錢(qián)營(yíng)孜煤礦1.5Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖.zip

錢(qián)營(yíng)孜煤礦1.5Mta新井設(shè)計(jì)含5張CAD圖.zip,錢(qián)營(yíng)孜,煤礦,1.5,Mta,設(shè)計(jì),CAD 綜采工作面矸石充填技術(shù)初探摘要：充填采煤法師利用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該方法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn)，改善采場(chǎng)合巷道維護(hù)狀況，有效減少地表下沉和變形，提高采出率，保護(hù)地表建筑物、構(gòu)筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。按向采空區(qū)輸送充填材料的動(dòng)力不同，充填采煤法分水利充填、機(jī)械充填、自溜充填和風(fēng)力充填。我國(guó)早在20世紀(jì)初就開(kāi)始應(yīng)用水砂充填采煤法，1957年得產(chǎn)量達(dá)到總產(chǎn)量的15.6%，目前水砂充填技術(shù)十分成熟。由于回采工序多，工藝復(fù)雜，充填系統(tǒng)投資大，噸煤充填成本提高等原因，20世紀(jì)70年代以后，應(yīng)用的規(guī)模逐漸減小，目前通過(guò)充填方法開(kāi)采額產(chǎn)量已明顯下降。自溜充填只適用于急傾斜煤層開(kāi)采。我國(guó)北票臺(tái)吉礦，淮南孔集礦、四川中梁山礦曾有過(guò)應(yīng)用，其共同特點(diǎn)是用礦車(chē)將矸石運(yùn)至工作面回風(fēng)平巷，并在工作面后方將矸石拋入采空區(qū)。該充填采煤法由于工序多，工效低，目前已少用。機(jī)械矸石充填對(duì)充填材料要求不嚴(yán)格，使用設(shè)備也較少，近年來(lái)在我國(guó)山東礦區(qū)有相當(dāng)多的發(fā)展，并有推廣的趨勢(shì)。充填采煤法可用的充填材料較多，有河沙、矸石、煤粉灰、廢油母頁(yè)巖等。由于充填材料耗量大，成本相差較多，又直接影響輸送費(fèi)用，是決定充填成本的重要因素。充填材料選擇的原則是：數(shù)量和質(zhì)量基本上能滿(mǎn)足充填方法的要求，且價(jià)格低廉，便于輸送，有利于安全和當(dāng)?shù)丨h(huán)境。1引言“以矸換煤”備受矚目 ,源于其具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)針對(duì)性和迫切的應(yīng)用要求。國(guó)土資源部的資料顯示 ,我國(guó)每采萬(wàn)噸煤沉陷土地面積達(dá)四五畝 ,過(guò)去 50 a 因采礦沉陷的土地達(dá) 950 萬(wàn)畝 ,引起的水土流失、土地荒漠化等多種災(zāi)害現(xiàn)象十分嚴(yán)重 ,引發(fā)的農(nóng)民失地現(xiàn)象十分復(fù)雜;今后一個(gè)時(shí)期 ,我國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)集中度將進(jìn)一步提高 ,土地塌陷問(wèn)題更為突出。資料還顯示 ,我國(guó)矸石積存量已達(dá) 415 Gt ,每年新增矸石0125 Gt ,占地超過(guò)15000公頃 ,約有130多座矸石山常年自燃 ,侵占土地 ,污染環(huán)境 ,且每年排放的污染物 ,正以數(shù)億噸的速度遞增。顯然 , “以矸換煤”解決了傳統(tǒng)開(kāi)采工藝造成的生態(tài)與環(huán)境破壞問(wèn)題 ,實(shí)現(xiàn)了資源開(kāi)發(fā)利用最優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境影響最小化 ,值得推崇。但推廣實(shí)施“以矸換煤”是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的任務(wù) ,不可能一蹴而就。國(guó)家政策支持是保障 ,煤企作為是關(guān)鍵。煤企要走上綠色開(kāi)采新路 ,須解決好“想不想干”和“怎樣干”的問(wèn)題 ,應(yīng)在以下兩個(gè)方面有所突破。觀念是行動(dòng)的先導(dǎo)。長(zhǎng)期以來(lái) ,煤炭開(kāi)采主要以保證安全、提高回收率、高產(chǎn)高效為目標(biāo) ,而忽視了大規(guī)模開(kāi)采對(duì)耕地、環(huán)境的破壞?！耙皂窊Q煤”是對(duì)傳統(tǒng)開(kāi)采模式的挑戰(zhàn) ,必然與一些老觀念、老做法產(chǎn)生沖突。特別在當(dāng)前 ,煤炭?jī)r(jià)格節(jié)節(jié)攀升 ,煤炭企業(yè)效益普遍較好 ,易讓一些人滿(mǎn)足于現(xiàn)狀。如果沉迷于慣性思維 ,陶醉于現(xiàn)有效益 ,新礦就不會(huì)有“以矸換煤”。資源開(kāi)發(fā)必須與環(huán)境協(xié)調(diào) ,這是采礦者的責(zé)任。推廣“以矸換煤” ,迫切需要煤企轉(zhuǎn)變觀念 ,增強(qiáng)“與環(huán)境相依 ,與社會(huì)同步”的責(zé)任感。“以矸換煤”說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難 ,難在技術(shù)上。新礦為實(shí)現(xiàn)“以矸換煤” ,先后投入數(shù)億元資金搞前期研發(fā) ,經(jīng)過(guò)上百人多年公關(guān) ,建立了矸石直接充填置換煤的巖層控制理論 ,發(fā)明了矸石直接充填置換煤的方法、工藝與裝備 ,期間獲得專(zhuān)利技術(shù)30多項(xiàng)。實(shí)踐表明 ,技術(shù)創(chuàng)新 ,是實(shí)現(xiàn)“以矸換煤”綠色開(kāi)采的堅(jiān)強(qiáng)支撐和強(qiáng)大動(dòng)力。期待更多的煤企 ,面對(duì)資源緊缺、環(huán)境污染等現(xiàn)實(shí) ,加快科技創(chuàng)新步伐 ,以科技進(jìn)步為煤炭礦區(qū)可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展 ,開(kāi)辟出越來(lái)越多的綠色路徑。