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1、5-1 煤巷布置取代岩巷布置5-2 矸石井下处理技术5-3 矸石综合利用技术 5 5 矸石减排技术矸石减排技术1 1 矸石减排技术体系2 23 34 4条带煤柱矸石置换充填巷道技术条带煤柱矸石置换充填巷道技术5 51 试验采区基本情况试验采区基本情况淄淄博博矿矿业业集集团团有有限限责责任任公公司司许许厂厂煤煤矿矿位位于于山山东东省省济济宁宁市市高高新新区区境境内内，井井田田南南北北长长10km，东东西西宽宽6km，总总面面积积56.3km2。1999年年10月月正正式式投投入入生生产产，年年设设计计生生产产能能力力1.5Mt/a。2005年年核核定定生生产产能能力力为为3.2Mt/a 。矿矿井
2、井可可采采及及局局部部可可采采煤煤层层有有3上上、3下下、15上上、16上上和和17共共5层，层，主采煤层为主采煤层为3下下、16上上和和17煤层。煤层。全全矿矿井井能能利利用用工工业业储储量量13513万万t，可可采采储储量量8263万万t。其其中中“三三下下”压压煤煤可可采采储储量量约约2725万万t，占占全全矿矿可可采采储储量量的的33%。特特别别是是首首采采区区130采采区区，其其南南翼翼地地面面建建筑筑物和水下压煤面积占到了物和水下压煤面积占到了68.7%。 6 61160采区采区3下下煤层条带开采井上下对照图煤层条带开采井上下对照图 1160采采区区地地面面建建筑筑物物密密集集，孙
3、孙桥桥、王王桥桥、东东杨杨庄庄和和南南营四个村庄共有营四个村庄共有 1060户、合计户、合计3085人，占地人，占地444144m2。7 73下下煤煤层层埋埋深深约约290m，采采用用条条带带综综放放开开采采解解放放建建筑筑物物下下压压煤煤，采采厚厚4.5 5.5m，平平均均5m；采采宽宽38-58m、平平均均45m，留留宽宽46-58m、平平均均55m，回回采采率率约约45%。在在2003-2008年年期期间间总总共共采采出出了了11个个条条带带工作面。工作面。8 8部分建筑物砖墙出现裂缝部分建筑物砖墙出现裂缝9 93下下煤层条带开采后地表移动变形最大值煤层条带开采后地表移动变形最大值 3下
4、下煤层条带开采后下沉等值线煤层条带开采后下沉等值线3下下煤层开采后倾斜等值线图煤层开采后倾斜等值线图 10102 3 3下下煤层条带煤柱矸石置换充填技术煤层条带煤柱矸石置换充填技术条采煤柱内矸石充填巷剖面布置方案条采煤柱内矸石充填巷剖面布置方案 u 充填巷布置方案 1111条采煤柱矸石充填巷平面布置方案条采煤柱矸石充填巷平面布置方案1212充填巷锚杆支护技术方案充填巷锚杆支护技术方案 u 充填巷道支护方案锚锚杆杆布布置置：巷巷道道顶顶板板选选用用182400mm的的锚锚杆杆，共共4根根，间间距距1000mm，巷巷道道两两帮帮选选用用182400mm的的锚锚杆杆，每每帮帮6根根，第第一一次掘进时
5、间距为次掘进时间距为800mm；第二次掘进时为；第二次掘进时为900mm。 1313u充填系统工艺与设备配套 矸石充填系统布置示意图矸石充填系统布置示意图 矸石充填系统包括充填矸石充填系统包括充填上部车场、矸石仓、充填上部车场、矸石仓、充填胶带巷、充填巷及其它辅助巷道胶带巷、充填巷及其它辅助巷道等，如下图所示。等，如下图所示。1414充充填填上上部部车车场场位位于于-255m水水平平，在在130采采区区轨轨道道大大巷巷与与130采采区区南南翼翼区区集集中中轨轨道道巷巷之之间间，其其中中布布置置矸矸石仓。石仓。 矸矸石石仓仓上上口口位位于于上上部部车车场场里里段段，下下口口与与充充填填胶胶带带道
