充填开采工艺在复杂块段开采的应用

王建鹏 类成楠 纪维员

（内蒙古福城矿业有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 016299）

充填采煤法，是一种用充填材料充填采煤工作面采空区以控制岩层移动和变形的采煤方法[1]。福城煤矿1903S 工作面由于井田地质构造、倾角变化以及开拓布局等因素影响，形成了不规则块段，为了回收煤炭资源，计划采用“采3 充1，采5 充3”的充填采煤法，消耗掘进矸石，增产降排。

1 概况

1903S 工作面以西为1902S 工作面，以东为1904S 工作面，以北为1902S 补运输巷。巷道以西1902S 工作面已采，工作面采动影响已基本稳定，以东为未开采区域。1903S1#充填面是1903S 工作面第一个充填面。

1903S1#充填面支巷开门点均在1#运输巷，支巷设计坡度15°～21°，长度41.8～49 m/条，平均45.5 m/条。支巷宽5.0 m，高度4.8 m。其中切眼开门点在1903S1#充填面运输巷Q4 导线点前77.8 m为巷中开门，按真方位224°，沿9 煤顶板施工7.5 m后，扩下帮施工41.5 m，贯通1902S补运输巷停掘，然后将巷道卧底施工后形成充填面切眼，留设5 m的保护煤柱，施工充填支巷， I-01#～I-32#支巷均平行于切眼布置，间距5 m，如图1。

图1 1903S1#充填面平面布置图

2 开采顺序

（1）1903S1#充填面采用综掘机出煤，防爆装载机及30B 刮板输送机装运，矸石充填法管理顶板。首先开采奇数支巷并进行充填后，再行开采偶数支巷（煤柱巷）。

（2）工作面开采由一台EBZ-230 综掘机由内向外分区段联合开采，支巷施工完毕后及时对开门点进行封堵，封堵完成后对支巷进行充填，已采支巷充填完毕待充填物凝固后(凝固期一个星期)，再由内向外开采本区段煤柱巷。

（3）本区段煤柱巷开采完毕后，取本区段最外端煤柱巷作为新切眼，并将新切眼以里运输巷、回风巷进行封堵，然后开采下一个区段，本区段未开采完成严禁开采下一个区段。

3 掘巷及支护

3.1 开门及预透

奇数支巷开门前（三岔门）距离上帮1 m、距支巷牛鼻子1 m，按照2 m 间距布置2 组锚索桁架梁加强支护，沿支巷中线布置1 组锚索桁架梁，奇数支巷贯通点距离下帮1 m 布置2 组锚索桁架梁加强支护。奇数支巷预透前，在预透巷道距下帮0.5 m，按照2 m 的间距布置2 组锚索桁架梁加强支护，预透后沿支巷中线布置1 组锚索桁架梁。锚索规格：Ф17.8 mm×L6200 mm，桁架梁采用11#矿工钢加工而成，长度2.4 m，眼距2.0 m。

3.2 临时支护

巷道使用2 颗单体支柱作临时支护。截割前空顶距不得超过0.3 m。正常循环进度3 m，最大控顶距3.3 m，顶板破碎时循环进度缩小为1.5 m，空帮距离不大于2 排。

3.3 永久支护

奇数支巷：当巷道顶板灰岩完整，厚度大于2 m 时，沿巷道中心打设1 根锚索支护顶板，排距为3 m。上帮布置3 根锚杆支护，采用MSGLD-335等强螺纹钢树脂锚杆(Ф20 mm×L2000 mm)配双向拉伸塑料网及W 钢带支护，锚杆间排距1500 mm×1500 mm，下帮不支护。当顶板有泥岩伪顶时，厚度小于0.4 m 时必须将伪顶截割干净，如图2。

图2 1903S1#充填面支巷支护图

施工偶数支巷时，奇数支巷已经完成充填，两帮为混凝土结构，不再进行支护；顶板沿巷道中心打设1 根锚索支护顶板，排距为3 m，与奇数巷支护相同。

支护网的网格尺寸均匀；矿用钢塑复合网及双向拉伸塑料网的网格尺寸不大于50 mm×50 mm；长宽规格为：2000 mm×30 000 mm；要求将网张紧，紧贴煤岩面，每格必穿；每隔200 mm 拴一个扣，网与网之间对接。

4 充填系统

4.1 采取“采3 充1，采5 充3”的工作法

连续掘出3 个支巷或煤柱巷后，必须充填，不得连续开采超过3 个支巷或煤柱巷不充填；连续开采5 个支巷或煤柱巷时必须保证3 个支巷或煤柱巷完成充填。上巷充填与下巷采煤实现平行作业。采用水泥浆加洗选矸管理顶板，根据地质及开采技术条件，采用水泥浆蠕动冲推洗选矸进行充填。支巷充填采用四次充填工艺，首次充填时充填高度为下封口高度的1/2，保证24 h 凝固时间，提高下出口封堵的抗压强度；二次充填，充填高度距下封口顶板15 cm 时结束，确保支巷能够正常通风；第三次充填，当充填膏体平面与支巷上出口底板平齐后停止充填；第四次充填前对上出口支设挡板或采用矸石袋封堵，使用湿式矸石喷射机进行辅助灌浆直至充填接顶，完成巷道充填[2]。

4.2 充填挡浆墙制作工艺

（1）挡浆墙制作要求

① 完成一个支巷或煤柱巷掘进支护后，必须及时制作挡浆墙，用于充填挡浆。

② 挡浆墙距运输巷中线不得小于2.7 m，以便设备运行。

③ 挡浆墙施工时，始终在充填巷中线底板位置留有不大于0.4 m 的正方形窗口，用于运料[3]。

（2）挡浆墙制作所需材料

木板（厚5 cm）、滤水布、点柱、菱形网、铁丝、编织袋、钢钉及所需工具等。

（3）挡浆墙制作流程

打点柱→支设木板→铺滤水布→封堵间隙→铺菱形网→密闭窗口→封堵间隙→打戗柱，如图3。

4.3 充填工艺

井下先开启接面输矸皮带，再开启第二部输矸皮带，然后开启矸石缓冲仓皮带，最后打开矸石缓冲仓封口调节板。准备工作完成后，联系地面下送矸石。井下停止充填矸石时，及时通知地面停止下送矸石，当疏矸孔停止下送矸石时，关闭矸石缓冲仓封口调节板，开空一部输矸皮带并停止皮带运行，再开空第二部输矸皮带并停止运行，最后开空接面输矸皮带并停止运行。

5 效果

通过对充填工艺进行不断研究优化，现场充填效果良好，既增加了煤炭资源回收量，又消耗了废弃矸石，还有效避免了全部垮落法对周围井巷及工作面的影响，具有良好的经济效益及安全意义。