矸石機(jī)械充填或風(fēng)力充填采煤法是利用機(jī)械或風(fēng)力將充填材料矸石拋入或輸入采空區(qū)的充填采煤法。我國(guó)有長(zhǎng)期使用水砂充填的經(jīng)驗(yàn)和成熟的技術(shù), 作為一種適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的 但近年來(lái)水砂充填采煤法的應(yīng)用范圍和產(chǎn)量均在減少,隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日益提高,矸石充填采煤法已有較大的發(fā)展,并不斷完善和發(fā)展,有取代水砂充填 采煤法的趨勢(shì)。矸石充填采煤法的優(yōu)點(diǎn)有: （1） 矸石充填采煤法不僅從根本上解決了我國(guó) “三下 ”壓煤開(kāi) 采問(wèn)題,而且用矸石置換出永久煤柱的煤炭資源。因此,矸石充填采煤法為煤炭資源的充分開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)新的技術(shù)支持,不僅緩解了我國(guó)煤炭資源相對(duì)短缺的壓力,而且為煤炭企業(yè)帶來(lái)新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)。（ 2） 矸石充填采煤法是一項(xiàng)處理和利用矸石的新思路。該方法可以把煤礦生產(chǎn)中所產(chǎn)生的煤矸石填入井下,實(shí)現(xiàn)矸石不上井、地面不建矸石山,從而解決了煤矸石大量堆積帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題和土地侵占問(wèn)題。 （3） 矸石充填采煤法能夠減少煤炭開(kāi)采引起的地面塌陷,從 土地資源。 而減輕了地面塌陷對(duì)地面建筑和耕地的破壞,保護(hù)了土地資源。煤矸石自燃是矸石中碳物質(zhì)燃燒。在煤矸石自燃的過(guò)程中，燃燒充分時(shí)主要生成CO：，燃不充分時(shí)則CO增多。此外還產(chǎn)生游離碳(表現(xiàn)為黑煙)，隨著溫度增高，部分矸石熔融，矸石山空隙減小，供氧出現(xiàn)不足，CO的產(chǎn)生量相對(duì)增多。CO由呼吸道進(jìn)入人體，易與血紅蛋白(Hb)相結(jié)合，生成碳氧血紅蛋白(COnb)，阻礙血紅蛋白向體內(nèi)供氧，引發(fā)人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和酶活性中毒。CO：則大部分進(jìn)入大氣中，大氣中CO濃度增加，必然會(huì)對(duì)生態(tài)平衡帶來(lái)一定影響，主要是加劇了“溫室效應(yīng)”。煤矸石在燃燒過(guò)程中，有機(jī)硫化物分解氧化生成s0。S0是無(wú)色但具有特殊臭味的刺激性氣體，在人體吸入濃度低時(shí)，主要是刺激上呼吸道，引發(fā)氣管炎等呼吸道疾病。煤矸石中的黃鐵礦，在自燃過(guò)程中放出硫化氫(Hs)，這是一種對(duì)人有強(qiáng)烈刺激的難聞氣體，對(duì)人體影響類(lèi)似SO。煤矸石在運(yùn)輸、處理和加工過(guò)程中產(chǎn)生粉塵，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。此外煤矸石從排放一開(kāi)始，到風(fēng)化破碎之后較長(zhǎng)時(shí)間一直慢慢地釋放著它本身帶有的甲烷(CH)，嚴(yán)重污染著大氣。利用井下采空區(qū)處置煤矸石的充填采煤方法，既可以減少煤礦固體廢棄物排放，又可以作為地下結(jié)構(gòu)支撐體，減輕開(kāi)采沉陷災(zāi)害，提高礦井資源回收率，是實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)之一。近年來(lái)，隨著高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)、矸石充填液壓支架等關(guān)鍵設(shè)備的研制成功，長(zhǎng)壁工作面高效矸石充填開(kāi)采工業(yè)性試驗(yàn)在新汶礦區(qū)取得了初步的成功，為開(kāi)采沉陷控制提供了一種新方法。本文在簡(jiǎn)要介紹長(zhǎng)壁工作面矸石充填采煤原理的基礎(chǔ)上，分析了長(zhǎng)壁工作面矸石充填開(kāi)采沉陷機(jī)理和過(guò)程，提出了矸石充填開(kāi)采覆巖破壞和地表沉陷的預(yù)測(cè)方法；并結(jié)合兗州礦區(qū)某煤礦3 煤采區(qū)地質(zhì)采礦條件，預(yù)測(cè)研究了矸石充填開(kāi)采沉陷控制的效果。2長(zhǎng)壁工作面矸石充填工作原理簡(jiǎn)介2.1長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填工作原理簡(jiǎn)述長(zhǎng)壁綜采是我國(guó)目前中厚煤層或厚煤層分層開(kāi)采最常用的安全、高效采煤方法。長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填開(kāi)采工藝包括長(zhǎng)壁工作面綜采和采空區(qū)矸石充填2部分。綜采工作面采空區(qū)矸石充填是依靠專(zhuān)門(mén)研制的矸石充填綜采液壓支架后部的懸掛式矸石充填運(yùn)輸機(jī)來(lái)自動(dòng)完成。充填矸石通過(guò)回風(fēng)巷運(yùn)矸皮帶運(yùn)至工作面端頭并轉(zhuǎn)載到液壓支架后部的懸掛式矸石充填運(yùn)輸機(jī)上，通過(guò)矸石充填運(yùn)輸機(jī)的上刮板向下運(yùn)輸并向采空區(qū)充填矸石；下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石，并使矸石充填密實(shí)、均勻；隨著矸石充填高度的增加，懸掛式矸石填運(yùn)輸機(jī)會(huì)隨之上升，并利用其自重對(duì)矸石的反作用力來(lái)壓實(shí)充填矸石1。如圖 1 所示。2.1.1長(zhǎng)壁普采或炮采矸石充填工作原理簡(jiǎn)介長(zhǎng)壁普采或炮采仍是我國(guó)目前應(yīng)用較普遍的采煤工藝，其最主要的特征之一是采用單體支柱和頂梁支護(hù)頂板。