1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。矸石充填绿色开采技术研究学校: 山东科技大学班级: 采矿工程 08 级姓名 : 刘孟资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。摘 要岱庄煤矿为了解决井下矸石处理、 ”三下”压煤的合理开采、 建下条采保护煤柱的二次回收问题 , 在条采煤柱中掘充填巷 , 采用井下矸石进行充填。 经过矸石井下充填处理 , 减少了矸石山的占地及对环境的污染 , 提高了矿井资源的采出率 , 实现了绿色开采 , 取得了良好的经济和社会效益。关键词 :矸石充填、保护煤柱、开采技术AbstractDai underground coal min
2、e waste rock in order to solve handling,threeunder therationalexploitationof coal,builtunder the articleto protectthe second pillarof the recoveryin the column of coal-de-sacbe fillingroadway, the use of mine waste rock for filling.Fillingthroughtheundergrounddisposalofwaste,reducingtheareaofWaste a
3、ndenvironmental pollution, increased mine recovery rate of resources toachieve a green mining, and achieved good economic and social benefits.Key words: waste filling to protect the coal pillar, mining technology资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1 矸石充填绿色开采实施背景矸石充填开采就是利用矸石将采空区充满 , 支撑围岩 , 减少围岩垮落和变形的一种采煤方
4、法。 从理论上来说 , 充填开采是解决煤矿开采环境问题的理想途径 , 矿山充填技术是为了满足采矿工业的需要发展起来的。 充填开采技术在金属矿山应用较多 , 技术相对成熟 , 中国金属矿山用充填法开采的比例已经超过50%。世界上首次煤矿采空区充填是 1864 年在美国宾夕法尼亚州的一个煤矿区进行的 , 当时是为了保护一座教堂的基础。 矿山充填虽然已达数百年的历史 , 但在矿山充填方面取得较大的进展 , 在国外是近 60 年以来 , 而在中国则是近 40 年。采空区是井下的最大空间 , 在采空区直接处理掉井下产生的矸石 , 采用矸石充填技术 , 是当前来说最合理的解决方法。 矸石回填采空区 , 不
5、但能够实现矸石回填不上井 , 不占地 , 避免环境污染 , 降低运输费用 , 而且经过井下的合理处理 , 充填的矸石也可做为地下结构支撑体支承上覆围岩 , 减小矿山压力 , 减少地表下沉量 , 起到保护地表建筑的目的 , 同时能够大幅度解放煤炭储量 , 有利于安全生产 , 具有显著的经济效益和社会效益。 同时 , 无煤柱护巷技术对于提高煤炭资源的回收率、 改进巷道维护、 降低巷道掘进率、消除因留煤柱和丢煤而引起的井下灾害有明显效果。岱庄煤矿作为一座现代化新建矿井 , 由于井田内村庄、 公路、 企业及工业广场大量压煤 , 特别是近几年 , 随着市区北扩、 新修 327 国道、 任城新区等城区压煤
6、的增多 , 导致矿井资源及接续紧张的局面 ; 加之太原组 16 与 17 煤层 ( 薄煤层 ) 的开拓 , 导致矸石产量不断增多 , 随着国家环境保护力度的加大 , 日益增多的矸石侵占大量耕地 , 也污染着城区环境。(1) 井下矸石的处理问题日趋严重 岱庄煤矿随着开采深度的加大 , 矿井开拓工程量越来越大 , 特别是对太原组 16 与 17 煤层 ( 薄煤层 ) 的开拓 , 导致矸石产量不断增多 , 辅助运输也出现了一定程度的紧张 , 井下矸石处理的问题日愈资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。严重。(2) ”三下”压煤问题严重 岱庄井田内共有 78 个自然村 , 村庄
7、和工厂等各种建 ( 构) 筑物密集 , ”三下”压煤十分突出 , 村庄压煤的可采储量约占矿井可采储量的 80%。截止到 底, 全矿井地质总储量 337.74Mt, 能利用工业储量231.73Mt, 可采储量 99.34Mt; 而在”三下”压煤量中 , 地质储量约 320.34Mt, 可采储量约 93.38Mt, 占全矿可采储量的 94%以上。特别是南部采区 , 近几年来济宁市城区扩展速度快 , 城区压煤增多 , 济宁市区北扩压覆储量 53.28Mt, 新修建的 327 国道压覆储量 15.99Mt, 济宁市任城新区压覆 8.0Mt 。岱庄煤矿可布置正规工作面的储量迅速减少 , 这不但会给国家造
