煤矿缓倾斜厚煤层绿色开采技术探讨

摘要：本文对缓倾斜厚煤层绿色开采工艺流程的可靠性进行了分析，提出了巷道布置与通风系统，回采硐支护与运输系统，充填方法等技术方案，并进行了经济与社会效益分析。

Abstract: The paper analyzed the reliability of flat pitch thick seam green recoverary technology and proposed the technological plans such as roadway layout and ventilation system, mining and transportation system supporting cave, filling methods and analyzed the economic and social benefits.

关键词：缓倾斜厚煤层；绿色开采；充填方法；可靠性

Key words: flat pitch thick seam; green recoverary; filling method; reliability

中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0027-01

1 工艺流程与可靠性分析

厚煤层分层带式开采膏体充填工程技术主要是对“三下”缓倾斜煤层和埋藏相对浅的煤层，通过提高回采上限也不能正常回采的煤层，这种思路改变了传统的煤矿开拓布置方式，通过完全充实采空区，能防范地表下沉。

1.1 基本工艺流程 运用综掘机快速掘进，先回采顶分层，以充填体做下分层的顶板，回采顶分层时应用架棚支护或锚网加钢带、锚索支护，掘进条带酮后，就边回撤边充填，在充填时再施工一条回采酮，充填完后的半个月以后再回采相邻的煤柱，施工这样循环进行，直到顶分层回采结束转入下一分层。此回采办法的回采率能达到90%以上。

1.2 安全可靠性分析 使用综掘机回采，架棚或锚网支护，防止直接顶板的破坏，矿压显现不出周期性变化，只有局部冒顶可能，局部冒顶区域的支护做充填时不用回撤，顶板安全管理可靠性比采面要高。充填施工时可确保下山充填或平巷充填，不存在充填上山，并可完全充实采空区；可检查充填后的状况，可进行二次充填。这种条带开采充填方式，充填体有充裕的凝固时间，可保证再回采煤柱时的顶板支护强度。

2 技术方案

2.1 巷道布置与通风系统 厚煤层分层带式开采膏体充填巷道布置替代了传统的回采布置方式，把整个采区作为一个工作面。为方便充填作业，工作面的上、下顺槽沿煤层走向作业；工作面的通风切眼沿煤层的倾向施工，若煤层倾向的角度大于17°时，通风切眼要沿煤层的伪倾角施工，保证通风切眼的施工倾角在100~150°回采厚煤时先回采、充填顶分层，充填体作为下分层的顶板，每一分层再分三、四次回采、充填，然后回收通风切眼保护煤柱，回采条带工作面通风应用局部通风机进行压入式通风。

2.2 回采酮支护与运输系统 架棚支护时，应用工字钢加工的矩形钢棚或用液压单体配合л型钢梁；锚网支护时，顶板用金属锚杆配合钢带和强力锚索支护，帮部用木锚杆配合木托盘支护。回采下分层要看充填体的整体和坚固性，顶板可不支护，帮部使用木锚杆配合木托盘支护，根据充填体局部整体性状况而定，可应用架矩形钢棚支护方法。运用综掘机装载系统，综掘机后安装皮带，由皮带运输至主井煤仓。

2.3 充填方法 采面通风切眼是沿煤层的倾向作业的，回采掘进硐的作业方向也是煤层的倾向，若是地层稳定，回采掘进硐是一边高一边低．充填时从巷道的最低的处开始。倘若地质条件复杂，回采掘进硐上下山不定，为充实条带硐和冒顶区，就应用双条带充填法。

充填前先备好局部通风机，再砌密闭墙，再回撤4~5架架棚，锚网支护只回撤管线和钢轨，然后边充填边回撤架棚。在平巷或下山倾角小的情况下，用气垛阻挡充填料，气垛用绞车牵移，气垛是按照巷道规格而加工的。充填施工过程中如果没有特殊需要，不可随意中断供料，要随时和地面保持联络。

某煤矿膏体充填材料以河砂为主要集料，组分包括河砂、粉煤灰、胶结料和水。

中国矿业大学研制了PL和SL两个系列复合胶结料，可满足不同条件煤矿膏体充填工程的需要。充分利用炉渣等材料的活性，要克服高水充填材料后期强度增长不大的不足，具有后期强度持续增长等特点，保证后期强度的需要。

PL 、SL复合胶结料具有以下特点：①亲泥性能好。两种复合胶结料适合与含泥量高的各种集料凝结固化，具有较好的亲泥性能，为使用各种固体废弃物创造了有利的条件，不需要脱泥处理，煤矸石、山砂、河砂、矿山分级尾砂或全尾砂、乃至城市固体垃圾等都可直接用作集料，大块物料要进行一般的破碎。②固结性强。SL膏体胶结料在用量少的情况下就可以使煤矸石、河砂、尾砂等制作的膏体料桨形成要求的强度的固化体，在相等用量情况下，PL、SL膏体胶结料固化体的强度是一般水泥固化体强度的3~6倍，在同等强度要求时，应用P1、SL膏体胶结料，能够大幅度减少胶结料用量，降低材料费用。③早期强度高。使用PL、SL膏体胶结料，可保证充填体及时自稳，并对顶板产生有效的支撑作用。而用普通水泥作胶结料，在充填体3天内还没有强度。④生产成本低。PL、SL系列胶结料来源较多、成本低廉，如石膏、石灰等，胶结料可自产自用，只需进行烘干、破碎、粉磨等，生产投资不大，成本较低，尤其是SI膏体胶结料以炉渣等工业废弃物为原料，可变废为宝，既节约了能源，又可减少环境污染。PL系列膏体胶结料的价格通常每吨在300元以下，SL系列膏体胶结料价格在240元左右。

非胶结性的水砂充填材料随着所受压力的增加，压缩率一致增加，泌水后砂桨压缩性能与一般水砂充填相似，其最终压缩率达到5%~6%。对比非胶结性的水砂充填材料，以河砂相互配置的膏体材料由于在浇注成形过程中不可避免的要夹带微量的空气，在受力初期也表现出一定的压缩性，一旦其内部空气泡压密以后，基本呈不可压缩性，甚至出现典型的碎胀特征，这一点是非常重要，十分有利于提高控制开采沉陷效果。

3 效益分析

该回采方式的效率和面式回采相比是低的，但是利用了综掘机掘进速度快的特点，吨煤成本并不是很高，可贵的是回采率完全可以和面式回采相比，资源回收率高，针对我国煤炭资源状况和目前煤炭市场形势，利润空间还是很大的。

地表不下沉，有效的保护了地表建筑物、河流和铁路、公路等；有效的保护了耕地资源和水资源；充分利用了矿渣、矸石，防止了矿渣、砰石占用土地；可提高开采上限，延长了矿井的服务年限。煤矿面式回采充填难度非常大，有许多难题没有解决，先例还不多；“三下”条带回采回收率很低（不到20%），资源浪费严重，不能完全防止地表下沉。厚煤层带式回采膏体充填、由线成面的回采方式能够弥补上述缺陷，在我国一些煤矿出现资源枯竭，利用现有矿井的基本条件，采取此回采方式可以提高资源回收率，延长矿井的服务年限。