高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)是實(shí)現(xiàn)普采或炮采單體液壓支柱工作面后方采空區(qū)矸石密實(shí)充填的關(guān)鍵設(shè)備，可將矸石高速拋入采空區(qū)進(jìn)行充填理論分析和模擬試驗(yàn)研究表明3 ：矸石充填后的密實(shí)度與拋?lái)返某跏妓俣让芮邢嚓P(guān)。充填矸石在高速?zèng)_擊作用下發(fā)生相互碰撞和擠壓，不同粒徑矸石間發(fā)生振動(dòng)密實(shí)作用，可大大增加矸石充填的密實(shí)程度。高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2 所示在工作面回風(fēng)巷敷設(shè)運(yùn)矸皮帶，在工作面鋪設(shè)一部運(yùn)煤溜子和一部矸石充填溜子，端頭安置高速拋?lái)窓C(jī)運(yùn)煤溜子隨工作面推進(jìn)前移，矸石充填溜子隨充填而縮短。依據(jù)充填量決定采煤量，可確保充填與采煤一體化作業(yè)2。其拋?lái)烦涮罟に嚵鞒毯凸ぷ髅骈_(kāi)采平、剖面布置如圖3 和圖4 所示。 2.1.2 長(zhǎng)壁工作面采空區(qū)矸石充填效果分析 當(dāng)采用全垮落法管理頂板時(shí)，隨著長(zhǎng)壁工作面的推進(jìn)，采空區(qū)頂板巖層首先在自重應(yīng)力及上覆巖層重力的作用下，產(chǎn)生向下的移動(dòng)和彎曲，當(dāng)其內(nèi)部應(yīng)力超過(guò)巖層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，直接頂板首先斷裂、破碎并相繼垮落而基本頂巖層則以梁、板形式沿層面法向移動(dòng)、彎曲，進(jìn)而產(chǎn)生斷裂、離層。這一過(guò)程隨工作面推進(jìn)不斷重復(fù)直至上覆巖層達(dá)到新的應(yīng)力平衡狀態(tài)，此時(shí)在地表形成比采空區(qū)大得多的下沉盆地。從上述分析可以看出，巖層移動(dòng)的主要原因是煤炭的開(kāi)采打破了上覆巖體的應(yīng)力平衡狀態(tài)，而垮落巖石的碎脹有效地減小了上覆巖體的下沉空間，是巖層移動(dòng)停止的關(guān)鍵因素。當(dāng)采用矸石充填采空區(qū)時(shí)，充入采空區(qū)的矸石體占據(jù)了采煤形成的大部分空間，限制了頂板垮落下沉量，這是有效控制上覆巖層移動(dòng)和減輕地表沉陷的主要原因。充填采空區(qū)的矸石體經(jīng)充分壓實(shí)后可恢復(fù)其承載能力，相當(dāng)于置換了等厚度的煤層（稱(chēng)為有效充填厚度）；如同巖層移動(dòng)后期主要是破碎巖體的壓實(shí)和上覆巖體中離層、裂隙的閉合一樣，矸石充填開(kāi)采巖層移動(dòng)后期也主要體現(xiàn)為充填體的壓實(shí)沉降。矸石充填后沉陷控制效果的關(guān)鍵在于矸石充填體對(duì)上覆巖層移動(dòng)空間的減小程度。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，歸納出影響矸石充填開(kāi)采覆巖破壞高度的主要因素包括：充填前頂?shù)装逡平?、矸石充填體的接頂距離、矸石充填體的相對(duì)壓實(shí)度、矸石充填體的剩余壓縮率等。下面依次分析各因素對(duì)沉陷控制效果的影響。(1) 充填前頂?shù)装逡平颗c長(zhǎng)壁工作面回采相比，采空區(qū)充填具有一定的滯后性，此時(shí)在礦山壓力的作用下，液壓支架具有一 定的壓縮量，減小了采空區(qū)可供充填的空間高度。依 據(jù)經(jīng)驗(yàn)近似估計(jì)矸石充填區(qū)域的頂?shù)装逡平堪醋钚≈怠?(2) 矸石充填體接頂距離 矸石屬于散體材料，在水平和緩傾斜煤層條件下， 由于散體材料的流動(dòng)性以及機(jī)械充填條件的限制，充填體與頂板之間總存在一定的距離，這一距離的存在為頂 板進(jìn)一步斷裂下沉提供了可能。對(duì)于綜采面矸石充填液壓支架設(shè)備來(lái)講，接頂距離主要由以下 2 部分構(gòu)成：液壓支架后部頂梁厚度 （約厚200mm）和懸掛式矸石運(yùn)輸機(jī)厚度（約厚 270 mm）。因此從理論上講，矸石充填體的接頂距離最好時(shí)可控制在 470 mm 以?xún)?nèi)。根據(jù)新汶礦務(wù)局翟鎮(zhèn)煤礦矸石充填工業(yè)性試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，其接頂距約為 500 mm 左右。對(duì)于普采面高速拋?lái)烦涮罟に嚕褂酶咚賿來(lái)菲C(jī)械充填，拋?lái)匪俣瓤蛇_(dá) 5 m/s 以上，充填接頂實(shí)，空隙小，充填效果接近水力充填，遠(yuǎn)好于風(fēng)力充填；其接頂距離可控制在 150 mm 以?xún)?nèi)。(3) 矸石充填體的相對(duì)壓實(shí)度矸石的壓實(shí)度反映充入采空區(qū)的矸石的壓實(shí)程度，壓實(shí)度越大，則矸石充填體的密度越大，在上覆巖層荷載作用下二次壓實(shí)量越小。對(duì)于傳統(tǒng)的手工矸石充填與風(fēng)力矸石充填來(lái)講，由于缺乏壓實(shí)的過(guò)程，導(dǎo)致矸石初次壓實(shí)度較小，在上覆荷載作用下，二次沉陷量大，這也是傳統(tǒng)矸石充填效果不佳的原因之一。用充填矸石液壓支架和自壓式矸石充填機(jī)進(jìn)行采空區(qū)矸石充填，充填第二階段的自充自壓過(guò)程增大了石的壓實(shí)度，減小了上覆荷載作用下充填體發(fā)生的二次沉降。(4) 充填矸石體剩余壓縮率當(dāng)老頂彎曲下沉、直接頂垮落下沉并與矸石充填體接觸后，此時(shí)矸石充填體將開(kāi)始承擔(dān)上覆巖體荷載作用。受上覆荷載作用，矸石充填體將產(chǎn)生進(jìn)一步的壓縮，其剩余壓縮率取決于矸石材料性質(zhì)、上覆巖層荷載大小和充填矸石的相對(duì)壓實(shí)度。相對(duì)壓實(shí)度越高，則剩余壓縮率越小。充填矸石體的剩余壓縮率可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)或?qū)嶒?yàn)室測(cè)定得到。