第一篇：實施充填開采技術(shù) 建設(shè)綠色煤礦企業(yè)

實施充填開采技術(shù) 建設(shè)綠色煤礦企業(yè)

陜西上河實業(yè)集團有限責(zé)任公司起步于20世紀(jì)90年代后期，經(jīng)過20多年艱苦創(chuàng)業(yè)和不懈努力，現(xiàn)已發(fā)展為涉及煤炭采掘、洗選煤及深加工、文化藝術(shù)、酒店住宿、休閑餐飲、房地產(chǎn)開發(fā)、公路橋梁建設(shè)、五金交電銷售、農(nóng)牧漁業(yè)種養(yǎng)殖等諸多領(lǐng)域的綜合性集團公司。上河集團下設(shè)的上河煤礦位于榆林市榆陽區(qū)牛家梁鎮(zhèn)常樂堡村上河自然村，在榆林城東北約15公里處，屬個人獨資企業(yè)，始建于1994年4月，1997年4月建成投產(chǎn)，2008年礦井核定生產(chǎn)能力為30萬噸/年，2013年3月礦井最終核定生產(chǎn)能力為60萬噸/年。礦區(qū)地處毛烏素沙漠南緣，井田面積2.977平方公里，現(xiàn)有地質(zhì)儲量1141.7萬噸，可采儲量479.7萬噸，剩余服務(wù)年限約8年。煤礦現(xiàn)證照齊全，為正常生產(chǎn)礦井。

煤礦開采與環(huán)境保護、城市發(fā)展、水資源保護等問題一直在矛盾中糾結(jié)，困擾著企業(yè)的發(fā)展。如何在發(fā)展經(jīng)濟的同時保住青山綠水？榆林市上河煤礦率先實施充填開采技術(shù)，即向煤礦采空區(qū)輸送沙石、粉煤灰、膏體等充填材料，并在充填體保護下進行采煤的一項技術(shù)，充填開采屬綠色開采技術(shù)體系的重要組成部分，是提高回采率、減少環(huán)境破壞的最有效方式，不僅實現(xiàn)了對村莊、建筑、河流等“三下壓煤”的開采，大大延長了礦井服務(wù)年限，而且提高了資源回收率，解決了固體廢棄物的排放問題，杜絕了污染物外排，實現(xiàn)了綠色開采。

充填驗收會照片

探路：實施充填開采

為了響應(yīng)國家提倡煤礦應(yīng)用推廣充填式開采的號召，提高煤炭資源回收率，延長礦井服務(wù)年限，有效保護水源地不受破壞、地表不產(chǎn)生塌陷、杜絕煤礦開采后采空區(qū)大面積懸空所遺留的諸多安全隱患，榆林市上河煤礦在多次由榆陽區(qū)煤炭局組織前往內(nèi)蒙古、河北、山東等地實地考察的基礎(chǔ)上，于2016年7月決定引進膠體充填開采技術(shù)，進行充采試驗，建設(shè)綠色煤礦企業(yè)。

2017年3月，上河煤礦經(jīng)榆林市榆陽區(qū)政府同意，由榆陽區(qū)煤炭局指定為充填開采試點煤礦。2017年6月，上河煤礦委托西安科技大學(xué)、陜西西礦工程勘察設(shè)計有限公司、陜西世誠礦業(yè)有限公司編制了《榆林市上河煤礦風(fēng)積沙似膏體充填開采方案設(shè)計》。上河煤礦啟動充填開采技術(shù)應(yīng)用，在經(jīng)歷了數(shù)月的建設(shè)、調(diào)試期后，在3216工作面針對原材料的配比、機械設(shè)備及工藝的配套進行了一系列的試驗，于同年8月底成功試充填了5個條帶。同年9月，上河煤礦邀請相關(guān)專家對井下充填試驗現(xiàn)場實際查看的基礎(chǔ)上，對充填開采方案設(shè)計進行了評審。2018年1月，上河煤礦委托設(shè)計單位根據(jù)井下開采條件及試采過程中遇到的具體問題，針對條帶開采參數(shù)、開采回填工藝、監(jiān)測方案和運輸、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)做出適當(dāng)調(diào)整，編制了《榆林市上河煤礦風(fēng)積沙似膏體充填開采方案設(shè)計（變更及補充）》。

上河煤礦嚴(yán)格按照設(shè)計方案執(zhí)行，地面建設(shè)充填站包括風(fēng)積沙堆場、風(fēng)積沙原料倉、水泥倉、粉煤灰倉、儲水罐、廠房等；試驗工作面采用EBZ200型懸臂式掘進機割煤，ZL18FB型輪胎式防爆裝載機裝煤，采用WC3型防爆膠輪車運煤。目前3216試驗工作面已完成第一階段14個條帶及采空區(qū)充填、第二階段的6個奇數(shù)號條帶煤柱及其采空區(qū)域充填，正在進行第三階段的奇數(shù)號煤柱置換工作，基本達到設(shè)計要求的驗收進度。經(jīng)過監(jiān)測，充填體實測強度8.22MPA，大于設(shè)計要求的6.47MPA，滿足要求，上河煤礦開展此項技術(shù)應(yīng)用至今，在煤礦3216工作面取得了局部成果。通過不斷地總結(jié)，做出如下結(jié)論：一是地面設(shè)備、設(shè)施工作穩(wěn)定、正常，且充填量有保障；二是井下施工，工藝工序合理有效，不產(chǎn)生窩工及各種浪費；三是在充填體穩(wěn)固且承壓力滿足置換強度的前提下，接頂情況良好，滿足充后置換開采的條件；四是針對成本情況，目前綜合成本在可接受范圍內(nèi)，并通過項目持續(xù)性開展，還有降低成本的空間；五是通過井上下監(jiān)測設(shè)備、設(shè)施所反饋的數(shù)據(jù)來看，地表暫無大幅沉降，且有效保護了該礦所屬范圍的水資源、地面設(shè)施不受破壞；六是通過該技術(shù)的引入及項目的逐步完善，不僅為該礦增加了收益，且一勞永逸地解決了上河煤礦所面臨的如采空區(qū)塌陷、地表破壞、排污等問題。

2018年6月，由榆陽區(qū)煤炭局牽頭組織項目建設(shè)、設(shè)計、施工等單位及專家組成立了驗收委員會，對上河煤礦充填開采項目進行了現(xiàn)場檢查驗收，驗收結(jié)論為：同意榆林市上河煤礦風(fēng)積沙似膏體充填開采項目工程階段性成果通過驗收。驗收專家組一致認(rèn)為上河煤礦實施充填開采技術(shù)為全省首例，為陜西煤礦充填開采進行了積極探索，具有很強的實踐推廣意義。

