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)，解決矸石充填問(wèn)題

2、，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(kāi)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(kāi)掘第一條巷道，相隔34m煤

3、柱開(kāi)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1.8計(jì)算，高度按2.5m計(jì)算），這樣合計(jì)可充填矸石=1620×11=17820m3矸石。掘進(jìn)每米煤量18.68t，合計(jì)掘進(jìn)煤量25834.4t。充填順序示意圖如圖所示。（1）開(kāi)掘第一條巷道（寬4m） 2）相隔34m煤柱開(kāi)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

4、柱集中應(yīng)力影響。2、掘進(jìn)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(kāi)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。

5、兩條充填巷的煤柱相隔15m，開(kāi)掘第二條巷道，同時(shí)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(jì)算，高度按2.5m計(jì)算），這樣合計(jì)可充填矸石=3600×4=14400m3矸石。掘進(jìn)每米煤量18.68t，合計(jì)掘進(jìn)煤量23779.64t。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

6、水設(shè)備，加強(qiáng)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(cè)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(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(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)，網(wǎng)與網(wǎng)搭接100

7、mm，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)矸：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)

8、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、按瓦斯涌出量計(jì)算：式中：充填巷實(shí)際需要的風(fēng)量，m3/min；充填巷的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min，取1m3/min；充填巷的瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，取1.8。、按二氧化碳涌出量計(jì)算：式中：充填巷實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；充填巷平均絕對(duì)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(fēng)量系數(shù)，取0.02。、按人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量：式中：充填巷實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min；充填巷同時(shí)工作的最多人數(shù)，取20人。、按最低風(fēng)速驗(yàn)算：式中：Q充填巷的最低風(fēng)量，m3/min；按充填巷最低風(fēng)速0

9、.25m/s；S充填巷的斷面積，取12m2。、按有害氣體的濃度驗(yàn)算：式中：瓦斯絕對(duì)涌出量，取1m3/min；充填巷實(shí)際需要風(fēng)量，m3/min。則按上述條件計(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FBDNO8.0/2×55KW，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、

10、安全避險(xiǎn)系統(tǒng)根據(jù)國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(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(kāi)關(guān)。2）通信聯(lián)絡(luò)根據(jù)相關(guān)要求在巷道開(kāi)口處及距掘進(jìn)工作面3050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、限制區(qū)域等地點(diǎn)及巷道分支處

12、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)與井下防塵消防系統(tǒng)合并設(shè)置，供水施救系統(tǒng)附設(shè)在井下防塵消防

13、系統(tǒng)中，井下主要運(yùn)輸大巷、采掘工作面每隔50m設(shè)一個(gè)支管和閥門(mén)，用于供水施救。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)硐室內(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

14、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2.5m），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810m。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)管道向采空區(qū)輸送。