薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱的实践

l l_一脚V A LL E工薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱的实践
金开平
(六枝工矿<集团>有限责任公司地宗煤炭分公司贵州六盘水553枷)应用科学
[摘要】结合我国矿区采动沉陷、土地占用和资源浪费的实际，在三塘煤矿进行薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱的实践，介绍其工艺路线，分析置换效果影响因素．得出薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱的可行性结果．
【关键词]永久煤柱矸石置换薄煤层巷道掘进
中图分类号：T口54文献标识码：^文章编号：1671—7597(2∞8)081∞97一01
采动沉陷对矿区环境构成了严重危害，主要表现在：煤炭井工开采对土地资源的破坏，据统计，现全国约有60亿辞塌陷农田土地，平均每采万吨煤炭塌陷农田土地2000一，平均每年还将增加约3亿一；村庄、建筑物下压煤及开采中留设的其它永久煤柱问题严重，全国约有2030个村庄压煤，压煤量达52．2亿吨；煤炭开采产生的堆积在地面的矸石累计达38亿吨。

且每年以2亿吨的排出量不断增加，不仅占用了土地，而且污染环境。

为尽量减少开采带来的上述负面问题，在三塘煤矿进行了薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱的实践，取得了预期效果，为矿区保护土地资源和环境，减少煤炭资源浪费提供了一定依据。

一、试奠矿井地质条件
贵州六枝工矿(集团)有限责任公司三塘煤矿位于织金县三塘镇，设计生产能力60万吨，井田面积5．623km。

，井田范围地理坐标为东经1050 28’04”～105029’48”，北纬26037’06”～26039’12”，含煤地层为二叠系龙潭煤组。

该煤矿主要开采6、16号煤层，目前仅开采16号煤层。

6号煤层厚度稳定，结构简单，一般厚1．4m，直接顶板为砂质泥岩或泥质粉砂岩，直接底为灰色砂质泥岩，厚0．55～1．om，老项为泥质粉砂岩，一般厚6．81m。

16号煤层位于龙潭组中部，为主要可采煤层，厚度一般在1．4～1．6m，结构简单，厚度稳定，煤层直接项板为砂质泥岩，一般厚3m。

老顶为厚8m的粉砂岩或细砂岩，煤层底板为厚约O．1～O．4m的泥岩。

三塘煤矿属三塘向斜南东翼，在井田内多为单斜构造，次一级褶曲不发育，地层倾向北西，倾角l O o～35。

，一般为小于20。

构造相对较简单，井田内大中型断层稀少，现只发现sFs和F-a两条断层。

sFB为正断层，走向近于南北，倾向w，倾角66～810，地层断距100～120m，区内全长9km，地层横向错开。

并具有断层谷为其特征，位于海坝至岩洞口附近：F-”为逆断层，走向s w～N E，倾向s E，倾角340，落差5m左右，区内全长1．8l‘m，在三塘煤矿南端6号煤露头附近。

水文地质方面，区内主要含水层有三迭系飞仙关组灰岩，长兴组灰岩及茅口灰岩，含水量皆丰富，有漏斗，落水洞及涌泉发育，距煤系地层皆较近，但底部有峨眉山玄武岩隔水，顶部有煤系地层的砂、泥岩隔水，其地下水对煤矿开采影响不大。

矿井水文地质条件中等。

二、薄：融屡着道■进矸石置换糸久■柱的基本■路和方壕
开采巷道布置平面示意图
试验矿井可采煤层16#、6俩层，层问距128m，因各种历史原因现只开采16喋层，相当于单一煤层开采，巷道均布置在煤层中，又属单翼回采，保留巷道多，必须留设巷道保护煤柱，损失资源约15％。

为满足安全生产
需要。

矿井主要进、回风巷道设计断面为8．1辞，而煤层厚度仅1．4～1．6m，需破底0．4～0．6m，每米巷道产生实体矸石量1．6～2．4m3。

为减少煤柱资源损失和解决巷道排矸困难、占用土地、污染环境等问题，采用“偷梁换柱”的办法，在煤柱中沿走向每隔8m掘一个深l O m(倾向)的装矸巷(宽3m，高以煤厚为限)，先将煤掏走，再将矸石回填，形成薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱的基本思路。