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的矸石壓實(shí)試驗(yàn)表明：(1) 軸向應(yīng)力較小時(shí)，矸石應(yīng)變?cè)龇艽?。隨著應(yīng)力的增加，矸石應(yīng)變?cè)龇吘?，最后逐漸趨向于穩(wěn)定；(2) 矸石的碎脹系數(shù)隨著軸壓的增加而減??；(3) 在加壓的初始階段，矸石的碎脹系數(shù)減幅較大。隨著軸向應(yīng)力的增加，矸石碎脹系數(shù)減小的速率趨緩，并逐漸趨向于穩(wěn)定。試驗(yàn)矸石原始碎脹系數(shù)為 1.74當(dāng)壓力達(dá)到 15 MPa以上時(shí)，壓實(shí)度可達(dá)到 0.750.85 左右。2.1.3 矸石充填體的有效充填厚度長(zhǎng)壁工作面矸石充填后的有效充填厚度就是充填矸石體在經(jīng)過(guò)上覆巖層充分壓實(shí)、巖層和地表移動(dòng)結(jié)束后的剩余厚度。從上面的分析可以看出，近水平煤層條件下矸石充填體的有效充填厚度 M 矸為：式中：D 為矸石充填體厚度； 為矸石充填體剩余壓縮率。前的頂板下沉、接頂距離和充填體壓實(shí)等問(wèn)題的存在，采空區(qū)上覆巖層仍將產(chǎn)生一定程度的破壞和移動(dòng)變形，但其覆巖破壞和巖層及地表移動(dòng)由于矸石充填體的制約而大大減輕。2.1.4 長(zhǎng)壁工作面矸石充填的等效采厚為分析充填開(kāi)采覆巖破壞和地表沉陷程度，本文提出 “等效采厚”的概念。即將矸石充填開(kāi)采后采空區(qū)的剩余空間等價(jià)為一個(gè)等厚的薄煤層開(kāi)采后形成的采空區(qū)，這樣就可以應(yīng)用常規(guī)的長(zhǎng)壁垮落法覆巖破壞和地表沉陷有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行充填開(kāi)采的覆巖破壞高度和地表沉陷預(yù)測(cè)。長(zhǎng)壁工作面矸石充填開(kāi)采后的等效采厚主要由 3 部分組成：矸石充填前及充填過(guò)程中的頂板下沉量、矸石充填接頂距離和矸石的壓縮量；該等效采厚可以用實(shí)際采厚與矸石充填體的有效厚度之差進(jìn)行估計(jì)。則矸石充填開(kāi)采等效采厚 M 等= M - M 矸式中：M 為實(shí)際開(kāi)采煤厚。從前述分析可以看出，采空區(qū)矸石充填體的接頂距離和壓縮量是決定矸石充填開(kāi)采等效采厚的關(guān)鍵要素。因此，采取技術(shù)措施縮小接頂距離和提高矸石充填體密度是進(jìn)一步改善矸石充填開(kāi)采沉陷控制效果的主要途徑。2.2 長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填開(kāi)采覆巖破壞高度控制效果分析顯而易見(jiàn)，采用矸石充填開(kāi)采可大幅度降低覆巖導(dǎo)水裂縫帶的高度，可借鑒長(zhǎng)壁全部垮落法覆巖破壞規(guī)律的研究成果，結(jié)合等價(jià)采厚進(jìn)行矸石充填導(dǎo)水裂隙帶高度的預(yù)測(cè)研究。下面以新汶礦業(yè)集團(tuán)某煤礦 3 煤采區(qū)為例，分析長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填開(kāi)采覆巖破壞高度和地表移動(dòng)變形情況。分析中假設(shè)在矸石充填前和充填過(guò)程中頂?shù)装逡平繛?100 mm；考慮到現(xiàn)場(chǎng)可能存在部分矸石顆粒過(guò)大和現(xiàn)場(chǎng)充填條件的復(fù)雜性，矸石充填體接頂距離按550 mm 考慮；矸石充填體剩余壓縮率取為 17.5%T301 工作面是該礦 3 煤采區(qū)北部邊界的一個(gè)近風(fēng)化帶工作面，工作面走向長(zhǎng)240 m ，傾斜長(zhǎng) 128 m，煤層底板標(biāo)高-160 -176 m，最大煤層厚度8.40 m；上覆第 四 系 含 水 松 散 層 平 均 厚 190 m ， 基 巖 厚 度11.7420.17 m；煤層傾角平緩，平均為 5地面標(biāo)高+46.8+47.6 m，地表主要為農(nóng)田，附近有泗河?xùn)|大堤需要保護(hù)。根據(jù)該礦各相鄰工作面開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，可采用留設(shè)防砂煤巖柱的辦法進(jìn)行頂水開(kāi)采，計(jì)劃采用厚煤層分層矸石充填開(kāi)采方法來(lái)研究該工作面留設(shè)防砂煤柱進(jìn)行開(kāi)采的可行性。根據(jù)“三下規(guī)程”中給出的中硬覆巖厚煤層分層開(kāi)采全部垮落法管理頂板時(shí)的覆巖垮落帶、導(dǎo)水裂縫帶高度計(jì)算公式4 ，計(jì)算出全垮落法開(kāi)采和矸石充填開(kāi)采的覆巖破壞高度，如表 1 所示。從上表對(duì)比分析可以看出，若采用長(zhǎng)壁分層開(kāi)采全垮落法管理頂板，即使只開(kāi)采第一分層，其垮落帶也將非常接近第四系松散層底部，沒(méi)有足夠的保護(hù)層，潰砂或漏黃泥事故的安全風(fēng)險(xiǎn)極大。若采用矸石充填開(kāi)采，第一分層開(kāi)采后垮落帶高度為 6.2 m，其上到第四系底部仍有 5.5413.97 m 的保護(hù)層厚度 （約為等效采厚的 5.8314.70 倍）；可以滿(mǎn)足 “三下規(guī)程”中留設(shè)防砂安全煤巖柱的設(shè)計(jì)要求。結(jié)合新汶礦區(qū)巨厚含水砂層采煤和鄰近礦井的成功經(jīng)驗(yàn)，可以認(rèn)為在目前條件下，采用矸石充填開(kāi)采 T301 試采工作面第一分層，是可以保證井下生產(chǎn)安全的，并且具有較高的可靠性。繼續(xù)采用矸石充填開(kāi)采第二分層后，垮落帶高度將可能增加為 9.2 m，考慮到上方還有近 1.5 m 厚的矸石充填體再生頂板，保護(hù)層厚度仍有4.0412.47 m ，仍可構(gòu)成較完整的防砂安全煤巖柱。繼續(xù)采用矸石充填開(kāi)采第三分層，其垮落帶將非常接近第四系松散層底部，沒(méi)有足夠的保護(hù)層，安全風(fēng)險(xiǎn)極大，應(yīng)暫放棄開(kāi)采。