井下矸石充填方案

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矸石井下充填方案太原东山李家楼煤业有限公司

2015年7月

矸石井下充填方案

一、矿井基本情况

地面位置:东部与枣坪村相邻，南部与杨圈峁相邻，西部有都沟河通过，北部为果园，地面无其他建筑物。

二、目前矿井矸石处理方法

工作面矸石通过装岩机装入矿车，经调度绞车提升或下放至大巷车场，再利用电机车将矿车拉运至副斜井井底，由地面绞车将矸石车提升至地面，经翻矸机翻到地面。

三、矸石井下充填方案

参照其他矿井矸石井下充填的经验，结合我矿的实际情况，确定了先在西轨道大巷处沿2#煤层掘进充填巷道，其他作业地点及地面产生的矸石向充填巷进行充填。

四、系统布置

在充填巷内安设翻矸机、刮板输送机和皮带输送机，解决矸石充填问题，即将1T矿车放入翻矸机，经翻矸机翻入刮板输送机，最后经皮带输送机输送至充填处。

为了更经济、更方便，现有两个方案，做一比较：

方案一：

从西轨道大巷1#贯眼处开口，按160°方位角沿煤层顶板掘进90m后，改向以70°方位角沿煤层顶板掘进303m与措施巷贯通，形成通风系统，然后从回风联络巷以330°方位角沿煤层顶板掘进90m与西轨道大巷贯通，形成1#充填巷，贯通后立即对1#充填巷进行密闭，采用跳掘的方式进行掘进。顺序为1#充填巷—3#充填巷—5#充填巷—7#充填巷—9#充填巷—11#充填巷—2#充填巷—4#充填巷—6#充填巷—8#充填巷—10#充填巷。

第一步：开掘第一条巷道，相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道；第二步：在34m煤柱中间再掘巷，即两巷之间留15m煤柱，并充填前一条巷道。

该方案共有充填巷11条，每条充填巷可充填1620m3矸石（矸石膨胀系数按1.8计算，高度按2.5m计算），这样合计可充填矸石=1620×11=17820m3矸石。掘进每米煤量18.68t，合计掘进煤量25834.4t。

充填顺序示意图如图所示。

（1）开掘第一条巷道（宽4m） 2）相隔34m煤柱开掘第二条巷道，同时充填第

一条巷道，在34m煤柱中间再掘巷，即两

巷之间留15m煤柱并充填前一条巷道优点：

1、掘进过程中可以保证隔离煤柱的安全稳定，能确保相邻掘进空间之间距离较大，减小煤柱集中应力影响。

2、掘进作业空间与充填作业空间相距较远，两作业互不影响。

缺点：

1、在掘送回风联络巷时，污风与西轨道大巷的新鲜风流混合进入1201工作面。

2、在西轨道大巷开口较多，影响巷道的稳定性。

方案二：

从联络巷按160°方位角沿煤层顶板掘进46m后，改向以250°方位角沿煤层顶板掘进240m后，改向330°方位角沿煤层顶板掘进111m与西轨道大巷贯通，形成通风系统。退回30m以70°方位角沿煤层顶板掘进200m形成1#充填巷，改向以160°方位角沿煤层顶板掘进76m后与回风联络巷贯通。然后按顺序进行掘进：2#充填巷—3#充填巷—4#充填巷。两条充填巷的煤柱相隔15m，开掘第二条巷道，同时充填第一条巷道。

该方案共有充填巷4条，每条充填巷可充填3600m3矸石（矸石膨胀系数按1.8计算，高度按2.5m计算），这样合计可充填矸石=3600×4=14400m3矸石。掘进每米煤量18.68t，合计掘进煤量23779.64t。

优点：

1、可以保证西轨道大巷的安全稳定。

经研究决定，优先选择第二种方案。

五、充填巷掘进及支护方案和参数设计

1、充填巷掘进施工工艺：采用综掘（炮掘）的方式，掘进机后部搭接皮带、刮板输送机将煤炭运出。

2、所有充填巷道必须坚持“有掘必探，先探后掘”的原则，进行超前钻探，确认安全后，方可掘进。须备足排水设备和备用排水设备，加强排水。

3、锚杆布置：巷道顶板选用Φ18×1800mm的螺纹钢锚杆，共5根，间距900mm，排距1000mm，两侧锚杆距煤帮300mm。巷道两帮选用Φ18×1800mm的螺纹钢锚杆，每帮3根，间距800mm，排距1000mm（底板往上1.2m不进行支护，如遇地质构造或压力显现对两帮巷道造成影响的，根据实际情况对该处进行锚网支护）。锚固剂采用Z2360或MSK2360一卷。

4、锚索采用直径为Φ17.8mm×5500mm的钢铰线，三花布置，间排距2m，锚固剂采用Z2360或MSK2360两卷。

5、顶板及两帮均采用5×1m的菱形网进行铺设，网与网搭接100mm，隔孔用14#铁丝双股扭结两圈半以上。

6、在地质破碎带等特殊条件下，巷道支护参数必须改变。如减小排距；改用锚索支护；减小断面；在帮部采用锚索加强支护；必要时，应考虑注浆加固围岩的方法。

六、主要生产系统

1、运输系统

运煤：充填巷掘进面→充填巷→1#贯眼→1201胶带顺槽→煤仓。

充填巷掘进面→充填巷→回风联络巷→联络巷→西轨道大巷→措施巷→1201胶带顺槽→煤仓。

运矸：地面（井下掘进工作面）→副井→集中轨道大巷→西轨道大巷→回风联络巷→充填巷→迎头充填。

井下掘进工作面→西轨道大巷→回风联络巷→充填巷→迎头充填。

2、通风系统

1）通风路线

西轨道大巷—局部通风机—充填巷—辅助回风巷—措施巷—风井

西轨道大巷—局部通风机—联络巷—辅助回风巷—充填巷—联络巷—风井2）通风方式与供风距离

巷道掘进均采用压入式通风。

3）实际需要风量计算

Ⅰ、按瓦斯涌出量计算：

式中：Q ——充填巷实际需要的风量，m 3/min ；

4CH q ——充填巷的瓦斯绝对涌出量，m 3/min ，取1m 3

/min ；

k ——充填巷的瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.8。 Ⅱ、按二氧化碳涌出量计算：

式中：Q ——充填巷实际需要风量，m 3/min ；

2co q ——充填巷平均绝对二氧化碳涌出量，m 3/min ，取0.04m 3

/min ；

k ——充填巷因二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，取0.02。

Ⅲ、按人数计算实际需要风量：

式中：Q ——充填巷实际需要风量，m 3/min ； n ——充填巷同时工作的最多人数，取20人。

Ⅳ、按最低风速验算：

式中：Q ——充填巷的最低风量，m 3/min ；

m in v ——按充填巷最低风速0.25m/s ；

S ——充填巷的断面积，取12m 2。

Ⅴ、按有害气体的浓度验算：

式中：瓦P ——瓦斯绝对涌出量，取1m 3/min ；

掘P ——充填巷实际需要风量，m 3/min 。

则%1300/1/≤=掘瓦Q P

按上述条件计算所需风量最大值为300m 3/min ，因此，经过以上计算比较和各项验算，确定充填巷实际需要风Q=300m 3

/min 即可满足上述要求。

校核计算依据的1m 3/min 绝对瓦斯涌出量为预测报告数值，因此确定局部通风机选型FBDNO8.0/2×55KW ，额定吸风量为540-900m 3/min 。

3、供电系统

胶机变电所→西轨道大巷→充填巷→充填面迎头。

4、排水系统

充填巷→回风联络巷→联络巷→风井底水仓。