急傾斜煤層采后矸石充填技術應用

曹相證，高 峰，張迎新

（1.七臺河精煤（集團）公司向陽煤礦，黑龍江 七臺河154600；2.黑龍江科技學院安全工程學院，黑龍江 哈爾濱150027）

向陽煤礦十一井開采的67上＃煤層，屬急傾斜煤層，煤層平均厚度1.5m，傾角55°，煤種為JM（主焦煤），采煤工藝為爆破采煤，采后頂板管理方法為自由垮落，下巷沿空留巷。回采完畢后，由于采后無有效支撐，造成下巷煤垛應力集中，發生片落，留巷效果差。

進入2013年，隨著全井開拓工程量的加大，矸石量明顯增多，既增加了井口的提升系統壓力，也使井口的電費、排矸費用激增。

針對上述兩個實際生產問題，井口采用采后矸石充填的方法，有效解決了67上＃煤層沿空留巷及矸石提升對運輸系統影響的問題，取得了良好的安全生產及經濟效益。

1 矸石充填地點及充填路線、方法簡介

1.1 矸石充填工作面及地點簡介

向陽煤礦十一井67上右七片采煤工作面上巷為67上右六片，下巷為67上右七片（沿空留巷巷道），工作面傾斜長64m，采煤工作面走向長度為240m，面積15360m2；67上右七片采煤工作面2013年1月中旬回采完畢。采后去除倉間及上、下巷保護煤柱，可用于矸石充填面積10000 m2，空間體積15000m3。

矸石充填翻矸地點為67上右七片采煤工作面上巷67上右六片，由67上右六片巷道外部向內部逐步充填，用側翻式1t礦車通過上巷煤垛立眼向采后翻矸石充填。

1.2 矸石產出地點

井口現有2個全巖掘進工作面，分別為七片后石門工作面 、八片副井下山工作面。

1.3 矸石充填路線

七片后石門向翻矸地點運輸路線：七片后石門工作面→七片車場→主井→六片車場→六片石門→67上右六片翻矸地點。

八片副井下山向翻矸地點運輸路線：八片副井下山工作面→副井→六片副井聯絡巷→六片石門→67上右六片翻矸地點（見圖1）。

圖1 矸石運輸路線示意

1.4 翻矸方法簡介

矸石充填翻矸地點為67上右七片采煤工作面上巷67上右六片，由67上右六片巷道外部向內部逐步充填，用側翻式1t礦車，通過上巷煤垛立眼向采后翻矸石充填。

2 矸石充填地點設計及充填作業步驟、充填效果

2.1 翻矸口設計

布置翻矸口前，首先對67上右六片巷道支護進行加固，保證支護安全可靠；對下巷翻矸煤倉的倉口進行加固，采用錨索交叉打設加固，保證倉口牢固，防止翻矸過程中下巷倉口發生跑倉。

翻矸口采用原有67上右七片采煤工作面與上巷67上右六片貫通立眼，采用礦用工字鋼焊接成長度為2m，寬度為1.5m的防人員墜落倉口護欄，頂板側打設2根1.6m左旋樹脂錨桿，用于固定護欄。

在67上右六片翻矸口上部鎖煤幫錨索上安設兩套安全帶，在工人翻矸作業時系在腰上，防止人員翻矸過程中意外滑入翻矸倉。

67上右七片采煤工作面與上巷67上右六片貫通立眼如發生片落，在立眼兩側打設木柱，木柱間距0.2m，上部用鐵釘釘上木板，保持翻矸口寬度不超過1.4m。

在翻矸口上方設置噴霧頭，翻矸過程中將其打開，起到防塵、防止翻矸產生火花作用；在翻矸口回風側設置監測探頭，隨時檢測瓦斯，防止瓦斯超限。

當矸石將煤倉充滿，向內依照上述步驟重新裝設翻矸口（見圖2）。

圖2 翻矸口示意

2.2 矸石運輸及翻矸步驟

在平巷矸石運輸過程中，采用2.5t礦用蓄電池電瓶車牽引串車運輸，將矸石運至翻矸處，采用人力翻車。

翻矸的具體步驟為：

（1）將礦車摘鉤，推至翻矸口處，對準翻矸口。

（2）2名翻矸人員系上安全帶，開啟噴霧。

（3）將1t側翻式礦車翻入翻矸口。

（4）將翻完礦車向前推至翻矸口前。

（5）重復上述作業順序，直至一列車翻完，用電瓶車將空車串車拉出，送至六片車場（見圖3）。

圖3 采后矸石填充作業示意

2.3 充填效果

67上＃右七片采煤采用沿空留巷技術布置采煤工作面。與67上＃左七片已回采完畢巷道對比，67上＃左七片巷道已經發生冒落，而采用矸石充填技術的67上＃右七片沿空留巷巷道完好（表1）。

表1 67上＃右七片巷道狀態與67上＃左七片巷道狀態對比

采用采后矸石充填技術后，67上＃右七片巷道留巷效果理想，在開拓下一個片盤時，用其作為回風上巷，可有效保證生產正常接續，并可有效降低巷修成本。

3 采后矸石充填與原有生產方法對比優勢

3.1 有效降低生產成本，提高經濟效益

按原有生產方式將矸石升井，根據現有數據計算，以67上＃右七片采煤工作面為例：

其可充填15000m3矸石，按現有井口提升能力，每立方米矸石升井需要電費20元，如將15000m3升井，需要20元×15000m3＝300000元。

矸石在地面需要采用汽車進行外運，每立方米矸石外運及場地費需要5元，共需15000m3×5元＝75000元。

采用井下采后矸石充填后，可直接節約生產成本375000元。

3.2 提高沿空留巷質量，節約巷修成本

67上

＃右七片采用采后矸石充填后，可有效節約巷修成本，根據67上＃煤層支護形式相同巷道巷修平均每米150元計算，預計可節約巷修成本：240m×150元／m＝36000元。

3.3 減少環境污染

矸石升井，集中堆放需要場地，同時由于矸石中含有化學元素，當雨水沖刷時，造成水體污染；矸石堆放量大后，隨時間推移，極易發生自然現象，產生有毒有害氣體，污染空氣，自燃的矸石堆，在暴雨天氣下，存在爆炸危險。

采用采后矸石充填技術后，矸石不升井，可以避免矸石堆放占用土地及對周邊的水體、空氣污染。

4 結語

1）急傾斜煤層采后矸石充填，有效解決了我井實際生產運輸及采煤工作面的沿空留巷問題，對促進井口的安全生產工作，起到有效促進作用。

2）急傾斜煤層采后矸石充填降低了井口的生產成本，為井口取得直接的經濟效益，其具有科學性、合理性，在我井實際生產中發揮了作用。

3）在煤炭行業不景氣的大環境下，降低生產成本與集團公司提出的“節支降成”總體工作思想相契合，具有積極的政治意義。

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