1、關于煤礦充填式開采與無煤柱開采方式的調研報告陜西旬邑青崗坪礦業有限公司為了緩解煤炭資源日趨緊張的局面，安全開采“三下”壓煤，協調煤炭資源的回收與地面沉陷，處理矸石地面堆積造成的環境問題，充填式頂板控制方法及無煤柱開采方法逐漸受到人們的重視。2013年8月7日由華能煤業公司副總經理、總工程師鄭鐵騎同志帶隊，各礦業公司總工程師和技術負責人等一行13人赴河北省冀中能源邢東煤礦和亨建礦參觀學習調研了井下采空區充填及無煤柱開采應用技術。現將調研情況匯報如下：一、充填式開采（一）冀中能源充填式開采發展概況冀中能源股份有限公司針對大量“三下”壓煤問題，煤矸石粉煤灰排放、環境損害及土地資源問題，在邢東礦首先試

2、驗成功井下巷道矸石充填技術，率先成功研發建筑物下綜合機械化充填采煤技術，即在充填液壓支架后頂梁的掩護下，利用矸石粉煤灰及高水材料實現了采空區的充分充填，從而有效抑制覆巖下沉破裂和地表變形量，解放大量呆滯煤炭資源。成功設計了充填綜采的新方法、新工藝，實現了采煤與充填并舉，開創了建筑物下綜合機械化充填采煤技術的新途徑，攻克了巷道充填系統、充填工藝、充填裝備等相關難題，研制了專用于巷道矸石充填的拋矸機，實現了礦井矸石不升井，將邢東礦打造成全國第一座沒有矸石山的綠色礦井。截止目前已經實現充填巷道5816米，充填矸石85828立方米，置換井下煤炭資源53萬噸。經濟和社會效益非常顯著。（二）冀中能源充填式

3、開采的理論冀中能源成功的充填理論和實踐證明：支架支護強度和充填體密實度是充填采煤控制巖石拉應力和容許沉降空間的關鍵因素，控制著直接頂下沉變形。經過研究上部巖層彎曲變形各變量之間的關系，確定了不同巖性條件下的液壓支架支護參數和充實密實度，控制了上覆巖層的移動，使上覆巖層位移最小，對地表影響最低，達到在采煤過程中控制地表下沉的目的。（三）邢臺煤礦充填式開采的現場應用1、基本情況井田面積為34Km2，其范圍東以F2、F2-1斷層為界，南以F12斷層為界，西北以9#煤層掩蓋接觸線為界。含煤地層為石炭二疊系的本溪組、太原組、山西組。礦井開采初期是一座低瓦斯礦井，但隨著開采深度的逐年加大，瓦斯涌出量在不斷

4、增加，掘進工作面瓦斯涌出量為0.903/min，回采工作面瓦斯涌出量達3.543/min。邢臺礦7606充填工作面采用綜合機械化采煤工藝，分層開采，采高3.Om。采煤設備和工藝與普通綜采設備和工藝基本相同，區別就在架后充填工藝。充填工作主要靠充填開采輸送機和夯實機共同完成的。通過充填開采輸送機的卸料孔將充填物料充填人采空區內，然后利用夯實機將充填物料推擠接頂并夯實。2、應用過程（1）地面建立矸石膏體充填站，先將矸石破碎加工，然后把矸石、粉煤灰、專用交接料和水等四種物料按比例混合攪拌制成膏體漿液，再通過充填泵把經大垂深投料系統，運到支架后部的充填刮板運輸機，并進行推壓密實。（2）充填由固體矸石充

