1概述
梧桐庄矿是峰峰集团公司的一个大型现代化矿井，预设年生产能力120 万t，2003 年10 月1 日正式投产。经技术革新，目前矿井生产能力提高至300 万t / a.为了建设绿色矿山，解决煤矿矸石山侵蚀良田、长期堆存容易造成自燃、污染大气和地下水质对生态环境构成严重威胁的问题。梧桐庄矿在工业广场煤柱内，将岩巷掘进所产生的矸石充填到预先掘进的煤层巷道中，利用矸石置换出煤炭资源，从而实现安全采出保护煤柱资源、地面无变形影响，同时综合治理了煤矿矸石的多重目的。
井下巷道矸石充填已在许多矿山应用，而采取“饱和型注浆矸石充填”、按预设顺序边掘进边充填，充填的同时进行巷道饱和注浆，使充填巷作为岩柱形成强有力支撑以后，再掘进充填巷之间剩余的煤柱，从而达到全部回收工业广场煤柱的目的。
在此就该项技术流程研讨与应用进行总结剖析，以起到互相借鉴之目的。
2井下矸石充填巷道合理确定
2.1 巷道充填矸石地点和范围梧桐庄矿矸石充填区选择在工业场地保护煤柱内，该区充填挖掘规划分三期进行。
一期在工业场地的东侧，2＃煤胶带巷以东，即下山方向充填可采煤量54.3 万t .二期是在工业场地的东侧，2＃煤胶带巷以西，即上山方向，与井底车场巷道留设煤柱为界。三期选在工业场地西侧的工业场地煤柱。
2.2 矸石充填巷道布置系统在井底车场北侧，利用北翼- 470 m 大巷，施工矸石翻罐笼车场、矸石翻罐笼硐室、车场通路。
利用2＃煤胶带巷施工矸石胶带巷、矸石仓、矸石装载硐室，并使矸石胶带巷与北翼胶带机巷沟通，解决巷道通风问题。2＃煤胶带巷将担负掘进运输、通风、出煤、运送矸石的任务。
掘进顺序：先间隔20 m按预设顺序掘充填巷，待相邻的两条充填巷充填、注浆完成，矿压稳定后，在两条巷道之间再掘剩余的充填巷进行充填、注浆，达到预设的煤柱要求。
在矸石胶带巷位置、2＃煤胶带巷铺设输送矸石胶带输送机，在1＃填矸巷安装抛矸胶带、抛矸机进行抛矸充填，掘进充填巷道由里往外进行，出煤系统与排矸系统互不干扰。
2.3 矸石充填系统处理规模根据生产计划安排，每年的岩巷工程约4000 m，掘进平均断面积为15 m2，原岩量为6 万m3/ a，岩石碎胀系数按1.6 计算，矸石松散体积为9.6 万井下巷道矸石充填饱和注浆无煤柱挖掘技术研讨m3/ a.矸石充填巷道预设断面5 m×3.2 m，净断面为16 m2，充填饱满系数取0.97，巷道收缩按10 %考虑，每年需要充填巷6900 m.在一期工程范围内，可布置填矸巷83 条，总长19480 m，则可充填2.8 a.按充填工艺和设施能力计算，矸石充填系统日处理能力为650 m3，年处理能力达21.45 万m3.远远大于矿井的年矸石量9.6 万m3.根据矸石充填系统能力计算日可充填巷道46.5 m，根据矿井年矸石量计算日需充填巷道21 m. 3矸石充填巷道饱和注浆技术实施为了确保充填巷煤柱全部采出后，地表不出现下沉，根据巷道的实际情况进行了充填巷注浆设计。在排矸系统运输巷提前敷设一趟主注浆管路，拟注浆充填的巷道段下端建一道水闸墙。通过在充填巷道里预埋的注浆管路，采用地面注浆站注浆达到彻底充填该巷道的目的。
实施步骤如下：注浆充填的巷道段下端建一道水闸墙，预设承受压力为2 MPa，墙体混凝土标号要求C 20 以上，经过计算墙体厚度为500 mm，水闸墙两侧用砖墙砌好，然后在中间浇注，并在墙体内埋设8 根1 寸注浆管，墙体筑成后，按注浆管埋入端位置由下而上进行注浆，注浆使用水灰比1∶1 的单液水泥浆。各注浆管要连续注浆至2MPa 压力后稳定30 min，注浆期间发现跑浆及时采取堵塞、浆液中加骨料、间歇注浆等举措处理。
在充填巷一帮顶部提前安装一趟注浆管，一趟排气管，管路前头距充填巷端头30 m 左右。矸石每充填50 m 左右时，进行注浆。注浆材料选用普通R32.5#水泥和粉煤灰，浆液水灰比为1∶1～2∶1，利用地面注浆站进行矸石饱和型注浆充填。
矸石充填巷道注浆质量要求以下几点：
（1）巷道尺寸必需按预设要求，留设煤柱（两巷间）不得小于5 m.
