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，北部為果園，地面無其他建筑物。二、目前礦井矸石處理方法 工作面矸石通過裝巖機裝入礦車，經調度絞車提升或下放至大巷車場，再利用電機車將礦車拉運至副斜井井底，由地面絞車將矸石車提升至地面，經翻矸機翻到地面。 三、矸石井下充填方案 參照其他礦井矸石井下充填的經驗，結合我礦的實際情況，確定了先在西軌道大巷處沿2#煤層掘進充填巷道，其他作業(yè)地點及地面產生的矸石向充填巷進行充填。 四、系統(tǒng)布置 在充填巷內安設翻矸機、刮板輸送機和皮帶輸送機，解決矸石充填問題

2、，即將1T礦車放入翻矸機，經翻矸機翻入刮板輸送機，最后經皮帶輸送機輸送至充填處。 為了更經濟、更方便，現(xiàn)有兩個方案，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90m后，改向以70°方位角沿煤層頂板掘進303m與措施巷貫通，形成通風系統(tǒng)，然后從回風聯(lián)絡巷以330°方位角沿煤層頂板掘進90m與西軌道大巷貫通，形成1#充填巷，貫通后立即對1#充填巷進行密閉，采用跳掘的方式進行掘進。順序為1#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34m煤

3、柱開掘第二條巷道，同時充填第一條巷道；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1.8計算，高度按2.5m計算），這樣合計可充填矸石=1620×11=17820m3矸石。掘進每米煤量18.68t，合計掘進煤量25834.4t。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：1、 掘進過程中可以保證隔離煤柱的安全穩(wěn)定，能確保相鄰掘進空間之間距離較大，減小煤

4、柱集中應力影響。2、掘進作業(yè)空間與充填作業(yè)空間相距較遠，兩作業(yè)互不影響。缺點：1、 在掘送回風聯(lián)絡巷時，污風與西軌道大巷的新鮮風流混合進入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)絡巷按160°方位角沿煤層頂板掘進46m后，改向以250°方位角沿煤層頂板掘進240m后，改向330°方位角沿煤層頂板掘進111m與西軌道大巷貫通，形成通風系統(tǒng)。退回30m以70°方位角沿煤層頂板掘進200m形成1#充填巷，改向以160°方位角沿煤層頂板掘進76m后與回風聯(lián)絡巷貫通。然后按順序進行掘進：2#充填巷3#充填巷4#充填巷。

5、兩條充填巷的煤柱相隔15m，開掘第二條巷道，同時充填第一條巷道。該方案共有充填巷4條，每條充填巷可充填3600m3矸石（矸石膨脹系數(shù)按1.8計算，高度按2.5m計算），這樣合計可充填矸石=3600×4=14400m3矸石。掘進每米煤量18.68t，合計掘進煤量23779.64t。優(yōu)點：1、 可以保證西軌道大巷的安全穩(wěn)定。經研究決定，優(yōu)先選擇第二種方案。五、充填巷掘進及支護方案和參數(shù)設計1、充填巷掘進施工工藝：采用綜掘（炮掘）的方式，掘進機后部搭接皮帶、刮板輸送機將煤炭運出。2、所有充填巷道必須堅持“有掘必探，先探后掘”的原則，進行超前鉆探，確認安全后，方可掘進。須備足排水設備和備用排

6、水設備，加強排水。3、錨桿布置：巷道頂板選用18×1800mm的螺紋鋼錨桿，共5根，間距900mm，排距1000mm，兩側錨桿距煤幫300mm。巷道兩幫選用18×1800mm的螺紋鋼錨桿，每幫3根，間距800mm，排距1000mm（底板往上1.2m不進行支護，如遇地質構造或壓力顯現(xiàn)對兩幫巷道造成影響的，根據實際情況對該處進行錨網支護）。錨固劑采用Z2360或MSK2360一卷。4、錨索采用直徑為17.8mm×5500mm的鋼鉸線，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5×1m的菱形網進行鋪設，網與網搭接100