2.3 長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填開(kāi)采地表沉陷控制效果分析采用新汶礦區(qū)概率積分法參數(shù)計(jì)算了綜采矸石充填開(kāi)采地表移動(dòng)變形最大值如表 2 所示。從上表分析可以看出，采用長(zhǎng)壁工作面矸石充填后，可以大幅度降低地表沉陷程度。根據(jù)上述分析，采用長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填的最終下沉系數(shù)約為0.3 左右，對(duì)于長(zhǎng)壁工作面全部垮落法開(kāi)采可減沉 60%左右。采用同樣的方法，分析得到長(zhǎng)壁普采工作面矸石充填的最終下沉系數(shù)約為 0.24 左右，比全部垮落法管理頂板可減沉約 70%2.4 結(jié)論(1) 利用井下采空區(qū)處置煤矸石的充填采煤方法，既可以減少煤礦固體廢棄物排放、又可以充填采空區(qū)， 減輕開(kāi)采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率，是實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著高速動(dòng)力拋?lái)窓C(jī)、矸石充填液壓支架等關(guān)鍵設(shè)備的研制成功，大大提高了矸石充填采空區(qū)的工作效率，為矸石充填采煤技術(shù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。(2) 長(zhǎng)壁工作面矸石充填開(kāi)采時(shí)，充入采空區(qū)的矸石體占據(jù)了采煤形成的大部分空間，限制了頂板垮落下沉量，有效控制上覆巖層移動(dòng)，減輕地表沉陷。矸石充填體經(jīng)充分壓實(shí)后可恢復(fù)其承載能力，相當(dāng)于置換了等厚度的煤層，稱(chēng)為有效充填厚度；煤層實(shí)際開(kāi)采厚度與矸石有效充填厚度之差就是矸石充填開(kāi)采的等效采厚。(3) 影響矸石充填開(kāi)采等效采厚的主要因素有：矸石充填前和充填過(guò)程中的頂?shù)装逡平俊㈨肥涮铙w的接頂距離、矸石充填體的相對(duì)壓實(shí)度和矸石充填體的剩余壓縮率。采用矸石充填液壓支架后部懸掛式運(yùn)輸機(jī)充填時(shí)，矸石充填體的接頂距離一般為 500 mm 左右。對(duì)于普采面高速拋?lái)烦涮罟に嚕浣禹斁嚯x可控制在 150 mm以?xún)?nèi)。(4) 矸石充填長(zhǎng)壁工作面的覆巖破壞和地表沉陷預(yù)測(cè)時(shí)，可采用等效采厚直接按長(zhǎng)壁全部垮落法預(yù)測(cè)模型和參數(shù)進(jìn)行預(yù)計(jì)。采用矸石充填開(kāi)采可降低覆巖破壞高度約 30%，對(duì)于水體下采煤提高開(kāi)采上限具有實(shí)用價(jià)值。(5) 在現(xiàn)有裝備條件下，長(zhǎng)壁綜采工作面矸石充填的地表下沉系數(shù)約為 0.3，比全部垮落法管理頂板可減沉 60%；長(zhǎng)壁普采工作面拋?lái)烦涮畹牡乇硐鲁料禂?shù)約為0.24，比全部垮落法管理頂板可減沉約 70%；可大大減輕地表沉陷災(zāi)害程度。(6) 采取技術(shù)措施縮小接頂距離和提高矸石充填體密度是進(jìn)一步改善矸石充填開(kāi)采沉陷控制效果的主要途徑。3工作面充填開(kāi)采的充填比與充填效應(yīng)分析煤礦開(kāi)采過(guò)程中的安全問(wèn)題一直是我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)中一個(gè)重中之重的問(wèn)題，充填或部分充填開(kāi)采是實(shí)施煤礦水資源保護(hù)性開(kāi)采和低透氣性瓦斯卸壓抽放的有力措施之一在當(dāng)今國(guó)家大力提倡資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開(kāi)采的情況下，煤矸石充填開(kāi)采可以有效減緩煤矸石對(duì)環(huán)境的污染；另外，隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度的加大，相當(dāng)多礦區(qū)煤炭資源將逐步趨于枯竭，矸石充填煤技術(shù)是針對(duì)我國(guó)煤礦開(kāi)采存在的“三下”壓煤?jiǎn)栴}、煤矸石排放問(wèn)題和土地資源問(wèn)題 而開(kāi)發(fā)出來(lái)的綠色采煤技術(shù)之一，這種充填采煤技術(shù)資源采出率高。矸石充填采煤是一種全新的采煤技術(shù)，其采場(chǎng)礦壓和地表沉陷顯現(xiàn)規(guī)律與傳統(tǒng)開(kāi)采有著顯著的差異f-s，故研究充填開(kāi)采對(duì)回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)和頂板裂隙發(fā)育高度的影響，必將為 “三下”壓煤開(kāi)采、水資源保護(hù)性開(kāi)采和低透氣性瓦斯卸壓抽放實(shí)踐提供相關(guān)了，理論參考。3.1充填比的確定目前，充填開(kāi)采方式主要有巷道充填、條帶充填和工作面全采全充等三種主要方式，因工作面全采全充可以做到盡量不留煤柱，其應(yīng)是今后 “三下”壓煤開(kāi)采中首選方案但是充填比越高，煤炭開(kāi)采成本也就越高，因此根據(jù)上覆巖層的條件合理確定充填比，可以最大限度地降低充填成本。解方程式(1)，并代入有關(guān)邊界和連續(xù)條件，可得關(guān)鍵層的最大撓度為由圖l可知：在同樣的上覆載荷q的作用下，圖1 (b)力學(xué)模型中的關(guān)鍵層較難斷裂，即矸石充填后關(guān)鍵層在觸矸前的最大撓度小于 Is，則關(guān)鍵層將發(fā)生彎曲緩慢下沉現(xiàn)象，無(wú)斷裂構(gòu)造的完整關(guān)鍵層將不會(huì)發(fā)生斷裂，從而達(dá)到減少地表不均勻沉降和保水開(kāi)采的目的。此時(shí)最小充填高度為式中，：開(kāi)采煤層厚度； ：主關(guān)鍵層下巖層的碎脹系數(shù)；h：主關(guān)鍵層下巖層總厚度由式(3)可知，為保證矸石充填效率，充填前直接頂基本完整不垮落，即充填在有支護(hù)情況下進(jìn)行，即保證充填后垮落的矸石可壓實(shí)充填矸石，減少關(guān)鍵層下的給定變形量。