充填站圖片

成效：源頭解決地表沉降問題

推動煤炭產(chǎn)業(yè)向“生態(tài)環(huán)保型”轉(zhuǎn)變，第一個層次，是盡量減少對生態(tài)環(huán)境的影響；第二個層次，是不影響生態(tài)環(huán)境；第三個層次，主動改善生態(tài)環(huán)境。上河集團率先實施充填開采，實現(xiàn)了榆林煤炭行業(yè)所期待的由被動治理向主動防治轉(zhuǎn)變，是煤炭產(chǎn)業(yè)向“生態(tài)環(huán)保型”轉(zhuǎn)變的生動典型。上河煤礦實施充填開采，可以延長礦井服務(wù)年限5年左右，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟、就業(yè)、稅收與人民群眾的生活穩(wěn)定都起到良好的作用?？傊瑧?yīng)用充填開采技術(shù)，在更加安全的前提下，提高了回采率，并有效保護了水源地不受破壞、地表不產(chǎn)生塌陷、杜絕了煤礦開采后采空區(qū)所遺留的諸多安全隱患，同時也相對地提高了煤礦的經(jīng)濟價值，也為地方帶來了一定的社會效益。

上河煤礦

聲音：“上河實踐”如何復(fù)制

上河集團在煤炭主管部門的積極引導(dǎo)和大力支持下，投入了大量的人力、財力、物力、時間，克服了各種困難，付出了艱辛努力，率先探索出了一條綠色開采的新路子，是來之不易的，形成了“上河實踐”。對榆林這樣一個產(chǎn)煤大市而言，在目前的情況下，“上河實踐”應(yīng)當(dāng)如何復(fù)制？筆者認(rèn)為，政府應(yīng)當(dāng)加強技術(shù)改造項目投入扶持力度。利用煤礦安全改造、煤炭產(chǎn)業(yè)升級等中央預(yù)算內(nèi)資金支持煤礦實施充填開采，省級財政應(yīng)制定配套扶持政策，同時執(zhí)行充填開采煤炭資源稅費優(yōu)惠，減輕充填開采企業(yè)的成本負(fù)擔(dān)。地方政府相關(guān)部門要積極支持煤礦企業(yè)開展充填開采工作，以便加快充填開采技術(shù)的推廣。此外，從國家宏觀層面，應(yīng)考慮將以沙石、矸石、膏體等尾礦廢渣為主要填充材料生產(chǎn)的煤礦副產(chǎn)品以及充填開采的煤炭產(chǎn)品列入資源綜合利用目錄，享受國家資源綜合利用增值稅政策優(yōu)惠。

上河集團率先實施充填開采技術(shù)，為陜西煤礦企業(yè)綠色開采和可持續(xù)發(fā)展探索出一條新路子?！吧虾訉嵺`”值得其他煤礦企業(yè)借鑒和推廣。目前，上河集團實施的充填開采技術(shù)已向榆陽區(qū)十家保水采煤礦井推廣。

（來源：陜西日報

通訊員 馮偉

王峰峰）

第二篇：煤礦綠色開采技術(shù)

煤礦綠色開采技術(shù)

摘要:提出了煤礦綠色開采的概念，闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系.綠色開采的理論基礎(chǔ)為:開采后巖層中的關(guān)鍵層運動形成的節(jié)理裂隙與離層規(guī)律以及瓦斯與地下水在破斷巖層中的滲流規(guī)律.綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容包括:保水開采、建筑物下采煤與離層注漿減沉、條帶與充填開采、煤與瓦斯共采、煤巷支護與部分殲石的井下處理、煤炭地下氣化等.關(guān)鍵詞:綠色開采;關(guān)鍵層理論;巖層移動;綠色開采技術(shù)體系 中圖分類號:TD 82文獻標(biāo)識碼:A 1煤礦綠色開采的提出

黨的十六大報告明確提出“??走出一條科技含量高，經(jīng)濟效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子.”因此，我們必須充分考慮我國資源相對短缺，環(huán)境比較脆弱的基本特點，建立起適合我國國情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型工業(yè)化發(fā)展道路.近期提出的循環(huán)經(jīng)濟(recycling economy)是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng)[1]，將經(jīng)濟活動高效有序地組織成一個“資源利用－綠色工業(yè)－資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟活動對自然環(huán)境的影響破壞減少到最低程度.它不同于傳統(tǒng)經(jīng)濟的“高開采、低利用、高排放”，而是達到“低開采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo).顯然，此處的“綠色工業(yè)”是廣義的概念，應(yīng)由各個工業(yè)部門去實現(xiàn).對礦業(yè)來說就是要實現(xiàn)“綠色礦業(yè)”.“綠色礦業(yè)”的核心內(nèi)容之一就是要實現(xiàn)“綠色開采”

礦區(qū)在開發(fā)建設(shè)之前與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)一致的，而進行開發(fā)建設(shè)后，強烈的人為活動便使環(huán)境發(fā)生巨大的變化，由此形成了礦區(qū)獨特的生態(tài)環(huán)境問題，如造成農(nóng)田以及建筑物破壞，村莊遷徙，矸石堆積，使河川徑流量減少，以及地下水供水水源干枯，在地面導(dǎo)致的土地沙漠化，由于開采而使礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等.我國目前的煤礦生產(chǎn)是在以下兩種情況下進行的:一是生產(chǎn)成本不完全.如投入不足;技術(shù)裝備落后;安全設(shè)施欠帳;工人工資太低.二是相關(guān)費用支付不全.如礦產(chǎn)資源費以及植被恢復(fù)，地面塌陷與水損失;污染治理等.提出并形成綠色開采技術(shù)是為了使我們正視開采對環(huán)境造成的影響和破壞，并有清醒的認(rèn)識與足夠的估量，以便提出必要的對策和對政府提出必要的政策建議.煤炭開采形成的環(huán)境問題主要為: 1)對土地資源的破壞和占用煤炭開采對土地資源的破壞損害，井工開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主.2)對水資源的破壞和污染煤炭開采過程中，進行的人為疏干排水和采動形成的導(dǎo)水裂隙對煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源.同時開采還可能污染地下水資源.3)對大氣環(huán)境的污染主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦研石山的自燃.以山西省為例，1949-1998年共生產(chǎn)原煤56億多噸，地面塌陷破壞面積達100多萬畝，其中40%是耕地.研石山占地3萬多畝，至1998年煤炭地下采空面積達1 300 km2(全省面積的1寫).采煤破壞地下水4.2億m3/a，地表水逸流減少，導(dǎo)致井水水位下降或斷流共計3 218個，影響水利工程433處、水庫40座、輸水管道793.89 km;造成1678個村莊，81.2715萬人，10.824 1萬頭牲畜飲水困難.使本來缺水的山西環(huán)境受到進一步破壞.平均每采萬噸原煤造成塌陷土地0.2 hm2，每年新增塌陷地約2萬hm2.礦井瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴(yán)重的溫室氣體，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的根源.據(jù)初步估計，我國2 000 m淺范圍內(nèi)具有30-35萬億m3煤層氣資源，居世界前列.但由于我國煤層透氣性小，難以在開采前抽出.建國以來，我國煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)達2 356人，為煤礦總死亡人數(shù)的40％.煤礦每年排放瓦斯70-190億m3.同時瓦斯又是最好的清潔能源，因此必須加以利用，變害為寶.由此可見，提出并盡快形成煤礦的“綠色開采技術(shù)”已迫在眉睫.2綠色開采的內(nèi)涵與技術(shù)體系