5、填液壓支架和輔助隔離措施形成的密閉空間的過程。整個充填工藝流程可以劃分為矸石破碎、配比攪拌、管道泵送、充填體構筑等四個基本環節。（3）工藝流程：充填工作由4名充填工同時協調進行，在割煤的同時，進行充填工作，若充填不滿一排，割煤可停下等待充填搗實。其工藝過程如下：割煤的同時在支架拉移后，將充填開采輸送機移至支架尾梁后部，進行充填。充填順序由充填開采輸送機機尾向機頭方向進行，當前一個卸料孔卸料到一定量后，再開啟下一個充填卸料孔，隨即對前一個卸料孔所在支架后部已卸下的充填材料進行夯實，如此反復幾個循環(一般需要23個循環)，直到夯實為止。當整個工作面全部充滿，停止第l輪充填，將充填開采輸送機拉移1個

6、步距，移至支架尾梁前部，用夯實機構把充填開采輸送機下面的充填料全部推到支架后上部，使其接頂并夯實，最后關閉所有卸料孔，對充填開采輸送機的機頭進行充填。第1輪充填完成后將充填開采輸送機推移1個步距至支架尾梁后部，開始第2輪充填，如此反復。工作面自夯式充填液壓支架與配套設備。（四）調研結論1、邢臺礦率先研發了矸石與粉煤灰等充填材料投料運輸系統以及工作面自夯式充填液壓支架等成套綜合機械化充填設備，成功設計了充填綜采的新方法、新工藝，實現了采煤與充填并舉，開創了建筑物下綜合機械化充填采煤技術的新局面。2、充填式開采有效控制了開采過程中的礦壓顯現，控制地表下沉，減少了對地面生態環境的破壞；實現了矸石不升

7、井，煤礦不建矸石山。是一項利國利民的新技術。二、無煤柱開采（一）亨健煤礦基本情況亨健公司煤炭資源緊缺，提高煤炭資源回收率一直是集團公司與我公司領導所重點關注的問題。因此，沿空留巷無煤柱護巷技術它不但能提高煤炭資源開采的回收率，而且也可緩解采掘銜接緊張問題。自2008年10月份開始實施新型高水材料巷旁充填留巷技術,先后在2313工作面、2505工作面、2501工作面成功留巷共計2000余米，并回采過程中逐步對原留巷方案進行了優化研究并得到應用，其效果十分顯著。（二）超高水材料充填留巷在亨健煤礦的應用實踐通過超高水材料制漿系統將漿液混合經過超高水材料漿液輸送系統輸送至充填巷道；背靠工作面兩端頭支架

8、各安設止漿掩護支架，保證漿液固化后留巷效果。留巷后巷道寬度約為原巷道的一半，待工作面回采結束后再將巷道擴刷成回風巷，從而實現無煤柱開采，采區綜合回收率提高10%20%。1、巷旁充填工藝充填前，首先向攪拌桶內蓄水至所需水位，然后啟動攪拌桶，待攪拌桶啟動之后向桶內加料，將料加入桶內之后攪拌35分鐘之后開始向充填點供料。充填點接到供料通知后，嚴密監控出料情況，待料均勻之后將混合管插入充填袋內開始充填。充填結束之后，泵站開泵供清水，沖洗管路并清理充填點，待所有東西收拾整理好之后，充填即可結束。2、充填工藝實施方法（1）充填點作業程序第一步：在進入充填地點前，必須先敲幫問頂，觀察煤壁、頂板、臨時支架與瓦

9、斯檢測等工作，一切安全正常后方可進入充填點進行作業。第二步：拆除上次充填框架及對應的固定點柱，安設好本班充填框架，掛好充填袋，打牢固定點柱等。第三步：上述工作按要求完成后，信號通知泵站開泵，并通知泵站本次實際充填高度。第四步：充填過程中，密切觀察充填袋周圍情況，發現情況及時處理。第五步：充填快接頂時（根據計算距頂20cm時，管路中剩余漿液即可充實包體），打信號通知泵站，并依據頂板情況決定是否拆除其上的傾斜抬棚。待充填體完全接頂后，將高壓注漿軟管從充填袋內取出并用細鐵絲捆扎緊充填口。第六步：沖洗混合器及管路，見清水后通知泵站停泵。（三）調研結論巷旁充填體的強度高低直接影響沿空留巷圍巖的穩定性。構

