【文章內(nèi)容簡介】 ，整個工作面同時打開三個投料口，當?shù)谝粋€投料口充滿后關(guān)閉搗實后依次往第二、第三個投料口投料搗實，依次類推。當一排全部充滿并搗實后，停止第一輪充填，然后將后溜前移動一個步距，由搗實機構(gòu)把碴推到指定位置接頂，全部搗實后，再進行下一循環(huán)。如圖53所示。圖53 采空區(qū)矸石充填示意圖（2）矸石運輸及充填系統(tǒng)初步設(shè)計① 井上矸石供應(yīng)系統(tǒng)及投料井井上矸石供應(yīng)系統(tǒng)如圖54所示。a、投料井的結(jié)構(gòu)：投料井采用垂直立井，投料孔直徑為Φ1000mm，深度為135m，設(shè)計相同規(guī)格的兩個，其中一個備用。并設(shè)一個Φ325的通風孔。b、井筒鋼管結(jié)構(gòu)：采用Φ1000mm12mm的無縫鋼管，鋼管與鉆孔之間孔隙用200水泥砂漿灌注，一方面固定鋼管，另一方面防止地下水進入管內(nèi)。c、緩沖裝置：投料井底設(shè)一機械式緩沖裝置，通過彈簧減緩沖擊，經(jīng)刮板輸送機將矸石送上皮帶輸送機。圖54 井上矸石運輸系統(tǒng)② 井下矸石運輸方案運輸路線：投料倉→投料運輸巷→工作面回風順槽→充填工作面。運輸設(shè)備：井下運輸巷采用四部SD800膠帶輸送機，其中順槽中采用中間輪驅(qū)動的可伸縮膠帶輸送機，將矸石直接運上液壓支架尾梁下的充填刮板輸送機。如圖5圖56所示。③ 井下掘進矸石運輸方案充填矸石由各采區(qū)掘進工作面通過礦車運輸至南一采區(qū)運矸車場，經(jīng)翻車機卸載→運矸刮板輸送機→破碎機→矸石倉→矸石運輸膠帶輸送機→轉(zhuǎn)載工作面回風順槽膠帶輸送機→1011工作面架后矸石充填刮板輸送機→采空區(qū)。④ 充填工作面的矸石運輸及充填運輸設(shè)備：充填刮板輸送機，采用經(jīng)過改裝的SGB730/200型刮板輸送機。運輸方式：充填刮板輸送機懸掛在支架尾梁下，通過槽板上的漏矸孔將矸石落下。壓緊方式：當矸石堆積到一定高度后，下刮板可對矸石進行鋪平，在反作用力下將溜槽抬起，并通過支架后方的液壓鏟板將矸石推滿采空區(qū)，并進行夯實。圖55 井下矸石運輸系統(tǒng)圖56 順槽矸石運輸系統(tǒng)（3）項目主要工程量CT10CT102充填開采工作面巷道開拓、充填鉆孔等施工工程量2630米，主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表52。（三）項目實施年限2011年～2015年；分期開展，其中CT101工作面2011年～2012年，CT103工作面2012年～2014年，CT102工作面2014年～2015年。（四）項目負責部門項目的承擔單位為皖北煤電集團有限責任公司礦。（五）投資金額礦含水層下矸石充填開采試驗研究經(jīng)費概算（不包括工程費用），；設(shè)備購置安裝900萬元，其中部分設(shè)備可重復(fù)使用；其他費用100萬元。（六）預(yù)期效益經(jīng)濟效益：CT10CT10CT102工作面通過充填開采后，合計可多回采煤炭資源65萬噸，10煤層常規(guī)綜采的噸煤成本為323元，噸煤銷售價格為650元；預(yù)計CT103工作面采用綜采矸石充填技術(shù)比常規(guī)綜采需增加噸煤成本約130元/t。由此可以估計。