從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用.而原來對礦井瓦斯的定義是:“礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體”.而在礦井水文地質(zhì)類型劃分中認(rèn)為:“根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型”.顯然，上述概念將原本為礦區(qū)資源的瓦斯和水單純作為有害物來對待是不合適的.煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源;基本出發(fā)點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響;目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益.根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容:1)水資源保護－形成“保水開采”技術(shù);2)土地與建筑物保護－形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù);3)瓦斯抽放－形成“煤與瓦斯共采”技術(shù);4)煤層巷道支護技術(shù)與減少殲石排放技術(shù);5)地下氣化技術(shù).這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)體系簡要表達如圖1所示。

開采引起環(huán)境與主要安全問題的發(fā)生都與開采后造成的巖層運動有關(guān)(巖體不破壞上述問題都不會發(fā)生)，因此，綠色開采的重大基礎(chǔ)理論為:1)采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場”分布以及離層規(guī)律;2)開采對巖層與地表移動的影響規(guī)律;3)水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律;4)巖體應(yīng)力場分布規(guī)律及巖層控制技術(shù).3巖層控制的關(guān)鍵層理論

采場老頂巖層“砌體梁”結(jié)構(gòu)模型是針對開采過程中的礦山壓力控制而提出來的.近年來，為了解決巖層控制中更為廣泛的問題，提出了巖層控制的關(guān)鍵層理論[2-4].關(guān)鍵層理論提出的目的是為了研究覆巖中厚硬巖層對層狀礦體開采中節(jié)理裂隙的分布及其對瓦斯抽放與突水防治以及對開采沉陷控制等的影響.3.1相鄰硬巖層間相互作用的復(fù)合效應(yīng)

關(guān)鍵層復(fù)合破斷研究表明，一定條件下相鄰兩層關(guān)鍵層會同步破斷.如假設(shè)相鄰兩關(guān)鍵層巖性相同，厚度分別為h1，h2，各自承擔(dān)的巖層組厚度分別為Σh2,Σh3，則按梁的破斷距計算公式可導(dǎo)出h1與h2同時垮落應(yīng)滿足的條件為

Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)2(1)例如:h2是h1的2倍，則Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1將同時垮落.此時，雖然h2遠(yuǎn)大于h1，但上部關(guān)鍵層將不會產(chǎn)生離層.3.2關(guān)鍵層初次破斷前的離層與采動裂隙“O”形圈

1)沿工作面推進方向，關(guān)鍵層下離層動態(tài)分布呈現(xiàn)兩階段發(fā)展規(guī)律:即關(guān)鍵層初次破斷前，隨著工作面推進，離層量不斷增大，最大離層位于采空區(qū)中部.關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層在采空區(qū)中部離層趨于壓實，而在采空區(qū)兩側(cè)仍各自保持一個離層區(qū).工作面?zhèn)鹊碾x層區(qū)是隨著工作面開采而不斷前移的，工作面?zhèn)入x層區(qū)最大高度僅為關(guān)鍵層初次破斷前最大離層量的1/3一1/4(參見圖2).從平面看，在采空區(qū)四周存在圖3所示一沿層面橫向連通的離層發(fā)育區(qū)，稱之為采動裂隙“O”形圈.2)沿頂板高度方向，隨工作面推進離層呈跳躍式由下往上發(fā)展.首先，第1層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布;此時，上部第2層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布，如此發(fā)展直至主關(guān)鍵層.3)貫通的豎向裂隙是水與瓦斯涌人工作面的通道，對“導(dǎo)氣”裂隙發(fā)育動態(tài)過程的研究表明，在開采初期，下位關(guān)鍵層的破斷運動對“導(dǎo)氣”裂隙從下往上發(fā)展的動態(tài)過程起控制作用，導(dǎo)氣裂隙高度

由下往上發(fā)展是非均速的，隨關(guān)鍵層的破斷而突變.當(dāng)采空區(qū)面積達一定值后，“導(dǎo)氣”裂隙的分布也同樣呈“O”形圈特征，它是正?；夭善陂g鄰近層卸壓瓦斯流向采空區(qū)的主要通道.上述成果對對“注漿減沉”及“卸壓瓦斯抽放”的鉆孔布置起指導(dǎo)作用.3.3關(guān)鍵層對地表移動的影響

實驗及實測研究結(jié)果都證明[5]，主關(guān)鍵層對地表移動過程起控制作用，主關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致地表快速下沉，地表下沉速度隨主關(guān)鍵層周期性破斷而呈現(xiàn)跳躍性變化.關(guān)鍵層破斷后對地表變形的影響將與表土層的厚度有關(guān).從而形成基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計新原則.4綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容 4.1開采對地下水分布的影響