其方法见下图，工艺流程为：运输(回风)大巷先掘进煤体，而后起底成巷，矸石充填于装矸巷，以装矸巷间距8m为一个小循环，运输大巷永久支护采用锚网。

装矸巷掘进时采用临时支护，随充填回撤。

起底与充填位置近，易于操作，装矸巷掘进到充填的间隔时间短，项板在未变形前得到充填支护，有利于顶板管理，无碍巷道维护。

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矸石置换永久煤柱示意图
柱
兰、置换(充填)效果髟■因素分析
矸石置换(充填)永久煤柱减沉效果受多种因素影响，主要有巷道变形率、充填率和充填体密实度等。

(一)巷道变形率
装矸巷掘出后，原始应力平衡状态遭到破坏，应力重新分布与平衡，导致巷道变形的产生。

巷道变形量的大小与掘进空间四周煤柱体、顶底板岩性及煤层自身强度、产状、支护方式与参数、深度、局部构造、巷道间隔、时问延续等密切相关。

经实际观测，三塘矿井单条巷遭掘出2年多，巷道断面基本无变化。

(二)充填率
主要取决于充填工艺和巷道倾角等因素。

充填时应尽量采取措施，使矸石充满充实。

实践矿井煤层平均倾角150，采用下山俯填，充填率能达到9蹦。

(三)充填体密实度
充填的密实度与矸石岩性、粘度、含水率、充填处理方式及时间、外部施压环境等有关。

三塘煤矿巷道掘进起底的岩石以泥岩为主，下部为砂页岩，泥岩遇水易变软以至成泥状，砂岩和泥混填，并在施工中浇水，犹如“水泥砂浆”，容易充填严实，对顶板能起到较好的支撑作用。

圈、曩进矸石置换糸久攥柱的宴践效果
(一)现实效果
自2006年3月开始实践薄煤层巷道掘进矸石置换永久煤柱至今，共掘进阶段运输(回风)大巷1920m，其置换的装矸煤巷2050l I I，采出永久煤柱煤量14400t，消灭矸石10100一，平均充填率94％，减少煤柱资源损失21％。

(下转第3页)
¨川U 轨道上山
新型水性丙烯酸树脂
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吴蔚1魏青青2
(1．华中师范大学化学学院湖北武汉430079；2．武汉职业技术学院生物工程系湖北武汉43∞70)
脚V A L LE工自然科掌
【摘要】用环氧脂肪酸酯对水性丙烯酸树脂进行改性，研究结果表明，改性树脂具有较好的成膜性能和优异的物理机械性能，并且比用E一“改性的水性丙烯酸树脂更加稳定，可以长时间存放。

[关键词】环氧脂肪酸酯丙烯酸树脂中图分类号：T口_9文献标识码：^改性
文章编号：1671—7597(2∞8)0810∞3一01
近年来，世界大部分国家能源供应不足，各国努力寻求稳定充足的能源供应，其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。

当今社会，产品的原材料越来越多地来自于天然材料，从而提高了“绿色程度”。

[1—3]由资源丰富的天然油类脂肪酸脂经简单的工艺，制成的环氧脂肪酸酯，它的挥发性小，无毒害，适用于食品包装材料、药用制品等方面的生产。

E一44环氧改性的水性丙烯酸树脂稳定性差，存放时问不宣过长，易于凝胶。

[4，5]本文用环氧脂肪酸酯制成水性丙烯酸树脂，并与以往水性丙烯酸树脂、E一44环氧改性的丙烯酸树脂的各项性能进行了性能对比，结果表明环氧脂肪酸酯改性后的水性丙烯酸树脂的各项性能明显优于传统的水性丙烯酸树脂，而且其稳定性也优于E一44环氧改性的丙烯酸树脂。