由文獻(xiàn)3知：矸石碎脹系數(shù)在壓應(yīng)力略為0時(shí)在1618之間，而當(dāng)壓應(yīng)力為20MPa的碎脹系數(shù)在12135之間，其殘余碎脹系數(shù)一般為110115之間因此，充填時(shí)的松散矸石在上覆巖層壓實(shí)下仍有較大的壓縮空間，對(duì)于一個(gè)煤層厚度為2m的工作面，若充填厚度為15m，則在800m采深情況下，可壓縮空間大約在060675之間為保證主關(guān)鍵層不斷裂，仍需關(guān)鍵層下巖層跨落后碎脹填充，故為保證充填效率，應(yīng)在有支護(hù)(直接頂未垮落)情況下充填，以減少關(guān)鍵層下的給定變形量。3.2 工作面充填開(kāi)采的數(shù)值模擬3.21 RFAP的基本原理RFPA是一個(gè)以彈性力學(xué)為應(yīng)力分析工具、以彈性損傷理論及其修正后的Coulomb破壞準(zhǔn)則為介質(zhì)變形和破壞分析模塊的巖石破裂過(guò)程分析系統(tǒng)RFPA工作程序由以下3部分工作完成：(1)實(shí)體建模和網(wǎng)格剖分，用戶(hù)選擇基元類(lèi)型，定義介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行實(shí)體建模及網(wǎng)格剖分；(2)應(yīng)力、應(yīng)變分析，依據(jù)用戶(hù)輸入的邊界條件和加載控制參數(shù)，以及輸入的基元性質(zhì)數(shù)據(jù)，形成剛度矩陣，求解并輸出有限元分析結(jié)果(應(yīng)力、節(jié)點(diǎn)位移)；IC3)基元相變分析，運(yùn)用相變準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)力計(jì)算器產(chǎn)生結(jié)果進(jìn)行相變判斷，然后對(duì)相變基元進(jìn)行弱化處理，最后形成迭代計(jì)算剛度矩陣所需的數(shù)據(jù)文件，對(duì)每一步給定位移增量，首先進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，然后根據(jù)相變準(zhǔn)則來(lái)檢查模型中是否有相變基元，如果沒(méi)有，繼續(xù)加載增加一個(gè)位移增量，進(jìn)行下一步應(yīng)力計(jì)算如果有相變基元，則根據(jù)基元的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行剛度弱化處理，然后重新進(jìn)行當(dāng)前步的應(yīng)力計(jì)算，直至沒(méi)有新的相變基元出現(xiàn)重復(fù)上述步驟，直至達(dá)到所施加荷載、變形或整個(gè)介質(zhì)產(chǎn)生宏觀破裂6,7RFPA系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)每一步應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算采用全量加載，計(jì)算步之間相互獨(dú)立。3.2.2 數(shù)值模型的建立及參數(shù)確定為使模擬結(jié)果盡可能地反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，并有條件地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采實(shí)踐，以某礦9號(hào)煤層的頂、底板結(jié)構(gòu)為條件建立數(shù)值模型數(shù)值模型沿水平方向取 150 m，沿垂直方向取100m，煤層厚度為 15m，賦存深度為200m；煤巖層共有14層，劃分為300X200個(gè)單元，層與層之間預(yù)設(shè)一些層理煤層采用長(zhǎng)壁式開(kāi)采直接垮落法和充填法處理采空區(qū)數(shù)值模型中煤巖層的力學(xué)特性如表 1可以看出：工作面同樣推進(jìn)84m時(shí)，有斷層情況的采動(dòng)支承壓力峰值范圍明顯增大，且沿?cái)鄬訋С霈F(xiàn)明顯的應(yīng)力升高區(qū)，頂板裂隙帶高度明顯升高；從圖4、圖5可以看出：工作面采用完全垮落法和部分充填法開(kāi)采的采動(dòng)支承壓力范圍和頂板裂隙發(fā)育高度變化不大，即在有斷層情況下，工作面充填開(kāi)采對(duì)支承壓力峰值范圍弱化效應(yīng)不明顯從圖6可以看出，有斷層情況下，工作面采用完全垮落法開(kāi)采的直接頂初次垮落步距比部分充填法開(kāi)采的直接頂初次垮落步距明顯要小，完全垮落法時(shí)直接頂沿?cái)鄬忧新?，進(jìn)一步說(shuō)明充填開(kāi)采時(shí)的采動(dòng)支承壓力峰值比完全垮落法的采動(dòng)支承壓力峰值要低。3.3 結(jié)論本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采實(shí)踐，建立長(zhǎng)壁開(kāi)采工作面充填開(kāi)采的關(guān)鍵層力學(xué)模型，通過(guò)理論分析得到了確保關(guān)鍵層彎曲下沉的最小充填厚度隨后通過(guò)RFPA數(shù)值模擬系統(tǒng)對(duì)比分析煤層實(shí)施充填開(kāi)采和完全垮落法開(kāi)采時(shí)的上覆巖層活動(dòng)規(guī)律，得到了以下結(jié)論：為保證主關(guān)鍵層不斷裂，仍需關(guān)鍵層下巖層跨落后碎脹填充，故為保證充填效率，應(yīng)在有支護(hù)(直接頂未垮落)情況下充填，以減少關(guān)鍵層下的給定變形量。工作面充填開(kāi)采使直接頂初次來(lái)壓垮落步距明顯增大，但工作面充填開(kāi)采使采動(dòng)支承壓力峰值范圍明顯縮小，頂板裂隙帶高度明顯降低，工作面礦山壓力顯現(xiàn)明顯減弱。在有斷層情況下，工作面充填開(kāi)采對(duì)支承壓力峰值范圍弱化效應(yīng)不明顯，采動(dòng)裂隙沿?cái)鄬訋Оl(fā)育頂板裂隙發(fā)育高度比完全垮落法時(shí)變化不大。對(duì)于有斷層情況下的水資源保護(hù)性開(kāi)采和“三下”壓煤開(kāi)采，在工作面推采接近并采過(guò)斷層時(shí)，應(yīng)提高充填比保證充填效率，并對(duì)斷層進(jìn)行注漿硬化處理，避免斷層活化。