煤層開采后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗.地下水位能否恢復(fù)，則決定于隨著工作面的推進，上覆巖層中是否有軟弱巖層(事實上它是研究地下水滲漏的“關(guān)鍵層”)經(jīng)重新壓實導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶.若有隔水帶，則隨著雨水的再次補給，下降漏斗也將隨之消失.它對地面生態(tài)的影響則決定于漏斗形成與消失的時間間隔.淮北礦區(qū)沖積層中的第四含水層(簡稱四含)與煤系地層相連，煤層開采后四含水位持續(xù)下降，形成了多個水位降落漏斗.目前淮北臨渙礦區(qū)四含水位下降范圍已達40 km2，造成了四含水資源的永久破壞.以臨渙礦西風(fēng)井85-02四含水文觀測孔為例，1985年水位是97.2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年間水位下降了108.6 m.實際觀測表明，含水層的水位下降與開采形成的導(dǎo)水裂隙通道緊密相關(guān).圖4為淮北朱仙莊礦84-15四含水文觀測孔水位變化曲線，2000年3月以前水位緩慢下降，200。年3月開始84-15鉆孔鄰近的84采區(qū)開采，導(dǎo)致了鉆孔水位的急劇下降.黃縣煤礦在進行含水砂層下采煤試驗中，在1201面沿走向布置一組觀測鉆孔，在回采前后及整個回采過程中進行了為期一年的水位觀測，結(jié)果如圖5及表1所示[6].由表1可見，水位降與鉆孔孔底到開采煤層距離有關(guān).由圖5可見，孔1水位短暫變化后水位恢復(fù)原狀，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢復(fù)，但在觀測期未能恢復(fù)原狀，而孔6則完全漏失了.因此，為了保護地下水資源，形成的保水開采技術(shù)應(yīng)能使地下水位僅發(fā)生孔1所示的變化.在一般地區(qū)要把地下水視為資源，在我國西北地區(qū)必須形成保水開采技術(shù)，即開采后地表水暫時形成下降漏斗仍能恢復(fù)到原來狀態(tài)的開采技術(shù).另外還應(yīng)該進一步觀察和研究水位變化對地表生物根系的影響.對于底板承壓水的防治，也同樣應(yīng)遵循綠色開采原則.4.2建筑物下采煤與減沉技術(shù)

1)基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計新原則

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論提出，可將保證覆巖主關(guān)鍵層不破斷失穩(wěn)作為建筑物下采煤設(shè)計的基本原則.為了保證建筑物下采煤既具有較好的經(jīng)濟效益，同時又確保地面建筑物不受到損害，關(guān)鍵在于根據(jù)具體條件下覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層特征來研究確定合理的減沉開采技術(shù)及參數(shù).2)離層注漿減沉技術(shù)

確定覆巖中的關(guān)鍵層位置，掌握其離層與破斷特征參數(shù)，是注漿減沉技術(shù)應(yīng)用可行性分析、鉆孔布置與注漿工藝設(shè)計及減沉效果評價的基礎(chǔ)[7].關(guān)鍵層初次破斷前的離層區(qū)發(fā)育、離層量大，易于注漿充填;而一旦關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層下離層量明顯變小，僅為關(guān)鍵層初次破斷前的1/3-1/4(參見圖2)，注漿難度增加.因此，離層注漿必須在關(guān)鍵層臨初次破斷前進行.鉆孔布置及最佳的注漿減沉效果應(yīng)保證關(guān)鍵層始終不發(fā)生初次破斷.4.3采空區(qū)充填開采技術(shù)

采空區(qū)充填開采技術(shù)是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)解決建筑物下開采更應(yīng)受到重視.從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對偏高，限制了該項技術(shù)在煤礦的試驗與應(yīng)用.在市場經(jīng)濟條件下，充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本.另外就是充填技術(shù)本身，它應(yīng)該包括充填系統(tǒng)與開采系統(tǒng)的協(xié)調(diào);充填運輸系統(tǒng)的暢通;充填后材料的力學(xué)特性等.順利解決上述問題將根本改變將來我國經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域的開采技術(shù).為了降低充填成本，基于巖層控制的關(guān)鍵層理論，提出了部分充填(條帶充填)控制開采沉陷的思路:僅充填部分采空區(qū)，只要保證未充填采空區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩(wěn)定，就可有效控制地表沉陷.4.4煤與瓦斯共采

我國煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對我國開展煤層瓦斯采前預(yù)抽是極為不利的.正因為如此，我國已鉆的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000 m3/d的也只有約30口[8].實踐表明，一旦煤層開采引起巖層移動，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍，為瓦斯運移和抽放創(chuàng)造了條件.因此若在開采時形成采煤和采瓦斯兩個完整的系統(tǒng)，即形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源.因此在開采高瓦斯煤層的同時，利用巖層運動的特點將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發(fā)的一條重要途徑.在“煤與瓦斯共采”技術(shù)方面，巖層運動中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙場分布、離層規(guī)律將對上鄰近層瓦斯動態(tài)涌出與下解放層開采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要參考作用[9].4.5煤巷支護技術(shù)與減少矸石排放

采礦引起的矸石排放對環(huán)境形成影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設(shè)置在煤層內(nèi).巷道維護是煤礦的永恒主題.過去，鑒于煤巷圍巖是大變形且不可抗拒，因此維護原理是:“大斷面預(yù)留量－可縮性支架－巷旁充填”.目前推行錨桿支護，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護.顯然，我們要形成“應(yīng)力場測定－數(shù)值計算－支護設(shè)計－現(xiàn)場測定”完整技術(shù)以及煤巷錨桿支護理論.例如，沿空巷道的維護方式與采動后巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布及關(guān)鍵層的破斷和形成的結(jié)構(gòu)有關(guān).而且直接影響支護參數(shù)的選擇(例如錨桿不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切錨桿.矸石不上井涉及到煤巷維護問題，而且隨著采深的增加，巖石巷的開掘?qū)⒉豢杀苊?因此矸石不上井就存在一個研石井下處理系統(tǒng)，結(jié)果是成本如何?另一種考慮能否將研石在地面處理，變廢為寶，如變?yōu)榻ㄖ牧希涮畈牧系?，終究矸石的地面處理要比井下處理簡單得多.應(yīng)該說，在經(jīng)濟原則下矸石的井下處理是綠色采礦問題.而矸石的井上處理就像地面復(fù)懇一樣是環(huán)境治理問題，不屬于綠色開采技術(shù) 4.6煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù).它是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革.不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開采對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害.煤炭地下氣化技術(shù)在近10余年來經(jīng)余力教授等的實踐積累了一定的經(jīng)驗，為今后發(fā)展我國煤炭地下氣化打下了良好技術(shù)基礎(chǔ).今后地下氣化技術(shù)應(yīng)解決:1)提高熱值和生產(chǎn)適合于用戶的氣體;2)建立起一套行之有效的測控系統(tǒng)，重點放在燃燒位置和燃燒速度的控制技術(shù)上;3)燃燒后地下氣化爐體結(jié)構(gòu)變化及地面沉降狀況的研究;4)如何使地下煤炭氣化產(chǎn)生的致癌物質(zhì)苯和酚不擴散、不污染和毒化地下水資源.其次是如何處理燃燒形成的大量二氧化碳對空氣的污染.否則煤炭地下氣化就失去了綠色開采的意義.5結(jié)語

