矸石減排技術

矸石減排技術第1頁/共24頁第2頁/共24頁第3頁/共24頁條帶煤柱矸石置換充填巷道技術第4頁/共24頁1試驗采區(qū)基本情況淄博礦業(yè)集團有限責任公司許廠煤礦位于山東省濟寧市高新區(qū)境內，井田南北長10km，東西寬6km，總面積56.3km2。1999年10月正式投入生產，年設計生產能力1.5Mt/a。2005年核定生產能力為3.2Mt/a。礦井可采及局部可采煤層有3上、3下、15上、16上和17共5層，主采煤層為3下、16上和17煤層。全礦井能利用工業(yè)儲量13513萬t，可采儲量8263萬t。其中“三下”壓煤可采儲量約2725萬t，占全礦可采儲量的33%。特別是首采區(qū)130采區(qū)，其南翼地面建筑物和水下壓煤面積占到了68.7%。

第5頁/共24頁1160采區(qū)3下煤層條帶開采井上下對照圖1160采區(qū)地面建筑物密集，孫橋、王橋、東楊莊和南營四個村莊共有1060戶、合計3085人，占地444144m2。第6頁/共24頁3下煤層埋深約290m，采用條帶綜放開采解放建筑物下壓煤，采厚4.5～5.5m，平均5m；采寬38-58m、平均45m，留寬46-58m、平均55m，回采率約45%。在2003-2008年期間總共采出了11個條帶工作面。第7頁/共24頁部分建筑物磚墻出現(xiàn)裂縫第8頁/共24頁3下煤層條帶開采后地表移動變形最大值

3下煤層條帶開采后下沉等值線3下煤層開采后傾斜等值線圖

第9頁/共24頁23下煤層條帶煤柱矸石置換充填技術條采煤柱內矸石充填巷剖面布置方案

充填巷布置方案

第10頁/共24頁條采煤柱矸石充填巷平面布置方案第11頁/共24頁充填巷錨桿支護技術方案

充填巷道支護方案錨桿布置：巷道頂板選用Φ18×2400mm的錨桿，共4根，間距1000mm，巷道兩幫選用Φ18×2400mm的錨桿，每幫6根，第一次掘進時間距為800mm；第二次掘進時為900mm。

第12頁/共24頁充填系統(tǒng)工藝與設備配套

矸石充填系統(tǒng)布置示意圖

矸石充填系統(tǒng)包括充填上部車場、矸石倉、充填膠帶巷、充填巷及其它輔助巷道等，如下圖所示。第13頁/共24頁充填上部車場位于-255m水平，在130采區(qū)軌道大巷與130采區(qū)南翼Ⅳ區(qū)集中軌道巷之間，其中布置矸石倉。矸石倉上口位于上部車場里段，下口與充填膠帶道相連。矸石倉凈深15m，直徑6.0m，容積約300m3，滿足首期充填工程的充填要求。矸石倉上部設置有翻車器、破碎機，下部安裝給煤機。充填膠帶巷一端與130采區(qū)南翼Ⅳ區(qū)集中軌道巷相連，另一端與矸石倉下口相連。

第14頁/共24頁矸石置換開采工藝流程

矸石置換開采的主要流程為：巖巷掘進頭產生的矸石→（裝車后經(jīng)各運輸巷道）130軌道大巷→-255m水平的充填工程上部車場→矸石倉上口→（由推車機、翻車機，經(jīng)過破碎機把矸石破碎到≤300mm粒徑）矸石倉→給料機→（膠帶運輸）充填巷迎頭→拋矸機→充填巷迎頭充填。

第15頁/共24頁矸石置換開采主要設備表

第16頁/共24頁矸石充填機主要參數(shù)

第17頁/共24頁充填加固技術

矸石置換開采是通過煤柱“二次”開采后所剩煤柱和矸石的共同支撐來控制覆巖運動，矸石充填后對覆巖并無直接的支撐作用，因此對開采區(qū)域部分地表變形的控制無直接貢獻；但是，矸石充填后，可以給予充填巷兩側煤柱一定的側向約束力，這可以較大程度的提高煤柱的支撐能力，而這對地表變形的控制是十分有利的。為保證矸石能為充填巷兩側的煤柱提供較高的側向約束力，必須加強矸石的充填效果控制，使其盡可能接頂；同時，也應通過必要的加固使松散堆積矸石形成有一定強度和一定抵抗壓縮能力的充填體，這對控制地表也是十分有益的。第18頁/共24頁壘砌矸石袋的加固技術方案

（1）壘砌矸石袋的充填加固方式（2）噴漿加固

噴漿加固充填矸石的基本原理是：充填巷進行矸石充填后并不能完全接頂，同時充填矸石中存在大量的非連續(xù)界面或空隙，為此，利用噴漿機噴射充填膠結材料，不但可以保證矸石接頂，而且可以利用漿液來固結破壞了的或者原有的裂隙面，使非連續(xù)界面迅速牢固地粘結在一起，可以加強充填矸石的整體性及接頂效果，加強松散矸石的強度，提高其作用效果。第19頁/共24頁數(shù)值模擬充填巷道支護形式

3矸石置換充填后地表沉陷預計第20頁/共24頁數(shù)值模擬充填巷道支護形式（局部放大）

第21頁/共24頁下沉曲線

水平位移曲線水平變形曲線

傾斜曲線第22頁/共24頁3下煤層條帶煤柱中實施矸石置換充填后，地表最大