7、mm，隔孔用14#鐵絲雙股扭結兩圈半以上。6、在地質破碎帶等特殊條件下，巷道支護參數(shù)必須改變。如減小排距；改用錨索支護；減小斷面；在幫部采用錨索加強支護；必要時，應考慮注漿加固圍巖的方法。六、主要生產系統(tǒng)1、 運輸系統(tǒng)運煤：充填巷掘進面充填巷1#貫眼1201膠帶順槽煤倉。 充填巷掘進面充填巷回風聯(lián)絡巷聯(lián)絡巷西軌道大巷措施巷1201膠帶順槽煤倉。運矸：地面（井下掘進工作面）副井集中軌道大巷西軌道大巷回風聯(lián)絡巷充填巷迎頭充填。 井下掘進工作面西軌道大巷回風聯(lián)絡巷充填巷迎頭充填。 2、通風系統(tǒng)1）通風路線西軌道大巷局部通風機充填巷輔助回風巷措施巷風井西軌道大巷局部通風機聯(lián)絡巷輔助回風巷充填巷聯(lián)絡巷風

8、井2）通風方式與供風距離巷道掘進均采用壓入式通風。3）實際需要風量計算、按瓦斯涌出量計算：式中：充填巷實際需要的風量，m3/min；充填巷的瓦斯絕對涌出量，m3/min，取1m3/min；充填巷的瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取1.8。、按二氧化碳涌出量計算：式中：充填巷實際需要風量，m3/min；充填巷平均絕對二氧化碳涌出量，m3/min，取0.04m3/min；充填巷因二氧化碳涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取0.02。、按人數(shù)計算實際需要風量：式中：充填巷實際需要風量，m3/min；充填巷同時工作的最多人數(shù)，取20人。、按最低風速驗算：式中：Q充填巷的最低風量，m3/min；按充填巷最低風速0

9、.25m/s；S充填巷的斷面積，取12m2。、按有害氣體的濃度驗算：式中：瓦斯絕對涌出量，取1m3/min；充填巷實際需要風量，m3/min。則按上述條件計算所需風量最大值為300m3/min，因此，經過以上計算比較和各項驗算，確定充填巷實際需要風Q=300m3/min即可滿足上述要求。校核計算依據的1m3/min絕對瓦斯涌出量為預測報告數(shù)值，因此確定局部通風機選型FBDNO8.0/2×55KW，額定吸風量為540-900m3/min。3、供電系統(tǒng)膠機變電所西軌道大巷充填巷充填面迎頭。4、排水系統(tǒng)充填巷回風聯(lián)絡巷聯(lián)絡巷風井底水倉。5、照明系統(tǒng)工作地點安設節(jié)能照明燈，實現(xiàn)礦井照明。6、

10、安全避險系統(tǒng)根據國務院關于進一步加強企業(yè)安全生產工作的通知（國發(fā)201023號）、煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”建設完善基本規(guī)范（實行）（安監(jiān)總煤裝【2011】33號要求，煤礦制定和實施生產技術裝備標準，安裝礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、井下緊急避險系統(tǒng)、礦井壓風自救系統(tǒng)、礦井供水施救系統(tǒng)和礦井通信聯(lián)絡系統(tǒng)（簡稱“六大系統(tǒng)”）等井下安全避險技術裝備。1）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的功能一是“測”，即檢測各種環(huán)境安全參數(shù)、設備工況參數(shù)、過程控制參數(shù)等；二是“控”，即根據檢測參數(shù)去控制安全裝置、報警裝置、生產設備、執(zhí)行機構等。根據中華人民共和國安全生產行業(yè)標準AQ1029-2007煤礦安全監(jiān)控系