綠色采礦首先要將巖層運動對工作面的影響轉(zhuǎn)為研究開采后巖層運動對巖體內(nèi)形成空隙的影響，以及瓦斯、地下水的滲流規(guī)律.另外，幾個重要標(biāo)志是: 1)將瓦斯作為資源，變害為利，在采煤的同時形成地面或井下瓦斯共同開采系統(tǒng);2)根據(jù)巖層的組成，確定保水采煤的地層判別以及相宜的開采方法;3)根據(jù)具體條件，形成充填、條帶開采、離層區(qū)注漿等保護建筑物及地表的技術(shù);對東部發(fā)達地區(qū)城鎮(zhèn)下采煤，充填與條帶開采是必然的選擇，因而如何降低充填成本與提高充填技術(shù)是科學(xué)研究的方向;4)形成在煤層內(nèi)維護巷道的技術(shù)，減少矸石排放量;5)形成煤炭地下氣化技術(shù)，并研究其對地下水環(huán)境的影響.參考文獻: [1]中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國現(xiàn)代化進程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京:科學(xué)出版社，2002.[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林.巖層控制中的關(guān)鍵層理論研究[J]?煤炭學(xué)報，1996,21(3):225-230.[3]許家林.巖層移動與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用 [D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)，1999.[4]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關(guān)鍵層理論 [M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.[5]許家林，錢鳴高.關(guān)鍵層運動對覆巖及地表移動影響的研究[J].煤炭學(xué)報，2000,25(2):122-126.[6]劉天泉.煤礦地表移動與覆巖破壞規(guī)律及其應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1981.146-147.[7]許家林，錢鳴高.覆巖注漿減沉鉆孔布置的研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，1998, 23(2):28-30.[8]黃盛初，朱超，劉馨，等.中國煤礦區(qū)煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)化前景[A].煤炭信息研究院主編.2001年煤礦區(qū)煤層氣項目投資與技術(shù)國際研討會論文集[C].上海:2001,11,5一11 [9]許家林，錢鳴高.地面鉆井抽放上覆遠(yuǎn)距離卸壓煤層氣試驗研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000, 29(1):78-81

第三篇：淺談煤礦綠色開采技術(shù)

摘要：深入分析了我國煤炭開采的現(xiàn)存問題，總結(jié)闡述了綠色開采的技術(shù)體系構(gòu)成，調(diào)查研究了相關(guān)保障技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，論證了以關(guān)鍵層理論為基礎(chǔ)綠色開采是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞：綠色開采；關(guān)鍵層理論；保水開采；充填開采；煤炭氣化

目錄

一、我國煤礦開采存在的問題 ··················································· 1

（一）安全問題···································································· 1

（二）環(huán)境問題···································································· 1

二、綠色開采理論體系與總體框架 ············································· 2

三、主要技術(shù)現(xiàn)狀··································································· 3

四、結(jié)語 ··············································································· 5 參考文獻 ··············································································· 5

淺談煤礦綠色開采技術(shù)

2009年12月7～18日，世界各國領(lǐng)導(dǎo)人齊聚丹麥?zhǔn)锥几绫竟?，協(xié)商如何共同遏制全球變暖，如何保護我們賴以生存的空氣、水、土地和食物。然而會議沒有達成全球亟需的氣候保護協(xié)議，以不具法律約束力的《哥本哈根協(xié)議》草草收場，加劇了人們對全球氣候惡化的擔(dān)憂。如何應(yīng)對全球氣候變化，是每一個國家、每一個行業(yè)都有責(zé)任、有義務(wù)深入研究和思考的問題。

中國作為世界上主要的發(fā)展中國家，近些年在溫室氣體減排方面做了很多卓有成效的工作，全國各行業(yè)積極倡導(dǎo)和實施可持續(xù)發(fā)展、和諧發(fā)展觀及循環(huán)經(jīng)濟等技術(shù)理念。正是在這個過程中，2003年錢鳴高院士提出了“綠色開采”的理念[1-2]，為煤炭行業(yè)的發(fā)展指明了方向。

一、我國煤礦開采存在的問題

我國“富煤、貧油、少氣”的能源賦存狀況決定了能源消費必須以煤為主，一次能源消費中有70%～75%來源于煤炭，煤炭行業(yè)的健康發(fā)展關(guān)系到國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的全局。多年煤炭開采帶來一系列環(huán)境和安全問題，屢屢為人詬病。

（一）安全問題

2009年12月21日，黑龍江龍煤集團鶴崗分公司新興煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，再次引發(fā)公眾對煤礦安全，特別是群死群傷公眾事件的關(guān)注和深層思考。煤礦事故頻發(fā)的原因何在，如何從根本上杜絕大型和特大型傷亡事故，不斷拷問著各級監(jiān)管、經(jīng)營和科研服務(wù)單位。我國煤炭安全事故頻發(fā)有著諸如井工開采量大、小煤礦安全裝備和生產(chǎn)工藝落后、行業(yè)多年安全欠賬嚴(yán)重、科技投入不足以及技術(shù)與管理人才流失嚴(yán)重等客觀原因。從2006年起，國家加大對煤礦安全投入和治理，煤礦安全的總體形勢是好轉(zhuǎn)的，在產(chǎn)量增加的同時，死亡人數(shù)逐年下降，多年來煤炭產(chǎn)量以近2億t/a的速度遞增，而百萬噸死亡率逐步下降。如何推動煤炭安全形勢的進一步好轉(zhuǎn)，實現(xiàn)以人為本與本質(zhì)安全型的和諧礦區(qū)，是煤炭行業(yè)亟待解決的問題。

（二）環(huán)境問題

主要包括由于地下采掘引起的地面塌陷、水土流失、沙漠化、采煤廢水排放以及煤矸石露天堆放污染等。

我國煤炭開采主要采用冒落法管理采空區(qū)頂板，造成地面沉降和陷落，因而引發(fā)村鎮(zhèn)、鐵路、橋梁和地面管線設(shè)施破壞。大量的農(nóng)田因塌陷、鹽漬化和水土流失無法耕種。礦井開采過程中的大氣降水、地表水、地下水及生產(chǎn)用水涌入井下而成為礦井水，目前礦山的年排水量約為22億m3。以山西省為例[1]，采煤破壞地下水達4.2億m3/a，導(dǎo)致井水水位下降或干涸共計3 218個，影響水利工程433處、水庫40座及輸水管道793.89 km，造成1 678個村莊，81.271 5萬人以及10.824 1萬頭牲畜飲水困難?！渡轿魇∶禾块_采對水資源的破壞影響及評價》顯示，該省因采煤漏水和礦井水排放等造成的經(jīng)濟損失累計達300多億元。

我國現(xiàn)有煤矸石山1 500余座，歷年堆積量達30億t，占地超過5 000 hm2，在大氣降水淋溶時還會進一步污染周圍水體、農(nóng)田和地下水。目前有自燃現(xiàn)象的矸石山約140多座，自燃過程中產(chǎn)生大量的硫化物等有毒有害氣體，成為大氣污染源。