社會、環(huán)境效益：矸石充填開采避免了矸石對地表生態(tài)環(huán)境的破壞，減少矸石地面排放和堆積對耕地的侵占，消除矸石自燃對環(huán)境的污染和破壞；同時矸石充填能夠大幅度減輕地表塌陷，保護地面建筑物和農(nóng)田，實現(xiàn)礦區(qū)資源開采和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。在我國矸石充填已經(jīng)獲得成功應(yīng)用，但類似礦這種含水層下長壁矸石充填開采技術(shù)實踐仍屬首次。本項目的實施為解決這一科學(xué)問題奠定了技術(shù)和實踐基礎(chǔ)，具有重要的推廣意義。二、資源綜合利用類工程Ⅱ（一）工程名稱西翼中煤組瓦斯抽采及綜合治理工程（二）工程內(nèi)容背景介紹礦礦井煤層自上而下有77882及10煤層，礦井西翼中煤組煤層為7882煤層，可采儲量約400萬噸。根據(jù)《礦西翼采區(qū)開拓區(qū)域突出危險性預(yù)測報告》，分煤層預(yù)測結(jié)果如下：710煤無突出危險性，7882煤具有突出危險性。另外根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)礦山開采與安全教育部重點試驗室鑒定781煤層為突出煤層，82煤層距離81煤層較近，平均只有7m，82煤層按突出煤層管理。目前，礦井西翼采區(qū)10煤層正在開拓中，中組煤層瓦斯含量高，打鉆存在噴孔、夾鉆等突出預(yù)兆，具有突出危險。三條下山已經(jīng)揭過中組煤7882煤層，、?！笆濉逼陂g礦井西翼采區(qū)只開采10煤層不涉及中組煤層的開采，10煤層作為遠距離下保護層開采，需要考慮中組煤層卸壓瓦斯抽采及利用。瓦斯治理實施方案（1）遠距離下保護層開采瓦斯治理方案礦井主采煤層7882賦存及中組煤層瓦斯含量高，具有突出危險；下組煤10煤賦存穩(wěn)定，目前開采南一采區(qū)范圍無突出危險；南二及西翼采區(qū)預(yù)計突出危險小。從接替及瓦斯治理綜合分析，通過開采下組煤10煤來保護中組煤為最佳方案。有10煤的區(qū)域，優(yōu)先開采10煤層對中組煤進行保護，然后開采72煤對882煤層進行保護，并對遠距離下保護層開采采區(qū)巷道布置、開采方法及瓦斯治理工程進行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計。① 遠距離穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯礦井開采10煤層作為下保護層時，通過底抽巷及穿層鉆孔抽采遠距離被保護層卸壓瓦斯，消除被保護層的煤與瓦斯突出危險性，為被保護層的安全采掘創(chuàng)造條件，見圖51。圖51 巖層移動及穿層鉆孔抽采瓦斯原理圖② 地面鉆井抽采采動區(qū)卸壓瓦斯～，煤系地層無較大的含水層，有較理想的施工地面鉆井的條件。地面鉆井抽采瓦斯方法原理是在被保護層工作面對應(yīng)的地面施工一大直徑鉆孔，鉆孔穿透被保護層，在保護層開采過后，被保護層煤層瓦斯得到卸壓，在地面直接抽采被保護層的卸壓瓦斯，降低瓦斯含量，消除突出危險。地面鉆井抽采采動卸壓區(qū)瓦斯，見圖52示。圖52 地面鉆井抽采被保護層采動卸壓瓦斯示意圖地面鉆孔布置在沿煤層傾斜方向距保護層工作面回風巷50m左右的位置，在傾向上只需布置一個鉆孔。鉆孔的有效抽采半徑在考察之前按200m計算，根據(jù)工作面的走向長度確定被保護層工作面所需的地面鉆井數(shù)量。③ 未保護區(qū)及煤柱影響區(qū)兩級“四位一體”綜合防突技術(shù)礦井通過遠距離下保護層10煤層開采保護7882煤層，對于保護區(qū)域利用地面鉆孔與穿層鉆孔消除保護區(qū)域的突出危險，對于未保護區(qū)域采用工作面順層鉆孔消除其突出危險，對于特殊未保護與煤柱影響區(qū)域采用條帶順層鉆孔消除其條帶的突出危險。