4 綜采工作面矸石充填技術(shù)分析4.1 充填系統(tǒng)綜采工作面矸石充填矸石充填系統(tǒng)主要由翻車(chē)機(jī)、破碎機(jī)、可縮橋式皮帶、充填支架及兩部刮板輸送機(jī)組成。7403工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤、采空區(qū)矸石充填法。工作矸石充填采用液壓支架后懸溜子運(yùn)矸，矸石通過(guò)溜槽卸載孔，自上而下進(jìn)行采空區(qū)充填，充填過(guò)程中可采用卸矸溜槽之間增加普通溜槽的方式，調(diào)整卸矸溜槽底部孔距以保證充填效果。工作面運(yùn)煤通過(guò)采煤機(jī)割煤、裝煤，通過(guò)面刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，接面溜子、皮帶運(yùn)至七采運(yùn)輸下山皮帶至七采煤倉(cāng)，由7403工作面-,7403運(yùn)輸巷一兩部40T溜子一七采運(yùn)輸下山一溜煤眼一七采煤倉(cāng)一一400東大巷一南石門(mén)一主井一地面。矸石運(yùn)至七采區(qū)運(yùn)矸上車(chē)場(chǎng)，經(jīng)電動(dòng)翻車(chē)機(jī)卸載一上矸留子一2PGL一400750破碎機(jī)一矸石倉(cāng)一可縮橋式皮帶一7403工作面架后充填溜子一采空區(qū)。見(jiàn)矸石充填系統(tǒng)圖1。采空區(qū)的矸石充填依靠自壓式矸石充填機(jī)來(lái)自動(dòng)完成：充填時(shí)自壓式矸石充填機(jī)的上刮板向下運(yùn)輸充填矸石；下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石，并使矸石充填密實(shí)、均勻。在矸石充填過(guò)程中，隨著矸石充填高度的增加，自壓式矸石充填機(jī)會(huì)隨之上升，利用矸石充填運(yùn)輸機(jī)對(duì)矸石的反作用力來(lái)壓實(shí)的充填矸石。其充填過(guò)程可分為 “自由落體”階段、“自充自壓”階段、“充分壓實(shí)”階段。矸石充填工藝是在采面割完兩刀煤后進(jìn)行，其工藝過(guò)程如下：1每班按照正規(guī)循環(huán)割兩刀煤 (也即進(jìn)尺12m)，然后停止割煤，移直自壓式矸石充填機(jī)的機(jī)頭與機(jī)尾。檢查充填系統(tǒng)的完好情況，準(zhǔn)備充填工作。2首先起動(dòng)工作面自壓式矸石充填機(jī)，然后依次起動(dòng)7403軌道巷可縮橋式中間驅(qū)動(dòng)膠帶輸送機(jī)、下山轉(zhuǎn)載巷矸石運(yùn)輸刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載平巷矸石運(yùn)輸刮板輸送機(jī)、矸石運(yùn)輸下山膠帶輸送機(jī)，進(jìn)行采空區(qū)矸石充填。3充填時(shí)采用自壓式矸石充填機(jī)機(jī)頭向機(jī)尾方向依次充填，也即先打開(kāi)自壓式矸石充填機(jī)機(jī)頭的第一個(gè)插板進(jìn)行 “自由落體”充填階段、“自充自壓”階段，待此段矸石輸送機(jī)升至離支架尾梁200mm時(shí)，關(guān)閉第一個(gè)插板，打開(kāi)第二個(gè)插板，重復(fù)上述工作，待6個(gè)插板全部完成上述兩個(gè)階段后，再同時(shí)打開(kāi)全部6個(gè)插板，進(jìn)行 “充分壓實(shí)”階段的工作。(1)“自由落體”充填階段“自由落體”充填階段矸石由白壓式矸石充填機(jī)運(yùn)至漏矸孔，直接落入刮板下的采空區(qū)。其剖面如圖2所示：(2) “自充自壓”充填階段當(dāng)從漏矸孔下落的矸石自然堆積高度至自壓式矸石充填機(jī)的溜槽時(shí)，自壓式矸石充填機(jī)上刮板推移矸石自漏矸孔落下、下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石。在此過(guò)程中，下刮板的作用主要在以下方面： 矸石在自壓式矸石充填機(jī)的自身重力和刮板運(yùn)動(dòng)的共同作用下使矸石充填密實(shí)，提高了矸石的充填效果； 使矸石向下刮板運(yùn)行方向鄰近矸石孔移動(dòng)，擴(kuò)大了同一漏矸孔的充填范圍。在此過(guò)程中，自壓式矸石充填機(jī)表現(xiàn)為因受矸石堆的反作用力，逐步上抬，同時(shí)對(duì)充填矸石進(jìn)行初步壓實(shí)。矸石充填 “自充自壓”充填階段現(xiàn)場(chǎng)施工效果圖3所示。待打開(kāi)的漏充到離支架尾梁200mm時(shí)，關(guān)閉第一 個(gè)漏矸孔的插板，同時(shí)打開(kāi)第二個(gè)插板由下到上依次充填。(3)“充分壓實(shí)”充填階段當(dāng)最后一個(gè)自壓式矸石充填機(jī)的漏矸孑L完成 “自充自壓”階段后，打開(kāi)全部6個(gè)自壓式矸石充填機(jī)插板，進(jìn)行最后階段的 “充分壓實(shí)”充填階段。此時(shí)，自壓式矸石充填機(jī)會(huì)因充填矸石的反作用力進(jìn)一步上移，當(dāng)其與支架尾梁完全接觸后，自壓式矸石充填機(jī)不再上移，但對(duì)下部矸石的作用力進(jìn)一步加強(qiáng)，使矸石得以充分壓實(shí)，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大矸石的充填范圍，實(shí)現(xiàn)有效充填空間的完全充滿(mǎn)與壓實(shí)。其工作過(guò)程示意圖如圖4所示。采空區(qū)充填完畢后，對(duì)當(dāng)班的采空區(qū)充填情況進(jìn)行檢查記錄，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)效果，然后進(jìn)行下一矸石充填采煤工藝循環(huán)。為控制矸石充填效果，實(shí)現(xiàn)矸石充填有效空間的完全充滿(mǎn)與壓實(shí)。在矸石充填過(guò)程中，應(yīng)做好以下方面的工作。2） 矸孔插板打開(kāi)嚴(yán)格執(zhí)行由下到上的順序進(jìn)行充填，打開(kāi)插板用力均勻，以防插板變形。