礦井瓦斯主要是礦井中由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。它既是煤礦重大安全事故的禍根，又是一種嚴(yán)重的溫室效應(yīng)氣體。研究顯示，甲烷造成的溫室效應(yīng)在全球氣候變暖中所占份額為15％，僅次于二氧化碳。等量甲烷造成的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。據(jù)初步估計[2]，我國2 000 m以淺范圍內(nèi)具有30～35萬億m3煤層氣資源，居世界前列。但由于我國煤層透氣性差，難以在開采前抽出。建國以來，我國煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1 500余次，2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)占煤礦總死亡人數(shù)的40％。煤礦每年排放瓦斯70～190億m3。

二、綠色開采理論體系與總體框架

綠色開采理念是在科學(xué)采礦三原則(安全、環(huán)保和經(jīng)濟)的指導(dǎo)下提出的，強調(diào)在現(xiàn)有采煤理論、方法和技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展與創(chuàng)新采礦科學(xué)技術(shù)，從廣義資源的角度上認(rèn)識和對待煤、瓦斯和水等一切可以利用的各種資源。其基本出發(fā)點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響，以期取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益[1]。

煤礦開采引發(fā)的環(huán)境與安全問題無不源于采礦活動造成的巖層運動，進而引起周圍巖體的應(yīng)力場、節(jié)理裂隙場和瓦斯運移場等相關(guān)物理場的變化，因此，研究綠色開采技術(shù)必須以科學(xué)先進的巖層控制理論為基礎(chǔ)，錢鳴高、繆協(xié)興及許家林等人提出的關(guān)鍵層理論[3-5]為科學(xué)采礦的實施提供了理論基礎(chǔ)。

在科學(xué)采礦的總體框架體系內(nèi)，主要包括保水開采、煤與瓦斯共采、充填與條帶開采和離層注漿減沉、煤巷支護和部分矸石井下處理以及煤炭地下氣化等五大技術(shù)方向。

三、主要技術(shù)現(xiàn)狀

近40年來，我國共發(fā)生礦井突水事故2 000余次，直接經(jīng)濟損失高達40多億元。據(jù)統(tǒng)計，我國國有煤礦中半數(shù)具有突水危險性，且突水危險越來越嚴(yán)重。同時，山西、陜西和內(nèi)蒙古等缺水地區(qū)也急需解決煤炭保水開采的問題。關(guān)鍵層理論認(rèn)為[1]，煤炭采出后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗。地下水位能否恢復(fù)，取決于隨著工作面的推進，上覆巖層中是否含有軟弱巖層(事實上它是研究地下水滲漏的“關(guān)鍵層”)，及其能否經(jīng)重新壓實導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶。這說明從技術(shù)上把握了關(guān)鍵層的破斷規(guī)律，可以有條件開采受水患威脅的優(yōu)質(zhì)煤炭資源。

煤與瓦斯共采技術(shù)充分利用了煤炭開采中上覆巖層的礦壓活動，著重對卸壓煤層的抽采時機把握和抽采工藝優(yōu)化。在這項技術(shù)上，以袁亮院士為代表的課題組，創(chuàng)造性地解決了我國淮南礦區(qū)低透氣性煤層群開采的關(guān)鍵問題。該技術(shù)將高瓦斯、高地壓和低透氣性煤層群的技術(shù)難題統(tǒng)一考慮，以沿空留巷的方式一體化解決高瓦斯、高地溫、高地壓、井巷失穩(wěn)、瓦斯突出和沖擊地壓等開采技術(shù)難題，通過通風(fēng)降溫和簡化采掘接替，實現(xiàn)連續(xù)開采，并為高效抽采瓦斯和治理煤層群瓦斯提供最佳的工作空間，提出基于快速留巷Y形通風(fēng)抽采卸壓瓦斯的煤氣共采技術(shù)路線。這項技術(shù)在排除低透氣性難抽瓦斯安全隱患的同時，改善了作業(yè)環(huán)境，扭轉(zhuǎn)了采掘銜接緊張的不利局面，較好地貫徹了安全、經(jīng)濟和環(huán)保的科學(xué)采礦三原則。

充填開采技術(shù)在我國的應(yīng)用源于撫順地區(qū)建筑物下開采，最早采用的是水砂充填。水砂充填工序復(fù)雜，難以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，減沉效果有限，從20世紀(jì)80年代起，在井工煤炭開采中逐步淘汰。可喜的是，近期以中國礦業(yè)大學(xué)繆協(xié)興教授、周華強教授和馮光明教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組，相繼提出了矸石充填、膏體充填和超高水充填理論體系，就各充填工藝的實施開展了卓有成效的科研工作，并取得了工業(yè)化試驗成功，在一定程度上解決了煤矸石堆存和“三下”壓煤問題。同期基于關(guān)鍵層理論指導(dǎo)下的上覆巖層離層注漿減沉技術(shù)也逐步開展。矸石充填在冀中能源邢東礦、邢臺礦、云駕嶺礦和梧桐莊礦相繼開展，在山東新礦集團翟鎮(zhèn)礦、華豐礦以及皖北煤電集團五溝煤礦推廣開來。膏體充填技術(shù)最早在山東濟寧的太平礦取得成功，后推廣至冀中能源的小屯礦與邢臺礦、河南煤業(yè)化工集團焦煤公司鑫珠春礦、淄博礦業(yè)集團岱莊礦和棗煤礦集團拐蔣村礦。超高水充填技術(shù)最先在冀中能源邯礦集團陶一礦取得工業(yè)化成功。上述充填技術(shù)的快速發(fā)展，說明煤礦綠色開采技術(shù)越來越深入人心，但現(xiàn)有充填技術(shù)的推廣主要解決了冀中和山東等煤價較高地區(qū)“三下”壓煤問題，推廣面有待擴展，技術(shù)上有待進一步完善。

煤巷支護是煤礦設(shè)備產(chǎn)能發(fā)揮的重要保證。隨著我國煤礦開采逐步轉(zhuǎn)入深部，以大采深、高應(yīng)力、軟弱破碎圍巖和快速成巷為特征的動壓巷道支護技術(shù)成為今后的研究熱點。部分矸石井下處理工藝為巷充法，即通過沿空留巷和在條帶煤柱內(nèi)開掘矸石充填巷等方式，一定程度上實現(xiàn)了無煤柱開采，提高了礦井回采率。較為突出的技術(shù)成果為2002年3月冀中能源邢東煤礦可調(diào)向、升降與變速矸石充填機的研制與應(yīng)用。目前，具有相同功能的充填設(shè)備在棗礦集團田陳礦、蔣莊礦和新礦集團鄂莊礦有所應(yīng)用。山東盛泉礦業(yè)有限公司在高檔普采工作面應(yīng)用該技術(shù)是其應(yīng)用領(lǐng)域的又一擴展。

