杨庄矿3642工作面巷道充填开采技术研究

孟德军 薛华俊 朱国龙

(1.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京 100083; 2.淮北矿业(集团)有限公司杨庄煤矿，安徽淮北 235025)

0 引言

据相关数据显示，我国“三下”(建筑物下、水体下、铁路下)压煤量约为138亿t，占我国煤炭储采量的15%。2010年，我国煤炭产量为32.4亿t，约占我国能源消耗的70%，所以“三下”压煤的合理高效安全开采，是实现我国煤炭资源可持续开采和矿区生产稳定发展的重要保障，而采空区充填开采正是解放“三下”压煤的重要手段［1-5］。

1 工程概况

杨庄煤矿位于安徽省淮北市中心以南8 km，濉溪县城以东2 km，井田内有宿淮、濉徐公路交叉穿过。井田范围内，地形平坦，海拔一般在+24 m～+29 m之间，并有村庄若干，闸河、濉河、西流河流经区内。矿区专用铁路在矿南5 km处的青龙山火车站与符夹、濉阜铁路接轨。矿井井田位于闸河煤田最南端;东部以31勘探线以西250 m为界与濉溪县土型煤矿相连;西部以第一勘探线与李楼煤矿相邻;南部以煤层露头为界(-40 m～70 m);北部(深部)到-800 m。井田走向长为9.0 km，倾斜宽6.0 km，井田面积为33 km2。其中杨庄煤矿3642采面所在的Ⅲ64采区对应地表位置位于淮北市烈山区濉溪县境内，南至南三桥以南500 m，北至后大街以北200 m;东至铁路东侧250 m;西至东城粮站北关分社。

2 矸石充填开采的必要性和可行性

以前杨庄矿井岩巷掘进工作面主要采用钻眼放炮施工工艺，爆破后的岩石采用装岩机装入容量为1 t的矿车，利用Ⅱ水平采区石门运到Ⅱ水平大巷，再利用Ⅱ水平正石门拉到新副井，最终提升至地面运往矸石山;或利用Ⅲ水平采区石门运到Ⅲ水平大巷，再利用Ⅲ水平副暗斜井提升至Ⅱ水平东大巷，再到Ⅱ水平正石门，再提到新副井，最后提升至地面并运往矸石山。

目前杨庄煤矿地面矸石对附近大量良田具有严重侵蚀性，由于长期堆放的地面矸石山还可能引起自燃，污染地下水质和大气，故地面矸石的堆放严重威胁着地面生态环境，矸石的安全处理也是迫在眉睫。

以井下矸石充填开采为主的绿色、安全开采手段是目前实现矸石综合利用、减少环境污染的主要途径之一。

多年来，国内许多煤矿进行了矸石巷道充填，积累了一定的经验，我国许多矿业集团公司也正在实施，实践证明矸石巷道充填技术是可行的。

井下矸石巷道充填使用的主要设备都是煤矿常用设备，其特点、使用方法都是煤矿工人很熟悉的。因此这项技术掌握起来非常容易，不用作特殊的技术培训，实现起来可靠性强。

3 矸石充填巷式开采基本思路

杨庄煤矿3642采面所在的Ⅲ64采区巷道采用矸石充填巷工开采法，在每两条巷道之间留设宽度为5 m的煤柱起隔离作用，并在巷道向前掘进过程中采用锚杆(索)锚网联合支护方式来减小充填巷道的围岩变形量。在掘进完一条巷道后，即开始进行矸石充填，同时留设5 m宽的隔离煤柱并掘进下一条巷道，依次掘进巷道的同时，用矸石充填前一条巷道。最终分别形成5 m宽的充填巷道和5 m宽的隔离煤柱。矸石充填巷式开采煤层示意图如图1所示。

图1 矸石充填巷式开采示意图及方法

4 经济效益和社会效益

1)杨庄煤矿3642工作面Ⅲ64采区矸石充填系统一期工程新掘充填巷道2 862 m，置换出呆滞煤量约4万t，为杨庄煤矿的增产、增效起到重要作用。2)采用矸石充填后，杨庄煤矿节省了大量的矸石升井提升费用、井上运输费用和矸石山占地费用等。3)井下巷道采用矸石开采方法，将矸石直接处理，变废为宝，不但能减少地面矸石山对良田的侵蚀和对地下水质、大气的污染，而且能避免因矸石在地面的长期堆放而引起自燃等各种安全威胁。矸石巷道的充填，将矸石作为巷道结构支撑体，能有效控制地面沉降、解决井下突水危险，实现“三下”压煤的回收利用。

5 结语

杨庄煤矿3642工作面Ⅲ64采区运用矸石充填开采技术，置换出呆滞煤量约4万t，不仅对杨庄煤矿增产增效起到重要作用，而且节省了因运输矸石而产生的大量费用，消除了地面矸石山造成的各种安全隐患，为杨庄煤矿的绿色开采作出了巨大贡献，也为其他矿井充填开采积累了宝贵经验，产生了明显的经济效益和社会效益。

随着国家有关部门对企业排放固体废弃物惩罚力度的加大和对生态环境的重视，以及各大型煤炭企业对环保意识的加强，井下巷道采用矸石充填开采方法为各煤矿绿色安全处理矸石开辟了一条行之有效的道路，更为加强环境保护、增加“三下”压煤的资源利用率起到了有效的推动作用，效益明显，应用前景广阔。

［1］ 冯光明，王成真，李凤凯.超高水材料袋式充填开采研究［J］.采矿与安全工程学报，2011，28(4)：602-608.

［2］ 冷明辉.充填采矿法在用沙坝矿的开采实践［J］.化工矿物与加工，2011，40(1)：36-38.

［3］ 瞿群迪，姚强岭，李学华.充填开采控制地表沉陷的关键因素分析［J］.采矿与安全工程学报，2010，27(4)：458-462.

［4］ 刘长友，杨培举，侯朝炯.充填开采时上覆岩层的活动规律和稳定性分析［J］.中国矿业大学学报，2004，33(2)：166-169.

［5］ 郝宝生，张书国.矸石与粉煤灰混合充填开采的试验研究［J］.中国煤炭，2009，35(11)：63-66.