi)全部非本安型電器設(shè)備的電源及掘進(jìn)工作面的風(fēng)、瓦電閉鎖開關(guān)。2）通信聯(lián)絡(luò)根據(jù)相關(guān)要求在巷道開口處及距掘進(jìn)工作面30 50 米范圍內(nèi)各安裝一部直通地面調(diào)度的生產(chǎn)電話， 工作面出現(xiàn)任何險(xiǎn)情， 遇險(xiǎn)人員可以及時(shí)通過(guò)此通信電話和礦調(diào)度室或區(qū)隊(duì)值班室取得聯(lián)系，匯報(bào)險(xiǎn)情，及時(shí)得到救援。通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)型號(hào)為KT173;無(wú)線通信系統(tǒng)型號(hào)為KT135;廣播系統(tǒng)型號(hào)為 KT193。3）人員定位系統(tǒng)采用 KJ351 無(wú)線讀卡機(jī)實(shí)現(xiàn)礦井人員定位， 在礦井各個(gè)人員出入井口、 重點(diǎn)區(qū)域出入口、 限制

12、區(qū)域等地點(diǎn)及巷道分支處均應(yīng)設(shè)置分站， 順巷幫吊掛人員定位系統(tǒng)的感應(yīng)器， 每一位工作人員必須按要求隨身攜帶人員識(shí)別卡。 工作人員遇到危險(xiǎn)時(shí)， 在讀卡器識(shí)別范圍內(nèi)， 可以及時(shí)通過(guò)識(shí)別卡上的報(bào)警功能給井上發(fā)出救援請(qǐng)求， 救援人員可以通過(guò)識(shí)別卡快速找到遇險(xiǎn)人員地點(diǎn)， 對(duì)遇險(xiǎn)人員進(jìn)行救援。4）礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)在地面副斜井井口附件設(shè)空壓機(jī)站， 站內(nèi)安裝配置了 2 臺(tái)螺桿空氣壓縮機(jī)， 每臺(tái)空壓機(jī)配套一臺(tái)儲(chǔ)氣罐， 隨空壓機(jī)配套控制設(shè)備， 帶超溫、 過(guò)壓等安全保護(hù)。 壓風(fēng)主管路沿副斜井敷設(shè)下井，將壓縮空氣送至井下，礦井的避災(zāi)路線上均敷設(shè)壓風(fēng)管路，壓風(fēng)管路上裝設(shè)壓風(fēng)自救裝置。5 ）礦井供水施救系統(tǒng)供水施救系統(tǒng)與井

13、下防塵消防系統(tǒng)合并設(shè)置，統(tǒng)中，井下主要運(yùn)輸大巷、采掘工作面每隔6）井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)要求規(guī)定，在距離主副斜井井底供水施救系統(tǒng)附設(shè)在井下防塵消防系50m 設(shè)一個(gè)支管和閥門，用于供水施救。900m 處施工永久避難硐室一個(gè)。永久避難硐室內(nèi)部安裝有專用的傳感器，可以對(duì)碉室內(nèi)的C0、C02、CH4 HS等有毒有害氣體以及空氣的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)礦井監(jiān)測(cè)監(jiān)控分站傳輸?shù)降孛鎽?yīng)急救援指揮中心。七、巷道充填1、在巷道矸石充填過(guò)程中，難以將自然堆積的矸石壓實(shí)，使得矸石塊體之間的空隙無(wú)法消除，密實(shí)度欠佳。因此，應(yīng)采取注漿措施提高松散矸石的密實(shí)性與整體性，使得充填體對(duì)兩幫具 有一定的擠壓作用， 增強(qiáng)充填體與煤

14、柱對(duì)上覆巖層的承載力， 此外， 實(shí)施注漿還可起到密閉充填體、防止其風(fēng)化腐蝕的作用。2、在對(duì)充填巷充填一段時(shí)間后（充填高度不得大于），需利用灌漿材料灌注，將松散的矸石凝聚成一個(gè)整體， 同時(shí)在一定的時(shí)間內(nèi)， 需部將上尚未充填的剩余空間充滿， 達(dá)到既可以支撐兩幫， 又可以支撐頂板的目的。 因此， 灌漿材料必須具有以下特點(diǎn)： 呈液體狀， 良好的流動(dòng)性；膠結(jié)性好、具有一定強(qiáng)度；具有一定的膨脹性。3、為了達(dá)到以上要求，結(jié)合我礦實(shí)際情況，選用膏體材料進(jìn)行充填，可以滿足充填巷充填需求。注漿材料主要物料組成為粉煤灰、膠體（水泥）、水。4、為了保證充填巷道矸石充填密實(shí)，在充填過(guò)程中應(yīng)做到：（ 1）在充填迎頭，應(yīng)邊充填邊灑水，有利于矸石堆集，而且可有效降低拋?lái)樊a(chǎn)生的大量粉塵。（ 2）為了防止充填前巷道變形的影響，應(yīng)堅(jiān)持快速掘進(jìn)、快速充填，減少空頂時(shí)間。5、 注漿方式：通過(guò)軌道將地面粉煤灰等材料裝車運(yùn)到井下， 在井下建立注漿站， 將粉煤灰、膠體（水泥）、水按照一定的灰水比配置好漿液，利用注漿泵加壓，沿巷道通過(guò)管路輸送到充填巷注漿地點(diǎn)。該充填巷道采用由里向外逐段充填，充填長(zhǎng)度為810ml當(dāng)以上階段工作完成后，在充填的末端砌筑充填墻，并預(yù)留充填水袋（消防水袋）和充填預(yù)留孔， 利用注漿泵進(jìn)行注漿密實(shí)充填。6、注漿設(shè)備：利用攪拌機(jī)、制漿泵與注漿泵配合，通過(guò)管道向