6、道相相连连。矸矸石石仓仓净净深深15m，直直径径6.0m，容容积积约约300m3，满满足足首首期期充充填填工工程程的的充充填填要要求求。矸矸石石仓仓上上部部设设置置有翻车器、破碎机，下部安装给煤机有翻车器、破碎机，下部安装给煤机。 充充填填胶胶带带巷巷一一端端与与130采采区区南南翼翼区区集集中中轨轨道道巷巷相相连，另一端与矸石仓下口相连。连，另一端与矸石仓下口相连。 1515矸石置换开采工艺流程矸石置换开采工艺流程 矸矸石石置置换换开开采采的的主主要要流流程程为为：岩岩巷巷掘掘进进头头产产生生的的矸矸石石（装装车车后后经经各各运运输输巷巷道道）130轨轨道道大大巷巷-255m水水平平的的充充
7、填填工工程程上上部部车车场场矸矸石石仓仓上上口口（由由推推车车机机、翻翻车车机机，经经过过破破碎碎机机把把矸矸石石破破碎碎到到300mm粒粒径径）矸矸石石仓仓给给料料机机（胶胶带带运运输输）充充填巷迎头填巷迎头抛矸机抛矸机充填巷迎头充填。充填巷迎头充填。 1616矸石置换开采主要设备表矸石置换开采主要设备表 1717矸石充填机主要参数矸石充填机主要参数 1818u充填加固技术 矸矸石石置置换换开开采采是是通通过过煤煤柱柱“二二次次”开开采采后后所所剩剩煤煤柱柱和和矸矸石石的的共共同同支支撑撑来来控控制制覆覆岩岩运运动动，矸矸石石充充填填后后对对覆覆岩岩并并无无直直接接的的支支撑撑作作用用，因因
8、此此对对开开采采区区域域部部分分地地表表变变形形的的控控制制无无直直接接贡贡献献；但但是是，矸矸石石充充填填后后，可可以以给给予予充充填填巷巷两两侧侧煤煤柱柱一一定定的的侧侧向向约约束束力力，这这可可以以较较大大程程度度的的提提高高煤煤柱柱的的支支撑撑能能力力，而而这这对对地地表表变变形形的的控控制制是是十十分分有有利利的的。为为保保证证矸矸石石能能为为充充填填巷巷两两侧侧的的煤煤柱柱提提供供较较高高的的侧侧向向约约束束力力，必必须须加加强强矸矸石石的的充充填填效效果果控控制制，使使其其尽尽可可能能接接顶顶；同同时时，也也应应通通过过必必要要的的加加固固使使松松散散堆堆积积矸矸石石形形成成有有
9、一一定定强强度度和和一一定定抵抵抗抗压压缩缩能能力力的的充充填填体体，这这对对控控制制地地表也是十分有益的。表也是十分有益的。1919垒砌矸石袋的加固技术方案垒砌矸石袋的加固技术方案 （1）垒砌矸石袋的充填加固方式）垒砌矸石袋的充填加固方式 （2）喷浆加固）喷浆加固 喷浆加固充填矸石的基本原理是：充填巷进行矸石充填后喷浆加固充填矸石的基本原理是：充填巷进行矸石充填后并不能完全接顶，同时充填矸石中存在大量的非连续界面或空并不能完全接顶，同时充填矸石中存在大量的非连续界面或空隙，为此，利用喷浆机喷射充填胶结材料，不但可以保证矸石隙，为此，利用喷浆机喷射充填胶结材料，不但可以保证矸石接顶，而且可以利
10、用浆液来固结破坏了的或者原有的裂隙面，接顶，而且可以利用浆液来固结破坏了的或者原有的裂隙面，使非连续界面迅速牢固地粘结在一起，可以加强充填矸石的整使非连续界面迅速牢固地粘结在一起，可以加强充填矸石的整体性及接顶效果，加强松散矸石的强度，提高其作用效果。体性及接顶效果，加强松散矸石的强度，提高其作用效果。 2020数值模拟充填巷道支护形式数值模拟充填巷道支护形式 3 矸石置换充填后地表沉陷预计矸石置换充填后地表沉陷预计2121数值模拟充填巷道支护形式（局部放大）数值模拟充填巷道支护形式（局部放大） 2222下沉曲线下沉曲线 水平位移曲线水平位移曲线水平变形曲线水平变形曲线 倾斜曲线倾斜曲线2323 3下下煤煤层层条条带带煤煤柱柱中中实实施施矸矸石石置置换换充充填填后后，地地表表最最大大下下沉沉量量增增加加了了约约50mm，倾倾斜斜值值增增加加了了0.29 mm/m，水水平平变变形形值值增增加加0.18mm/m，地表建筑物仍处于地表建筑物仍处于级破坏之内。级破坏之内。 2424
