薄煤层综采工作面充填开采技术可行性研究.pdf
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1、80江西煤炭科技2023年第3 期薄煤层综采工作面充填开采技术可行性研究王杰(山西兰花集团营山煤矿有限公司,山西晋城0 48 0 0 2)摘要:根据营山矿9 号煤层开采技术条件,对9 号煤层综采工作面充填开采技术可行性进行了研究。通过不同充填方式的对比,初步确定选用膏体泵送充填技术,分析了充填工作面参数,给出了充填工作面顶板控制措施。通过理论分析确定充填体2 8 d的强度大于1MPa,膏体长期强度应大于2 MPa,探讨了充填开采工艺。为后续工作面绿色安全开采提供依据。关键词:薄煤层;充填开采;膏体;充填工艺;可行性中图分类号:TD823.25+1;T D 8 2 3.7Feasibility
2、Study on Flling Mining Technology at Fully-mechanized Working Face with Thin Coal seamAbstract:According to the mining technical conditions of No.9 coal seam in Jushan Colliery,the paper makes a feasibility studyon the filling mining technology at fully-mechanized working face,in which flling techno
3、logy with paste pumping is determinedthrough the comparison of different filling methods,and the roof control measures of the flling working face are proposed byanalysis of the parameters of the filling working face with 28 d strength of the filling body greater than 1 MPa and the long-termstrength
4、of the paste greater than 2 MPa,providing a basis for the green and safe mining of the subsequent working face.Key words:thin coal seam;flling mining;paste;filling technology;feasibility山西兰花集团营山煤矿目前开采3 号煤,3 号煤层是一采区和二采区的主采煤层,剩余设计可采储量5.8 11Mt。3 号煤层属于优质煤炭资源,具有良好的经济价值,然而目前该层煤炭资源已进人开采遗留煤柱阶段,后期服务年限短,产量低,无
5、法满足矿井发展要求。为实现矿井高效可持续发展,最大限度地回收优质煤炭资源、消化研石、减少地表下沉的绿色开采目的,该矿根据政策拟采用绿色充填开采技术开采9号煤层,对9号煤层充填开采技术进行初步研究,同时保留3 号煤层回采工作面,为后续工作面安全高效开采提供依据。19号煤层开采技术条件9号煤层位于3 号煤层下方约50 m的太原组,平均厚度为1.2 m,属于薄煤层,煤层厚度相对稳定,井田范围内绝大多数可采。9号煤层直接顶为泥岩及砂质泥岩,平均厚度为3.6 m,基本顶为粉砂岩,厚度平均为8.0 m,底板为泥岩及砂质泥岩,平均厚度为6.7 m。根据9号煤层开采设计资料,全井田9号煤层单独布置采区,划分为
6、三个采区,分别为大巷北侧的90 1采区和大巷南侧的90 2、90 3 采区。选定90 2 采区为首采区,共布置6 个工作面,并文献标识码:AWang Jie(Jushan Colliery,Shanxi Lanhua Coal Industry Group Co.,Ltd.,Jincheng,Shanxi 048002)将92 0 1工作面选定为了首采工作面布置。29号煤层充填开采技术可行性研究充填开采是一个应用前景广阔的适应现代采矿技术下顶板管理的好方法,为改善资源开发条件和矿区生态环保所提倡,可以将大量的煤研石、粉煤灰、矿渣、劣质土壤、河沙、城市固体废物等,充填到采空区从而减少上覆地层沉降
7、。充填材料可灵活选用,如粉煤灰、石等,胶结材料可以选用水泥等。在过去的十余年中,各种充填采矿技术在我国中东部煤矿试验并推广,形成了较为成熟的充填开采技术1-3 。通过调研国内煤矿井下充填工作面生产情况,充填开采能有效控制上覆岩层下沉,大量消化研石,有效地保护了地面建筑物。营山煤矿9号煤层顶板较好,采高较小,倾角6 8,从目前的技术水平来看,进行9号煤层充填,技术上是可行的。2.1充填开采方案选择根据采区设计及规划,营山矿9号煤层采用长壁开采技术,对采空区进行充填,目前主要有综合机械化研石充填开采技术及综合机械化泵送膏体充填开采技术,根据矿井实际情况,主要对上述文章编号:10 0 6-2 57
8、2(2 0 2 3)0 3-0 0 8 0-0 32023年第3 期两种充填方式进行比选。石充填开采技术主要是对支架后部区域进行架后充填,工作面使用特殊的充填液压支架,充填支架设计有捣实机构,同时配备有研石输送、充填设备等。泵送膏体充填开采技术使用的综采开采工艺基本没有变化,关键在于增加了架后膏体充填工艺,形成了架前回采、架后充填的开采模式,因此对采与充的工序有了新的要求。该技术要求对充填材料进行地面破碎、按照一定的配比制成充填膏体,膏体在大功率工业泵及高差势能的作用下,通过管路进入工作面支架后方采空区进行充填,管路距离较长时可考虑增设接力泵,利用膏体的势能及泵压将采空区充满。两种充填技术的主
9、要区别就是充填体的混合方式和注入方式不同。综采架后充填采用固体研石充填方式,井下需布置转运皮带和研石捣实机构,需要较大的空间,对工作面倾角要求小,设备相对较简单,初期投资较少;而膏体泵送充填井上混合搅拌较好,充填体强度大,要求工作面最好有一定的倾角(6 15),便于充填体能够满足自流条件;另外,挡浆隔离系统要求较高,膏体需要一定凝固时间,影响采煤进度,膏体泵送充填井下只需布置充填管道即可,占用空间较小,膏体泵送充填材料密实度较高,减沉效果较好,但地面充填系统较复杂,设备投资较大。综采固体研石充填系统较简单,设备投入较少,充填速度慢,井下设备布置复杂,运行费用较小。而泵送膏体研石充填系统工艺稍复
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