一、实验部分
(一)原料
环氧脂肪酸酯，工业级，山东省乐陵市辰瑞化工有限公司；a一2甲基丙烯酸(肼A)化学纯；丙烯酸丁酯(B A)，化学纯；丙烯酸(从)，化学纯；正丁醇，分析纯；过氧化苯甲酰(B P0)，分析纯；N氧乙基丙烯酰胺，分析纯；蒸馏水。

(二)仪器设备
超级恒温油浴锅；电动搅拌器；恒温加压干燥箱；常用玻璃仪器。

(三)合成工艺
表1改性前后水性丙烯酸树脂性能比较
序性能指标
项目
号水性丙烯酸树脂环氧脂肪酸酯改性E-44改性
l树脂外观浅黄色透明枯稠状浅黄色透明粘稠状浅黄色透明粘稠状2稳定程度不凝胶(6个月)不凝胶(6个月)凝胶(2个月)
3同含置惕39．540．2
柏．1
4粘度1451”160
5吸水宰，％39．89．87．1
6硬度O．420．600．67附着力≥2≥l≥1 7
(划豳法y级
拉伸强度4．87．】7．2
8唧)
先将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、正丁醇和引发剂B P0按比例混合均匀。

在装有搅拌器、冷凝管、温度计和滴液漏斗的四口烧瓶中加入环氧脂肪酸酯和正J‘醇，加热搅拌至溶解，加入1／3预先配好的引发剂和单体的混合液，升温至同流温度，当单体有少量聚合(约30l n i n后)时连续滴加剩余单体和引发剂的混合液，约2h滴加完毕，继续保温110℃反应3h，完全聚合。

冷却至40℃，三乙胺调节pH为7～8，加水稀释，降温，出科，即制得均一稳定的改性树脂。

(上接第97页)
分析测试仪器与方法：1．红外光谱分析；2．环氧脂肪酸酯改性水性丙烯酸树脂力学性能测定：涂膜摆杆硬度G B／T1730—93；漆膜耐冲击性G B／T1732—93；漆膜附着力G B／T1720—79：漆膜光泽度G B／T1743—79；漆膜拉强伸度G B／T528—92。

3．涂膜吸水率4．固含量及转化率：采用称重法(G M)测量固含量，从而计算出转化事。

5．粘度：用涂一4杯按照G B／T173卜79标准于25℃下测定。

：、结果与讨论
(一)性能比较
由表1可以看出，环氧脂肪酸酯改性后的水性丙烯酸树脂的各项性能明显优于传统的水性丙烯酸树脂，而且其稳定性也优于E一44环氧改性的丙烯酸树脂。

(二)红外光谱分析
如图可见，3444c m-1为羟基的缔合吸收峰，1735m-1为环氧环氧脂肪酸酯树脂的c=O吸收峰，1609cm一1为一cO o_的吸收峰，1166cm-1为改性树脂一c(c H3)2的骨架振动，图中没有915cⅢ-1环氧基的特征吸收峰，说明环氧环氧脂肪酸酯已经开环与各个单体发生交联聚合，并不是共混的形式。

三、小结
采用环氧脂肪酸酯改性水性丙烯酸树脂能提高涂膜的机械性能。

改性树脂兼具E一“改性丙烯酸树脂的优点，并且比其更加稳定，可以长时间存放，适用丁二水性涂料，具有广泛的应用前景。

参考文献：
[1]C∞E。

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(6)：5—15．
[5]潘祖仁著，高分子化学【M]．北京：化学工业出版社．1995．
经过现场观测，阶段运输(回风)大巷无明显影响和变形，达到了预期目的。

(二)社会、环境和经济效益
三塘煤矿实施巷道掘进矸石置换永久煤柱以来，把巷道掘进过程中产生的矸石全部回填到巷道保护煤柱中，地面不用设矸石山，节约了用地；消除了矸石山自然释放有害气体而污染环境的污染源；回收了部分永久煤柱，减少资源损失，提高了矿井资源回收率；矿井主要巷道未受明显影响，为企业减少了较大的排矸费用和土地占用，企业经济、社会和环境效益明显。

参考文献：
【1]‘煤炭科学技术》。