則未保護區(qū)域工作面順層鉆孔瓦斯抽采設(shè)計方案平面見圖53，特殊未保護與煤柱影響區(qū)域煤巷條帶順層鉆孔瓦斯抽采設(shè)計方案平、剖面見圖54。圖53 被保護層工作面未保護區(qū)域順層鉆孔瓦斯抽采設(shè)計方案示意圖—平面圖b—剖面圖圖54 未保護區(qū)順層鉆孔煤巷條帶瓦斯抽采設(shè)計方案平、剖面示意圖瓦斯治理專題研究針對礦井開采遠距離下保護層10煤，中組煤聯(lián)合開采治理中存在的技術(shù)問題，必須加強科研工作，不斷完善礦井瓦斯治理方案，形成適合礦井的瓦斯治理技術(shù)體系。（1）遠距離下保護層開采瓦斯綜合治理技術(shù)礦10煤層位于中組煤7890、80m，相對層間距（平均層間距與保護層采高之比）為27m、21m，屬遠距離下保護層，煤層之間巖性為砂巖、砂泥巖互層、粉砂巖、泥巖，該條件下保護效果與參數(shù)、首采10保護層工作面瓦斯涌出及被保護72煤層瓦斯抽采方法與合理時空參數(shù)等諸多問題，有待系統(tǒng)、深入研究。① 中組煤被保護范圍7882煤層瓦斯基本參數(shù)測定；② 開采遠距離下保護層10煤層時，被保護層中組煤瓦斯治理方案；③ 10煤頂板抽采巷道合理層位確定；④ 中組煤卸壓瓦斯抽采鉆孔合理時空參數(shù)的確定；⑤ 地面鉆井抽采采動卸壓區(qū)瓦斯可行性論證；⑥ 試驗考察保護層開采結(jié)合瓦斯抽采72煤的保護效果與參數(shù)；⑦ 保護層開采煤柱影響區(qū)被保護層突出治理方案研究與試驗。（2）地面鉆井抽采采動卸壓區(qū)瓦斯治理技術(shù)地面鉆井采動卸壓抽采是美國瓦斯抽采技術(shù)中應(yīng)用最為成功的方法之一，在澳大利亞的許多礦井應(yīng)用；近年來我國鐵法、淮北、淮南也都成功地對該方法進行了應(yīng)用。該方法通常是從地面向開采層上方施工直徑為300~450mm的垂直鉆孔，終孔位置一般距開采層頂板5~10m，當頂板垮落后，即可利用鉆井從具有大量裂隙的冒落帶抽采瓦斯。① 地面鉆井抽采10煤層采動卸壓區(qū)瓦斯總體方案；② 地面鉆井位置、直徑、間距、負壓的設(shè)計與優(yōu)化；③ 地面鉆井的施工工藝與固井技術(shù)研究；④ 地面鉆井抽采采動卸壓區(qū)瓦斯效果考察。（3）煤層瓦斯基本參數(shù)測定、瓦斯賦存規(guī)律及瓦斯動態(tài)預(yù)警礦煤層瓦斯基本參數(shù)相對來說比較欠缺，應(yīng)對煤層的瓦斯基本參數(shù)進行測定，在不同采區(qū)、標高分別設(shè)點對不同煤層的瓦斯基本參數(shù)進行測定，分析礦井瓦斯賦存規(guī)律，為礦井瓦斯綜合治理提供基礎(chǔ)。① 選取不同區(qū)域有代表性地點測定各煤層瓦斯基本參數(shù)；② 分析礦井各瓦斯地質(zhì)單元的瓦斯賦存規(guī)律；③ 繪制礦井瓦斯地質(zhì)圖。（4）石門快速揭煤綜合技術(shù)針對礦西翼采區(qū)中組煤層瓦斯壓力高、瓦斯含量大，突出危險性嚴重等特點，采區(qū)開拓巷道揭穿7882煤層采用石門揭煤水力化防突措施快速揭穿突出煤層。按照安全工程原理建立了以合理布置巷道與開挖工藝、工序為基礎(chǔ)的“四位一體，五步配套”綜合防治技術(shù)體系。