煤炭地下氣化技術(shù)集建井、采煤及轉(zhuǎn)化等多種工藝為一體，大大提高了煤炭資源的利用效率和利用水平，深受世界各國重視[6]。該技術(shù)將灰渣留于井下，充填減沉，無固體廢棄物排放，避免了大氣污染，是一種有較好發(fā)展前景的采煤技術(shù)，被譽為新一代采煤方法。自20世紀(jì)30年代以來，美國、德國和蘇聯(lián)等主要產(chǎn)煤國均對此進行了大量技術(shù)研究，取得了不少科研成果，儲備了煤炭地下氣化的一些關(guān)鍵性技術(shù)。我國自1958年開始在鶴崗興山礦、大同胡家灣、吉林蛟河及安徽獨山進行了自然條件下煤炭地下氣化試驗。1980年以后，相繼在徐州馬莊和新河、唐山劉莊、新汶孫村、協(xié)莊、鄂莊以及山東里彥等10多個礦區(qū)進行了試驗，初步實現(xiàn)了煤炭地下氣化從試驗到應(yīng)用的突破。該技術(shù)的成熟將從根本上解決傳統(tǒng)煤炭開采和使用方式存在的一系列技術(shù)、安全和環(huán)境問題，對發(fā)揮我國雄厚煤炭資源的優(yōu)勢，生產(chǎn)潔凈能源，保障能源供給安全，促進經(jīng)濟和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展都具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

四、結(jié)語

煤礦綠色開采是我國煤礦發(fā)展的必然方向，是和諧礦區(qū)建設(shè)的重要指導(dǎo)，有著以關(guān)鍵層理論為基礎(chǔ)的實施依據(jù)，框架體系內(nèi)主要技術(shù)的發(fā)展將為我國煤炭開采中實現(xiàn)安全高效、經(jīng)濟環(huán)保提供重要保障，達到煤炭行業(yè)“低開采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻：

[1] 錢鳴高．綠色開采的概念與技術(shù)體系[J]．煤炭科技，2003(4)：1-3.[2] 錢鳴高，許家林，繆協(xié)興．煤礦綠色開采技術(shù)的研究與實踐[J]．能源技術(shù)與管理，2004(1)：1-4.[3] 許家林，錢鳴高．巖層控制關(guān)鍵層理論的應(yīng)用研究與實踐[J]．中國礦業(yè)，2001(6)：54-56.[4] 許家林，連國明，朱衛(wèi)兵，等．深部開采覆巖關(guān)鍵層對地表沉陷的影響[J]．煤炭學(xué)報，2007(7)：686-690.[5] 許家林，朱衛(wèi)兵，王曉振，等．淺埋煤層覆巖關(guān)鍵層結(jié)構(gòu)分類研究[J]．煤炭學(xué)報，2009(7)：865-870.[6] 馬 馳，余 力，梁 杰．中國煤炭地下氣化技術(shù)的發(fā)展[J]．中國能源，2003(2)：11-15.

第四篇：充填開采匯報材料(翟鎮(zhèn)煤礦)

充填開采經(jīng)驗介紹材料

翟鎮(zhèn)煤礦

翟鎮(zhèn)煤礦自2005年初開始研究矸石充填采煤工藝，研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的綜采矸石充填工藝，自2006年在7403成功運用以來，已累計完成以矸換煤122.20萬噸，充填矸石74.84萬噸。礦井于2008年12月實現(xiàn)井下矸石不升井，并率先在集團公司內(nèi)停運了矸石山。

一、充填開采技術(shù)及應(yīng)用效果。

1、充填開采技術(shù)

礦井充填采區(qū)七采區(qū)，工作面采用自行研發(fā)ZZ2600／13／20.5BC型或ZZ2800／14.5／26BC型充填液壓支架，通過支架后配備充矸溜子進行機械充填。

下面以7201面介紹以下矸石充填流程與矸石充填工藝。矸石充填流程：

各采區(qū)矸石→七采矸石車場→翻車機翻車→破碎機破碎矸石→七采矸石倉→七采上部回風(fēng)上山矸石皮帶→溜矸眼→7201E軌道巷運矸皮帶→7201E工作面充填溜子（采空區(qū)）。

矸石充填采煤工藝（包括回采工藝與矸石充填工藝）A、工作面回采工藝

工作面回采工藝主要包括割煤、移架與推移刮板輸送機。

（1）采煤機割煤：采煤機割煤時的進刀方式采用割三角煤端部斜切進刀，進刀深度0.6m。采用雙向進刀，往返一次進割兩刀。

（2）移架：工作面采用及時移架支護方式，移架滯后采煤機后滾筒3～5架，追機作業(yè)，移架步距0.6m。若頂板破碎或端面距過大時，應(yīng)拉移超前架及時支護暴露的頂板。

（3）推移刮板輸送機：滯后采煤機不大于15m，推移刮板輸送機。B、矸石充填工藝（1）矸石充填工作原理

采空區(qū)的矸石充填依靠自壓式矸石充填機來自動完成：充填時自壓式矸石充填機的上刮板向下運輸充填矸石；下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石，并使矸石充填密實、均勻。

在矸石充填過程中，隨著矸石充填高度的增加，自壓式矸石充填機會隨之上升，利用矸石充填運輸機對矸石的反作用力來壓實的充填矸石。其充填過程可分為“自由落體”階段、“自充自壓”階段、“充分壓實”階段。

（2）矸石充填工藝過程

矸石充填工藝是在采面割完兩刀煤后進行，其工藝過程如下： ①每班按照正規(guī)循環(huán)割煤，然后停止割煤，移直自壓式矸石充填機的機頭與機尾。檢查充填系統(tǒng)的完好情況，準(zhǔn)備充填工作。

②首先起動工作面自壓式矸石充填機，然后依次起動7201面軌道巷運矸皮帶、七采上部回風(fēng)上山矸石皮帶及七采矸石倉設(shè)備等，進行采空區(qū)矸石充填。