3） 充填過(guò)程中，密切注意自壓式矸石充填機(jī)運(yùn)矸量和矸石下漏量的變化，運(yùn)矸量既不能大，使矸石下漏不完，運(yùn)到工作面機(jī)頭；也不能小，延長(zhǎng)充填作業(yè)時(shí)問(wèn)。必要時(shí)自壓式矸石充填機(jī)需點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，以保證充填效果。4） 注意工作面傾角變化，回采過(guò)程中嚴(yán)格順平、順直工作面，確保充填刮板輸送機(jī)控制在可彎曲變形范圍之內(nèi)，保證輸送機(jī)能夠正常運(yùn)行。破碎機(jī)要保持正常使用，同時(shí)在破碎機(jī)后要有專(zhuān)人觀察矸石的破碎程度，要控制矸石破碎在粒徑30 Cm左右，必要時(shí)進(jìn)行輔以人工破碎，以保證采空區(qū)充填效果。4.2.充填效果分析翟鎮(zhèn)礦矸石充填模式較之其他的充填模式有如下優(yōu)點(diǎn)（1）設(shè)備投資少充填系統(tǒng)所需的綜采支架、顎式破碎機(jī)、運(yùn)輸皮帶、工作面橋式皮帶、工作面斜巷運(yùn)輸溜子、工作面充填溜子共計(jì)1090萬(wàn)元。新汶礦區(qū)孫村煤礦采用的是從地面鋪設(shè)管道進(jìn)入采空區(qū)充填，經(jīng)概算，其投資1700多萬(wàn)。（2）工藝簡(jiǎn)單相對(duì)于其他充填方法，翟鎮(zhèn)充填模式，不需要風(fēng)力，也不需要水和沙子，更不需要水泥，僅僅是通過(guò)架后的充填溜子把破碎后的矸石充填到采空區(qū)，但矸石充填的密實(shí)、均勻。相對(duì)于風(fēng)力充填來(lái)講，降低了工作面的粉塵濃度，為工人提供了一個(gè)干凈的環(huán)境。（3）充填料價(jià)格低廉翟鎮(zhèn)礦充填系統(tǒng)所需的充填材料僅僅是井下巖巷開(kāi)拓中的矸石和其他礦井廢石，這相對(duì)于其它充填方法需要水泥、河沙等充填料來(lái)說(shuō)，大大降低了成本，經(jīng)過(guò)概算，翟鎮(zhèn)煤礦如果采用井下的矸石充填采空區(qū)，其上井的費(fèi)用與在采空區(qū)充填的費(fèi)用基本相同，48元。（4）保證采場(chǎng)安全相對(duì)于其它充填法來(lái)說(shuō)，翟鎮(zhèn)煤礦充填模式對(duì)于采空區(qū)的充填更加及時(shí)，工作面每推進(jìn)一刀(06m)，支架前移06m，接著對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，由于采空區(qū)充填及時(shí)，老頂甚至來(lái)不及運(yùn)動(dòng)就已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)，這體現(xiàn)在采場(chǎng)支架的壓力上在7403工作面，支架沒(méi)有明顯的支架來(lái)壓，這樣，保證了工作面有安全的生產(chǎn)環(huán)境。翟鎮(zhèn)煤礦7403工作面煤層平均厚度18m，經(jīng)采空區(qū)充填可以充填到1415m，充填矸石離頂板僅為0304m，并且充填密實(shí)、均勻，其充填效果非常理想。用架后充填溜子進(jìn)行充填保證了隨采隨填，這對(duì)于頂板的管理是非常有利的，在7403工作面，工作面的液壓支架上老頂來(lái)壓的現(xiàn)象非常不明顯，保證了采場(chǎng)的安全生產(chǎn)。4.3 結(jié)論為解放建筑物下壓煤、礦井的輔助提升緊張以及矸石地面堆積造成的環(huán)境污染與破壞等問(wèn)題，創(chuàng)造性提出 “綜采工作面矸石充填技術(shù)”。此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備投入少、充填成本低、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著特點(diǎn)。特別是本項(xiàng)技術(shù)將綜采面回采工藝與充填工藝進(jìn)行優(yōu)化配合，改變了以往開(kāi)采簡(jiǎn)單以 “自然垮落法”處理采空區(qū)的方式，實(shí)踐了礦井開(kāi)采 “掘、采、處”三元模式。2矸石充填采煤技術(shù)利用矸石充填采空區(qū)，解決了 “掘”帶來(lái)的矸石問(wèn)題，既減少了矸石占地、保護(hù)了環(huán)境，又緩解了礦井輔助提升壓力。同時(shí)，矸石充填采煤減小了工作面頂板下沉量，降低了工作面開(kāi)采管理難度，增大了回采作業(yè)的安全系數(shù)。減小了開(kāi)采活動(dòng)對(duì)地下環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)了 “采、處”結(jié)合。3由于矸石充填系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，把充填作業(yè)有機(jī)的納入到整個(gè)礦山開(kāi)采活動(dòng)的一部分中來(lái)。項(xiàng)目工藝簡(jiǎn)單、投入少，經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益顯著，適應(yīng)性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了 “ 掘、采、處”有機(jī)結(jié)合。5 結(jié)論煤礦矸石充填開(kāi)采技術(shù)是開(kāi)采 “ 三下”壓煤的根本途徑，是提高煤礦開(kāi)采安全可靠性的一項(xiàng)革命性舉措，是具有我 國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一項(xiàng)新技術(shù) ，必將帶來(lái)我國(guó)采礦技術(shù)的一次革命 ，同時(shí)為礦山采出矸石、解決矸石山污染及安全、 處理城市固體垃圾提供了一個(gè)新途徑。 參考文獻(xiàn)1 宋振騏實(shí)用礦山壓力控制M徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，19882 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