10、筑的充填體應能及時提供足夠的支護強度，以控制上位巖層相互間不致于有大的離層，通過對直接頂下沉變形的控制確保老頂在回轉的過程中不斷裂，有效地減少頂板下沉量與作用在巷內支架上的載荷，為留巷成功提供保證。三、青崗坪煤礦充填式開采與無煤柱開采適用性討論（一）充填式開采討論1、青崗坪煤礦“三下”壓煤情況：除地面工業廣場壓煤可采儲量約154.7萬噸，其他區域均為山體，無村莊和其他構筑物。2、充填式開采設備投入與生產成本充填式開采需投入地面矸石膏體充填站系統一套、大垂深固體投料系統一套、矸石固體充填支架一套，累計一次投入設備成本約為7000萬元。充填式開采增加成本約為100元/噸左右。3、采用充填法開采工業

11、廣場壓煤經濟效益對比：（1）總支出約=設備成本投入+原噸煤成本+充填附加成本=7000萬元+260元/噸*154.7萬噸+100元/噸*154.7萬噸=62692萬元（2）總收入=銷售均價*產量=380元/噸*154.7萬噸=58786萬元由此可見：總收入小于總支出；利用充填法回收地面工業廣場壓煤不可取。4、采用充填法回收正常采區資源，每噸增加成本約100元，無經濟效益可言。5、冀中能源在井下開采條件比較差、煤炭儲量有限的情況下走出了一條環保、高效、安全，造福于社會及老百姓的煤礦開采方法其意義無法用金錢來衡量，值得我們學習，但從青崗坪煤礦實際情況出發不適合采用充填式開采。（二）超高水材料充填留

12、巷無煤柱開采討論1、基本情況適用條件對比：青崗坪煤礦井田含可采煤層兩層，4-1煤層為局部可采的較穩定型中厚煤層，4-2煤層為全區可采的穩定型厚煤層。4-1煤層與4-2煤層的分岔煤層厚度為1.052.42m，平均厚度1.88m，僅在井田東部賦存，與4-2煤層間距為0.94.4m，4-2煤層厚度1.1516.35m，平均厚度為10.26m工作面設計為綜采放頂煤，采高3m放頂高度7.26，采放比1:2.4，符合煤礦安全規程第68條規定，工作面綜合回收率約為80%；回采工作面平均涌水量約為100m3/h左右。而超高水材料充填留巷無煤柱開采技術適用于3.5m以下煤厚一次采全高綜采工作面。2、青崗坪煤礦煤

13、層高低起伏最大落差達到45m左右，而且相鄰采面之間的標高差均達到2m以上，局部老空區易存積水，若采用超高水材料充填留巷無煤柱開采存在密閉不嚴的情況，處理不當極易造成透水事故。3、根據青崗坪煤礦初步設計，礦井相對瓦斯涌出量達到9.92m3/t，礦井絕對瓦斯涌出量達到20.86m3/min;實際42101及42102綜放工作面回采過程中相對瓦斯涌出量分別達到2.51m³/t、3.21m³/t，絕對瓦斯涌出量分別達到8.95 m3/min、8.4 m3/min，煤巷掘進頭瓦斯絕對涌出量達到0.63m³/min，總回風巷絕對瓦斯涌出量達到19.2 m3/min，局部瓦斯較高，若封閉不嚴，采空區瓦斯極易涌入相鄰巷道造成瓦斯積聚。4、綜放工作面采用超高水材料充填留巷存在封閉不嚴的情況，極易導致采空區漏風，存在采空區煤炭自燃發火的隱患。結論：超高水材料充填留巷無煤柱開采在青崗坪煤礦基本不適用。四、具體打算1、加強對小煤柱開采技術研究，2013年青崗坪煤礦小煤柱開采已被公司列為科技項目，準備在421