11、統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范要求，安裝、規(guī)范傳感器的設置，布置工作面井下監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，當工作面或工作面回風口處瓦斯超限后切斷巷道內全部非本安型電器設備的電源及掘進工作面的風、瓦電閉鎖開關。2）通信聯(lián)絡根據相關要求在巷道開口處及距掘進工作面3050米范圍內各安裝一部直通地面調度的生產電話，工作面出現(xiàn)任何險情，遇險人員可以及時通過此通信電話和礦調度室或區(qū)隊值班室取得聯(lián)系，匯報險情，及時得到救援。通信聯(lián)絡系統(tǒng)型號為KT173；無線通信系統(tǒng)型號為KT135；廣播系統(tǒng)型號為KT193。3）人員定位系統(tǒng)采用KJ351無線讀卡機實現(xiàn)礦井人員定位，在礦井各個人員出入井口、重點區(qū)域出入口、限制區(qū)域等地點及巷道分支處

12、均應設置分站，順巷幫吊掛人員定位系統(tǒng)的感應器，每一位工作人員必須按要求隨身攜帶人員識別卡。工作人員遇到危險時，在讀卡器識別范圍內，可以及時通過識別卡上的報警功能給井上發(fā)出救援請求，救援人員可以通過識別卡快速找到遇險人員地點，對遇險人員進行救援。4）礦井壓風自救系統(tǒng)在地面副斜井井口附件設空壓機站，站內安裝配置了2臺螺桿空氣壓縮機，每臺空壓機配套一臺儲氣罐，隨空壓機配套控制設備，帶超溫、過壓等安全保護。壓風主管路沿副斜井敷設下井，將壓縮空氣送至井下，礦井的避災路線上均敷設壓風管路，壓風管路上裝設壓風自救裝置。5）礦井供水施救系統(tǒng)供水施救系統(tǒng)與井下防塵消防系統(tǒng)合并設置，供水施救系統(tǒng)附設在井下防塵消防

13、系統(tǒng)中，井下主要運輸大巷、采掘工作面每隔50m設一個支管和閥門，用于供水施救。6）井下緊急避險系統(tǒng)根據相關要求規(guī)定，在距離主副斜井井底900m處施工永久避難硐室一個。永久避難硐室內部安裝有專用的傳感器，可以對硐室內的C0、C02、CH4、HS等有毒有害氣體以及空氣的溫度實時監(jiān)測，并通過礦井監(jiān)測監(jiān)控分站傳輸?shù)降孛鎽本仍笓]中心。 七、巷道充填1、在巷道矸石充填過程中，難以將自然堆積的矸石壓實，使得矸石塊體之間的空隙無法消除，密實度欠佳。因此，應采取注漿措施提高松散矸石的密實性與整體性，使得充填體對兩幫具有一定的擠壓作用，增強充填體與煤柱對上覆巖層的承載力，此外，實施注漿還可起到密閉充填體、防止

14、其風化腐蝕的作用。2、在對充填巷充填一段時間后（充填高度不得大于2.5m），需利用灌漿材料灌注，將松散的矸石凝聚成一個整體，同時在一定的時間內，需部將上尚未充填的剩余空間充滿，達到既可以支撐兩幫，又可以支撐頂板的目的。因此，灌漿材料必須具有以下特點：呈液體狀，良好的流動性；膠結性好、具有一定強度；具有一定的膨脹性。3、為了達到以上要求，結合我礦實際情況，選用膏體材料進行充填，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，在充填過程中應做到：（1）在充填迎頭，應邊充填邊灑水，有利于矸石堆集，而且可有效降低拋矸產生的大量粉塵。（2）為了防止充填前巷道變形的影響，應堅持快速掘進、快速充填，減少空頂時間。5、注漿方式：通過軌道將地面粉煤灰等材料裝車運到井下，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，沿巷道通過管路輸送到充填巷注漿地點。該充填巷道采用由里向外逐段充填，充填長度為810m。當以上階段工作完成后，在充填的末端砌筑充填墻，并預留充填水袋（消防水袋）和充填預留孔，利用注漿泵進行注漿密實充填。6、注漿設備：利用攪拌機、制漿泵與注漿泵配合，通過管道向采空區(qū)輸送。