③充填時采用自壓式矸石充填機機頭向機尾方向依次充填，也即先打開自壓式矸石充填機機頭的第一個插板進行“自由落體”充填階段、“自充自壓”階段，待此段矸石輸送機升至離支架尾梁200mm時，關(guān)閉第一個插板，打開第二個插板，重復(fù)上述工作，待6個插板全部完成上述兩個階段后，再同時打開全部6個插板，進行“充分壓實”階段的工作。

a.“自由落體”充填階段

“自由落體”充填階段矸石由自壓式矸石充填機運至漏矸孔，直接落入刮板下的采空區(qū)。

基 本 頂直 接 頂垮落后的直接頂充 填 矸 石矸石充填“自由落體”充填階段示意圖

b.“自充自壓”充填階段

當(dāng)從漏矸孔下落的矸石自然堆積高度至自壓式矸石充填機的溜槽時，自壓式矸石充填機上刮板推移矸石自漏矸孔落下、下刮板向上推平漏矸孔下漏的矸石。在此過程中，下刮板的作用主要在以下方面：[a]使矸石在自壓式矸石充填機的自身重力和刮板運動的共同作用下使矸石充填密實，提高了矸石的充填效果；[b]使矸石向下刮板運行方向鄰近矸石孔移動，擴大了同一漏矸孔的充填范圍。

在此過程中，自壓式矸石充填機表現(xiàn)為因受矸石堆的反作用力，逐步上抬，同時對充填矸石進行初步壓實。

待打開的漏充到離支架尾梁200mm時，關(guān)閉第一個漏矸孔的插板，同時打開第二個插板由下到上依次充填。

c.“充分壓實”充填階段

當(dāng)最后一個自壓式矸石充填機的漏矸孔完成“自充自壓”階段后，打開全部6個自壓式矸石充填機插板，進行最后階段的“充分壓實”充填階段。

此時，自壓式矸石充填機會因充填矸石的反作用力進一步上移，當(dāng)其與支架尾梁完全接觸后，自壓式矸石充填機不再上移，但對下部矸石的作用力進一步加強，使矸石得以充分壓實，同時進一步擴大矸石的充填范圍，實現(xiàn)有效充填空間的完全充滿與壓實。

采空區(qū)充填完畢后，對當(dāng)班的采空區(qū)充填情況進行檢查記錄，確認(rèn)達 到設(shè)計效果，然后進行下一矸石充填采煤工藝循環(huán)。

C、技術(shù)要點

為控制矸石充填效果，實現(xiàn)矸石充填有效空間的完全充滿與壓實。在矸石充填過程中，應(yīng)做好以下方面的工作。

①漏矸孔插板打開嚴(yán)格執(zhí)行由下到上的順序進行充填，打開插板用力均勻，以防插板變形。

②充填過程中，密切注意自壓式矸石充填機運矸量和矸石下漏量的變化，運矸量既不能大，使矸石下漏不完，運到工作面機頭；也不能小，延長充填作業(yè)時間。必要時自壓式矸石充填機需點動運行，以保證充填效果。

③注意工作面傾角變化，回采過程中嚴(yán)格順平、順直工作面，確保充填刮板輸送機控制在可彎曲變形范圍之內(nèi)，保證輸送機能夠正常運行。

④破碎機要保持正常使用，同時在破碎機后要有專人觀察矸石的破碎程度，要控制矸石破碎在粒徑50mm左右，必要時進行輔以人工破碎，以保證采空區(qū)充填效果。

2、應(yīng)用效果

自實施充填以來，為提高充充填效率、充實率，礦井對不斷現(xiàn)充填工藝設(shè)備、技術(shù)進行改進。一是在充填溜子上增加了油缸，有效提高了充填高度；二是借鑒橋式轉(zhuǎn)載機原理設(shè)計了探梁式卸矸架，實現(xiàn)皮帶直接向采空區(qū)充矸；三是對溜尾端頭支護進行優(yōu)化，減少溜尾以里單體支護；四是改變電機接線盒位置，避免后尾梁擠壓電機接線盒，有效提高了溜頭充矸高度；五是針對頂板破碎、架后漏矸多，擠占充填空間，通過安排專人實行帶壓移架，有效控制架間漏矸。

通過以上有效措施改進，進一步提高工作面充填能力，目前，礦井矸石充填效率、充實率不斷提高，實現(xiàn)了每班一刀炭、一茬矸，充實率在60％以上，保證了井下矸石不升井。

3、項目投資和開采成本。

累計完成充填項目投資6670.71萬元，實現(xiàn)以矸換煤122.2萬噸，充填 矸石74.84萬噸。自實施充填以來，礦井平均制造成本205.92萬元，充填成本較冒落式開采增加28.26元/噸，為234.18萬元。

二、下一步工作措施

1、根據(jù)礦井目前工作面矸石充填能力、充填效果、設(shè)備性能，研究自制ZCZ5200 14.5/30六柱式充填液壓支架，進一步提高工作面的充填能力、單產(chǎn)水平。

2、進一步做好充填工作面設(shè)備配套研究，以ZCZ5200 14.5/30六柱式充填液壓支架、SGZ630/264充填溜子、MG180/455型煤機、SGD630/264型工作面刮板運輸機四機配套，做好在7202E工作面的實驗、應(yīng)用、推廣。

3、隨著工作面充填能力、充填效果的提高，單一的井下矸石不能滿足充填能力要求，需進一步做好地面矸石入井問題；同時進一步研究井下煤矸分離，提高煤質(zhì)。

第五篇：煤礦開采技術(shù)

煤礦開采技術(shù)

主要課程：計算機文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計、工程制圖、工程力學(xué)、電工技術(shù)基礎(chǔ)、測量學(xué)、煤礦地質(zhì)學(xué)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、井巷施工技術(shù)、礦山壓力及其控制、流體力學(xué)與流體機械、采掘機械、采煤學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、礦井提升運輸、礦山電工、計算機繪圖、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、露天開采概論、露天礦爆破工程、露天礦線路工程、邊坡穩(wěn)定、露天采掘機械、露天礦運輸設(shè)備、露天采礦工藝、露天礦設(shè)計原理、礦山供電等。

就業(yè)方向：可在礦山企業(yè)、科研院所、政府機構(gòu)等企、事業(yè)單位就業(yè)。主要從事礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計、礦山安全技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、安全監(jiān)察、科學(xué)研究等工作。

★ 礦井通風(fēng)與安全

主要課程：計算機文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計、工程制圖、電工與電子技術(shù)、采煤概論、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、安全工程學(xué)、礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、瓦斯防治與開發(fā)技術(shù)、火災(zāi)防止理論與技術(shù)、粉層防止理論與技術(shù)、水防止理論與技術(shù)、安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、管理學(xué)原理、環(huán)保概論、電氣安全管理、通風(fēng)與凈化工程、危險貨物運輸管理等。

就業(yè)方向：可在煤礦、金屬礦、非金屬礦從事礦山通風(fēng)安全和環(huán)境保護技術(shù)管理工作；也可在上述系統(tǒng)的科研、設(shè)計、教學(xué)、管理部門從事科學(xué)研究、礦山設(shè)計、教學(xué)、安全監(jiān)察等工作；還能在工礦企業(yè)中從事采暖通風(fēng)技術(shù)工作。