井下泵送矸石充填采煤技术在王河矿的应用

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1、井下泵送矸石充填采煤技术在王河矿的应用郭英杰（国投河南新能开发有限公司，河南郑州451191）摘要：针对王河煤矿面临的村庄压煤和提高开采上限等问题，结合目前充填技术及煤矿实际开采情况，引进了井下泵送矸石充填采煤技术。简介了该矿井的地质概况及充填系统、充填工艺等具体内用，并对其产生的经济、社会效益进行了分析。利用泵送设备通过管道把膏体充填材料有井下泵送至采煤工作面，及时充填采空区，达到矸石不升井，绿色开采。关键字：矸石充填；膏体；粉煤灰；井下1引言近年来，我国煤炭需求快速增长，导致开采速度加快，资源

2、枯竭矿井增加[1-2]。但同时，我国“三下”压煤及煤矸石排放问题严重[3-4]。因此，如何解决建筑物等下煤炭资源回收和矸石的井下处理问题已成为煤矿开采的重大技术难题。王河矿1968年投产，已开采40年，可采储量已十分有限，目前矿井产量稳定在45万t／a以上。工作面上方地表大部分区域为村庄下面，村庄内多数为居民小楼,王河矿存在着十分严重的村庄建筑物压煤问题。根据王河矿现有资源分布,煤矿采深已达800m左右，个别煤层仅剩少量煤柱可供开采,为了最大程度地开采利用煤炭资源和延长老矿井服务年限，所以急需要一

3、种高出采率不迁村绿色采煤技术。为此，本文以王河煤矿10903(西）工作面为试验地点，并提出了井下泵送矸石充填采煤的新技术，工作面采空区采用完全充填法处理,从而充分利用宝贵的煤炭资源,减少生产成本,降低采空区掘进率,提高经济和生产效益。2井下泵送矸石充填技术简介井下泵送矸石充填技术是将井下原生矸石经转载到卸载站后，经碎石机破碎后卸至矸石仓内，将破碎矸石料添加水和其它辅料，在搅拌机作用下充分搅拌成似膏体状，再经煤矿用混凝土泵通过管路充填到采空区。为了减小井下矸石对原煤质量的影响、运输的压力和提高以矸换

4、煤效率，特别是在当今强调环境保护，实现可持续发展之路，在井下分离矸石，向采空区充填不仅可以减少运输费用、地面堆积占地费用、地表塌陷、环境治理等费用，而且还减少对环境的污染。该技术的应用真正能帮助国内矿山企业走绿色开采、节能减排，可持续健康发展的道路[5]。特别适用于“三下一上”采煤、保水开采、坚硬顶板管理等。第6页共6页3系统膏体充填能力的确定系统膏体充填能力的确定要满足以下三个原则：①系统膏体充填能力要满足工作面煤炭生产能力的需要，提高生产经济效益；②不影响回采工作面安排正规作业循环；③最大程度

5、的利用充填设备能力。10903煤层工作面采用走向长壁后退式布置，高档炮采采煤工艺。工作面平均设计长度为210m，日采煤推进步距为2.4m，采高为1.09m。则每天可充填采空区容积：y=210×2.4×1.09=549.36m³，每天产量：549.36×1.60=878.976t(按原煤密度：1.60t／m³计)。年产量：878.976t/d×360d×0.95=30.06万t/a。因每天所需充填膏体549.36m³，选用泵送能力为50m³／h的ZJB/Bp-50型大流量注浆泵，每次系统膏体充填时间

6、为549.36÷50=10.98h，充填膏体凝固达到标准硬度所需时间为8h。则在不考虑安装挡矸竹笆塑料带、垒矸石隔离墙的前提下，每班充填循环所用总时间为8+10.98=18.98h。4工作面基本条件该矿为鹤煤集团的整合煤矿，设计生产能力45万t/a，开采一1煤，立井单水平下山开拓，走向长臂采煤法。10903（西）工作面井下位置位于我矿109（西）采区东翼上部部，标高在-41.7m～-85m之间。该工作面走向长550m,倾向宽平均170m，回采面积96250㎡，该工作面东部为10902工作面，上部为

7、10901（西）工作面﹙已回采﹚，西部以109（西）采区轨道下山为界，北部为10905（西）上顺槽。地面对应位置位于刘河镇刘河村南沟，地形属丘陵阶地，标高在+205.7m～+224.8m之间，该工作面煤层距地面垂深247.47m～309.8m。10903（西）工作面开采石炭系太原群一1煤层，该煤层赋存稳定，为黑色块状，以亮煤为主，煤层中间均匀含0.05～0.1m夹矸一层，但上顺槽24#至33#之间范围内，夹矸厚度自0.2--1.0m不等，但未涉及下顺槽。煤层产状为：走向N105°E，倾向N15°E

8、，倾角12°～14°，煤层厚度平均1.09m。10903工作面煤层直接顶板为石灰岩，呈灰色及灰黑色厚层状，厚度平均10.4m，富含蜓科及海百合化石、燧石结核，坚硬，局部裂隙较为发育。直接底板为本溪组铝土泥岩，平均厚度9.18m,上部为浅灰色豆状及块状铝土泥岩，下部为浅灰色，含黄铁矿两层，顶部为0.3m厚炭质泥岩。老底为奥陶系石灰岩，厚度约130m，灰色、黄灰色及深灰色，上部为泥质灰岩，含泥质条带，具溶蚀现象，夹方解石脉。5现场操作第6页共6页5.1主要充填设备及其技术参数（1）破碎