（2）充填巷道采用锚网联合支护不回收形成永久的支护作用，经饱和注浆充填可确保顶板不发生跨落，扼制上覆岩层下沉。
（3）应采取快速掘进、快速充填，防止巷道变形。
（4）选择合理的巷道布局和掘进、充填顺序，避免相邻巷道掘进顶板应力过分集中，扰动已有巷道产生过量变形。
（5）在地面设置地表变形观测站，自**条充填巷道掘出后便开始进行定时观测工作，并可根据观测数据及时调整充填工程预设参数，为以后的巷道充填挖掘积累经验数据。
4矸石充填饱和注浆系统的创新点梧桐庄矿矸石充填系统，解决了排矸与出煤干扰、充填不连续、大砟块充填不实、全煤柱回采、地表下沉等重大问题。
4.1实现了排矸与出煤系统互不干扰从预设上充填系统形成了全风压通风系统，使掘进与排矸的通风系统不存在串联情况。排矸胶带与出煤胶带完全分开，系统合理、可靠，提高了系统的利用效果。
4.2专用砟仓安装使用了粉碎机巷道充填系统专门预设施工了砟仓，并安装使用了粉碎机。从粉碎机的选型、到粉碎机的安装系统，经过了多个方案的探讨、研讨，优选出*佳方案，并得以实施。在砟仓内翻罐笼下方开掘了粉碎机硐室和通道，以便粉碎机进行检修。矸石全部进行了粉碎，粒径达到了200 mm 以下，使矸石块粒均匀。实现了矸石连续充填，增大了充填密实度，提高了巷道充填效果。
4.3抛矸设施利用了75 型掘进机抛矸设施成功利用了75 型掘进机，节约成本，使用方便，效果良好。
4.4充填巷帮使用可回收锚杆充填巷掘进时两帮支护使用可回收锚杆，在巷道充填时，可将帮锚杆回收，既节约成本，又为相邻充填巷掘进，实现全煤柱填矸采煤奠定了基础。
4.5 提出并实施了充填巷注浆系统经过现场观察，巷道充填后，仍有150～200 mm 的空间，考虑以后松散岩石的沉降，空间仍会增加。为此，利用了地面注浆站，使用水泥与粉煤灰配合制成浆液，通过注浆管路注入充填后的岩石空隙。在充填巷的端头浇注砼承压墙，并进行墙体注浆，以保证充填巷内的注浆效果。
自2009 年4 月1 日巷道饱和充填矸石采煤以来，截至2009 年底累计充填巷道2458 m（采煤55059 t，填矸石34338 m3）。每米注水泥浆约1.7t，累计注水泥约4000 t.原矸石升井率100 %，自充填矸石以来，矸石升井率约60 %.
5结语
5.1 经济效益巨大矸石充填系统一期工程充填巷道19480 m，置换出呆滞煤量约43.6 万t ，经计算巷道充填矸石每米经济效益26766 元，按2009 年充填巷道2458 m计算，年充填矸石经济效益6579 万元。将为梧桐庄矿的增产、增效起到重要作用。该充填系统一期工程，可直接创效5.89 亿万元，净收益5 亿元。
5.2 社会效益显著矸石不升井，使固体废物得以资源化利用，减少占用土地，消除或减少环境污染，改善矿区生态环境，符合国家环保政策，工业场地整洁，节省矸石山设施费、翻矸绞车设施等费用，减少操作人员，同时还部分回收建筑物下压煤，延长了矿井服务年限。是建筑物下采煤建设绿色矿井的新途径。
5.3 矸石充填加饱和注浆实现无煤柱挖掘经过一年多对充填范围内的地表变形观测证明，梧桐庄矿工业场地煤柱内充填巷道宽度5.0 m，两煤巷间留设5.0 m 宽煤柱进行分步挖掘，充填巷进行巷道充填并采取饱和注浆，工业场地内地表无变形，饱和充填矸石达到了预期效果，为以后的巷道充填挖掘积累了经验。
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