艾友煤礦保護(hù)煤柱綜合利用實踐

艾友煤礦保護(hù)煤柱綜合利用實踐

一、高水充填采礦法長期以來，中國的煤礦村主要采用移動設(shè)備或條帶開采方法。然而，移動設(shè)備法律存在遷至成本高、土地占用困難、開采后破壞環(huán)境等問題。主要采用土壤預(yù)埋漿加固、填石填充、水砂填充、條帶狀開采等。預(yù)埋漿加固、水砂填充、井渣填充、采礦成本高、工作量大、效果差。因此，上述方法基本上被煤礦公司放棄，但高水充充可以從根本上解決開采問題。所謂高水充裝就是在礦附近的礦渣、粉煤灰和工業(yè)爐渣被加工成砂漿，用填充泵或重力加壓，通過管道輸送至井，并利用良好的漿體流動性，及時填充并填充到空區(qū)，形成以高水填充為主的支撐系統(tǒng)。通過對采空區(qū)進(jìn)行充填,可有效控制地表沉陷甚至沒有沉陷,有效控制受承壓水威脅的底板變形甚至不發(fā)生變形,有效的防治煤層上覆巖層的下沉及底板突水,從根本上解決建下、承壓水上開采問題,消除礦井水災(zāi)、火災(zāi)、瓦斯等各方面不利因素,實現(xiàn)無污染綠色開采、村莊不搬遷開采,提高礦井煤炭資源回收率,實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。二、煤柱采儲量少艾友煤礦截至2009年末,剩余地質(zhì)儲量7087.2萬噸,其中保護(hù)煤柱占2377.6萬噸,可采儲量僅剩1414.7萬噸,資源瀕臨枯竭。通過專家論證,決定在我礦工業(yè)廣場煤柱區(qū)進(jìn)行開采試驗,工作面布置在4-1煤層中,采用綜采傾斜長壁后退式,一次采全高充填的采煤方法。(一)灰色泥巖夾石鐵路4-1煤層一般在3.0米左右,局部較厚,在-675標(biāo)高以下逐漸變薄至井田邊界為0.8米。煤層一般有一到三層夾石,單層最大厚度0.3米,多為灰色泥巖。5煤層0.8～1.6米,平均在1.3米,煤層結(jié)構(gòu)較簡單,一般在煤層下部有一層灰色泥巖夾石,厚度0～0.2米。6煤層由北西向南東夾石增多,鐵路以南局部有少許夾石,鐵路以北夾石增多、增厚,最多有三層夾石。上部和下部夾石一般在0.2米,局部較厚,為灰色泥巖,中部夾石一般為灰白色細(xì)砂巖,在-625標(biāo)高以下變厚,厚度0.2～0.5米,局部最大0.65米。(二)煤層頂板巖1.兩工作面中,合積相薄,合土石面4-1煤層直接頂為灰白色細(xì)砂巖粉砂巖,厚度0～5.0米,兩工作面中間位置較薄,向四周逐漸變厚。老頂為灰色泥巖,該層段較厚在200米左右。2.基本內(nèi)容底板以灰白色細(xì)砂巖和粉砂巖為主,厚度7～9米,中間夾有少許泥巖,老底以細(xì)砂巖、粉沙巖為主,夾有少許泥巖和薄煤層。(三)柱區(qū)4a的表面面積與相鄰區(qū)域和地表之間的關(guān)系1.位置和范圍2.東主要建筑物地表地勢東北略高,西南較低,地表由西向東主要建筑物為艾友礦主副井工業(yè)廣場和本礦的附屬單位,向東有已經(jīng)開采結(jié)束的艾友礦小露天,地表標(biāo)高+127.6～+134.9米。3.礦區(qū)道路的整體配置如下柱區(qū)4A工作面布置2條回采巷道,既柱區(qū)4A運輸順槽、柱區(qū)4A回風(fēng)順槽。如圖1所示。三、填充工藝(一)土壤填充站采用充填法管理頂板,充填主料為粉煤灰、水,輔料為各種添加劑,以自流的方式輸送到工作面。(二)填充工藝充填工藝流程:充填準(zhǔn)備→清管→充填→停料、洗管。(三)、準(zhǔn)備和應(yīng)用1.為工作場所的墻壁制作2.鎮(zhèn)壓現(xiàn)場擋墻制作完畢后,要把底板浮煤清凈,頂板及充填區(qū)域內(nèi)突出棱角部分處理,避免充填時刺破充填袋。3.護(hù)板、護(hù)坡袋掛將的充填袋的一側(cè)吊掛在支架護(hù)板上方,另一側(cè)吊掛支架的護(hù)板另一方上,用防倒繩吊掛牢固,充填袋要緊貼頂板及兩側(cè)支架擋墻上,袋子充填口端朝向工作面上口方向,其充填口和排氣口朝向煤壁側(cè)。4.地面指揮調(diào)度由井下充填現(xiàn)場指揮人員安排專人對充填主干管路及工作面管路詳細(xì)檢查:地面指揮員向伺泵人員發(fā)出打水命令,供水清管。見水清澈正常流出后通知地面清管完畢。5.充滿填充材料充填管路沖洗完畢后,現(xiàn)場指揮人員向地面發(fā)出充填信號,地面人員開始啟動充填系統(tǒng)進(jìn)行充填。6.打水沖洗管路停料時用專用電話通知地面停止下料,待無料流出時通知井上打水沖洗管路,出漿口的水變清后通知地面停水。發(fā)現(xiàn)清水立即關(guān)閉工作面上出口的閥門,打開三通的另一個閥門,將灌漿立眼至工作面上主干管的清水排至工作面泄水道。四、充分性和成就(一)實時監(jiān)測和報告效果從工作面采空區(qū)充填體取樣檢測看,充填體24小時后抗壓強(qiáng)度為2.4kN/m3,72小時抗壓強(qiáng)度為2.9kN/m3,達(dá)到設(shè)計要求。從井下和地面巖移監(jiān)測階段報告看,井下巖移依據(jù)報告結(jié)果,頂?shù)装逡七M(jìn)量達(dá)到30mm后趨于穩(wěn)定,不再變化;地表經(jīng)地面觀測站觀測,無下沉。達(dá)到了預(yù)期效果。由此證明艾友煤礦柱區(qū)4A面充填開采試驗取得了成功。(二)采空區(qū)充填體1.我礦采用的高水膨脹充填開采工藝,充填體有效控制了采煤工作面的圍巖移動,從而可以避免頂板的大面積垮落,周期壓和超前壓不明顯。兩順無需巷修,且充填開采可輕易實現(xiàn)留巷,為接續(xù)面減少了準(zhǔn)備工程量。將來有望實現(xiàn)無準(zhǔn)備巷道前進(jìn)式開采。2.充填體充實了采空區(qū),減少了有害氣體的積聚空間和隔絕了浮煤與氧氣的接觸,從而消除了采空區(qū)瓦斯災(zāi)害和煤層自燃災(zāi)害。3.消除地表沉降,保護(hù)煤礦礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。充填體保證了頂?shù)装逯g無明顯移近,垮落法導(dǎo)致的冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶不會發(fā)生,從而保證采區(qū)范圍內(nèi)的地表不因采煤而發(fā)生明顯沉降。4.充填體消耗大量粉煤灰,實現(xiàn)無污染綠色開采,同時解放大量土地。5.提高礦井煤炭資源回收率、延長礦井服務(wù)年限,穩(wěn)定職工隊伍,實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。6.充填開采打破了傳統(tǒng)的采煤方式,形成了新的采煤工藝。五、