矸石减排技术

矸石减排技术第1页/共24页第2页/共24页第3页/共24页条带煤柱矸石置换充填巷道技术第4页/共24页1试验采区基本情况淄博矿业集团有限责任公司许厂煤矿位于山东省济宁市高新区境内，井田南北长10km，东西宽6km，总面积56.3km2。1999年10月正式投入生产，年设计生产能力1.5Mt/a。2005年核定生产能力为3.2Mt/a。矿井可采及局部可采煤层有3上、3下、15上、16上和17共5层，主采煤层为3下、16上和17煤层。全矿井能利用工业储量13513万t，可采储量8263万t。其中“三下”压煤可采储量约2725万t，占全矿可采储量的33%。特别是首采区130采区，其南翼地面建筑物和水下压煤面积占到了68.7%。

第5页/共24页1160采区3下煤层条带开采井上下对照图1160采区地面建筑物密集，孙桥、王桥、东杨庄和南营四个村庄共有1060户、合计3085人，占地444144m2。第6页/共24页3下煤层埋深约290m，采用条带综放开采解放建筑物下压煤，采厚4.5～5.5m，平均5m；采宽38-58m、平均45m，留宽46-58m、平均55m，回采率约45%。在2003-2008年期间总共采出了11个条带工作面。第7页/共24页部分建筑物砖墙出现裂缝第8页/共24页3下煤层条带开采后地表移动变形最大值

3下煤层条带开采后下沉等值线3下煤层开采后倾斜等值线图

第9页/共24页23下煤层条带煤柱矸石置换充填技术条采煤柱内矸石充填巷剖面布置方案

充填巷布置方案

第10页/共24页条采煤柱矸石充填巷平面布置方案第11页/共24页充填巷锚杆支护技术方案

充填巷道支护方案锚杆布置：巷道顶板选用Φ18×2400mm的锚杆，共4根，间距1000mm，巷道两帮选用Φ18×2400mm的锚杆，每帮6根，第一次掘进时间距为800mm；第二次掘进时为900mm。

第12页/共24页充填系统工艺与设备配套

矸石充填系统布置示意图

矸石充填系统包括充填上部车场、矸石仓、充填胶带巷、充填巷及其它辅助巷道等，如下图所示。第13页/共24页充填上部车场位于-255m水平，在130采区轨道大巷与130采区南翼Ⅳ区集中轨道巷之间，其中布置矸石仓。矸石仓上口位于上部车场里段，下口与充填胶带道相连。矸石仓净深15m，直径6.0m，容积约300m3，满足首期充填工程的充填要求。矸石仓上部设置有翻车器、破碎机，下部安装给煤机。充填胶带巷一端与130采区南翼Ⅳ区集中轨道巷相连，另一端与矸石仓下口相连。

第14页/共24页矸石置换开采工艺流程

矸石置换开采的主要流程为：岩巷掘进头产生的矸石→（装车后经各运输巷道）130轨道大巷→-255m水平的充填工程上部车场→矸石仓上口→（由推车机、翻车机，经过破碎机把矸石破碎到≤300mm粒径）矸石仓→给料机→（胶带运输）充填巷迎头→抛矸机→充填巷迎头充填。

第15页/共24页矸石置换开采主要设备表

第16页/共24页矸石充填机主要参数

第17页/共24页充填加固技术

矸石置换开采是通过煤柱“二次”开采后所剩煤柱和矸石的共同支撑来控制覆岩运动，矸石充填后对覆岩并无直接的支撑作用，因此对开采区域部分地表变形的控制无直接贡献；但是，矸石充填后，可以给予充填巷两侧煤柱一定的侧向约束力，这可以较大程度的提高煤柱的支撑能力，而这对地表变形的控制是十分有利的。为保证矸石能为充填巷两侧的煤柱提供较高的侧向约束力，必须加强矸石的充填效果控制，使其尽可能接顶；同时，也应通过必要的加固使松散堆积矸石形成有一定强度和一定抵抗压缩能力的充填体，这对控制地表也是十分有益的。第18页/共24页垒砌矸石袋的加固技术方案

（1）垒砌矸石袋的充填加固方式（2）喷浆加固

喷浆加固充填矸石的基本原理是：充填巷进行矸石充填后并不能完全接顶，同时充填矸石中存在大量的非连续界面或空隙，为此，利用喷浆机喷射充填胶结材料，不但可以保证矸石接顶，而且可以利用浆液来固结破坏了的或者原有的裂隙面，使非连续界面迅速牢固地粘结在一起，可以加强充填矸石的整体性及接顶效果，加强松散矸石的强度，提高其作用效果。第19页/共24页数值模拟充填巷道支护形式

3矸石置换充填后地表沉陷预计第20页/共24页数值模拟充填巷道支护形式（局部放大）

第21页/共24页下沉曲线

水平位移曲线水平变形曲线

倾斜曲线第22页/共24页3下煤层条带煤柱中实施矸石置换充填后，地表最大