8、成极大的资源浪费 , 同时缩小了矿井的服务年限 , 给矿井带来新的就业压力等问题。(3) 条带开采留设煤柱资源的回收自矿井投产开始就针对村下压煤采用条带开采,但采出率一般不超过45%: 1300采区 -315西部区域采40m,留60m煤柱 , -410区域采50m,留 50m煤柱 ; 2300采区采50 70m,留 60 70m煤柱 ;5300 采区采 60m, 留 70m煤柱。因此 , 如何处理井下矸石、 ”三下”压煤的合理开采、 建下条采保护煤柱二次回收的问题 , 已成为影响岱庄煤矿持续发展的重大技术难题。 岱庄煤矿为寻求新的适应本矿条件的、 经济、 实用的特殊开采技术措施 , 在不搬迁、
9、 少赔偿的前提下尽可能多地、 高效地采出煤炭资源。确定矸石井下处理绿色开采的总体思路是 : 在条采煤柱中掘充填巷 , 采用井下矸石进行充填 , 经过一些必要的技术措施 , 保证煤柱的弹性核区在一定的范围之内 , 实现在将地表变形控制在国家规定的 I 级变形范围的前提下 , 采出部分煤柱 , 而对建筑物影响轻微。这样一方面能够处理井下矸石 , 减少其占地、对环境的污染 , 缓解辅助运输紧张的局面 ; 另一方面也能够提高矿井的资源采出率。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2 矸石井下充填置换开采系统设计矸石井下充填系统包括充填上部车场、矸石仓、充填胶带巷、充填巷及其它辅
10、助巷道等。上部车场运输岩巷迎头掘进的矸石装车后经轨道大巷进入上部车场,由推车机将矿车推入翻车机中,将矸石倒入矸石仓。接给料至胶带机上 ,粒级 300mm的矸石经破碎破碎给料矸石仓中粒级300mm的矸石直区环境。机破碎到 100mm粒径 ,再给料至胶带机上。胶带机运输由可伸缩胶带机将矸石运送到采空充填巷迎头,装入抛矸充填输送机。抛填矸石直接运至抛矸充填输送机抛射部进行抛射充填。调整抛矸充填输送机 ,使之左右上下摆动 ,使整个巷道断面均匀受料。3 矸石井下充填置换开采技术试验岱庄煤矿经过充分论证 , 决定在 -315m 水平 130 采区西部 1321 至 1331 工作面间的条带保护煤柱进行矸石
11、井下充填置换开采技术试验。3.1试验区域的采矿技术条件及开采情况该区域处于姜庄、 姜庄小学、 邑营的下方 , 地面建筑物密集 , 多为民房。区域所采煤层为下二迭统山西组 3 上煤 , 一般含夹矸 03 层, 属结构较简单煤层。该范围内煤层赋存稳定 ; 煤厚 2.304.33m, 平均厚度 2.88m。直接顶为粉砂岩 , 平均厚度 7.5m; 基本顶为中砂岩 , 平均厚度 7.1m; 直接底为粉砂岩 , 平均厚度 1.68m; 老底为粗粒砂岩 , 平均厚度 2.73m。该区是建筑物下条带开采 , 设计的采宽、 留宽等见表 1。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表 1不
12、同采宽和留宽时煤柱强度与宽高比计算条带面采宽 /m柱宽 /m采长 /m煤柱载荷柱可承受载安全系柱宽高/kN m-1荷 /kNm-1数比132510791454663724652.532.15407765132460789166672052652.218.300746132460769166672052652.218.500746132460689166672052652.218.700746132460629166672052652.218.906746133456758786671900652.117.1067653.2充填巷位置的确定及断面参数( 1) 充填巷位置的确定及掘、 充顺序 经过
13、理论计算与地表变形预计 , 矸石充填巷集中布置在各条采煤柱中央。 矸石充填巷的数目为 25 条; 其中 , 各矸石充填巷的宽为 4.0m ( 巷高与煤层厚度等同 ), 巷间煤柱宽为 4.0m。采用跳采方式 , 各条带煤柱内初期先掘 12 条充填巷 , 并随后进行充填 , 各条带煤柱初期掘充结束后 , 根据地表变形的监测情况 , 可考虑进行二期的置换开采 , 充填巷尽量快速掘进 , 掘后即充。 130 采区西部条采煤柱内充填巷编号见表 2。据表 2, 并结合岱庄煤矿的条带开采经验和理论分析 , 为使开采后地表变形得到有效控制 , 确定 1300 采区矸石置换开采回收部分煤柱时 , 应采用跳采方式 , 基本顺序如下 :表2130 采区西部条带煤柱部分置换开采的掘充巷道参数序号煤柱名煤柱宽度/m充填巷数目/个充填巷编号煤柱宽度/m称北侧南侧11321104521-1, 21-2, 21-3, 21-4,343421-5