對于突出煤層，采用如下石門揭穿煤層綜合防突技術(shù)：① 用2~3項單一局部性復(fù)合防突技術(shù)措施來高效消除突出危險；② 為避免或減少打鉆突出危險性及噴孔事件，采用變徑施工、風水聯(lián)合排渣(巖孔段大孔水力排渣、煤孔段小孔風力水霧化排渣)工藝；③ 通過高壓擴孔鉆桿沿鉆孔軸向方向運動形成對整個鉆孔的徑向連續(xù)擴孔，擴大鉆孔直徑，提高鉆孔的抽排瓦斯量和抽排效果。（5）采掘工作面突出預(yù)測敏感指標及其臨界值的研究研究礦井突出煤層采掘工作面敏感指標與突出危險性的明顯相關(guān)性，并能克服測試誤差顯著區(qū)分突出危險與非突出危險。礦井不同煤層的不同區(qū)域，其預(yù)測指標敏感性及其臨界值可能不同。隨著開采深度等增加，高地應(yīng)力、高瓦斯及高溫、高強度開采等條件與淺部開采條件發(fā)生變化，工作面突出預(yù)測技術(shù)變得更加復(fù)雜，因此，礦井采掘工作面必須針對不同煤層的瓦斯地質(zhì)構(gòu)造單元、開采技術(shù)條件，在充分研究礦井瓦斯地質(zhì)、突出特點及規(guī)律基礎(chǔ)上，通過專題研究確定不同瓦斯地質(zhì)及開采技術(shù)條件下的敏感指標臨界值用于指導(dǎo)安全生產(chǎn)。① 分析礦井突出主控因素，總結(jié)、分析礦井突出特點及規(guī)律；② 常規(guī)的鉆孔預(yù)測指標臨界值考察確定；③ 工作面煤層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（軟分層厚度、煤層破壞類型及其結(jié)構(gòu)指數(shù)等）輔助預(yù)測指標現(xiàn)場考察試驗；④ 試驗瓦斯動態(tài)涌出預(yù)警，利用礦井瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)計算工作面瓦斯涌出動態(tài)指標V30，研究其敏感性及其臨界值。（6）開采自燃煤層防治自然發(fā)火技術(shù)五溝礦7煤、8煤和10煤均為II類自燃煤層，通過對煤層自然發(fā)火機理研究，為礦煤層自然發(fā)火的預(yù)防和治理提供依據(jù)，研究、試驗工藝流程如下：實驗室實驗建立數(shù)學(xué)模型現(xiàn)場試驗驗證模型調(diào)查研究影響自然發(fā)火因素設(shè)計合理的防滅火措施現(xiàn)場實施防滅火措施防滅火效果考察補充完善防滅火措施① 煤層自然發(fā)火機理研究在五溝礦采取煤層煤樣，采用升溫氧化氣體產(chǎn)物測定法、煤吸氧量吸氧速度測定法、煤自燃傾向性測定法、煤樣的物理化學(xué)分析法、硫化礦物測定法等進行實驗研究，建立數(shù)學(xué)模型及解算方法，提出任樓煤礦煤層自然發(fā)火規(guī)律和建立自然發(fā)火危險性評價方法，為礦井煤炭自然發(fā)火的預(yù)防和治理提供依據(jù)。② 采空區(qū)自燃“三帶”研究采用示蹤氣體對采空區(qū)風流流場監(jiān)測，確定采空區(qū)自燃“三帶”和自然發(fā)火標志氣體，并研究工作面推進速度、自燃潛伏期之間的關(guān)系。③ 自然發(fā)火防滅火措施通過對開拓、開采方式、煤層開采順序等研究，確定適合防治煤層自然發(fā)火的合理開采方式和參數(shù)，同時結(jié)合通風系統(tǒng)的調(diào)整，減少采空區(qū)漏風。確定適合礦條件有利于自然發(fā)火防治的工作面合理布置參數(shù)和通風參數(shù)。研究以黃泥灌漿、凝膠和三相泡沫滅火材料和注氮相結(jié)合的自然發(fā)火綜合防治技術(shù)，研究防滅火密閉快速封閉技術(shù)和防滅火臨時快速密閉設(shè)備。通過試驗，形成一整套防治自然發(fā)火綜合治理體系，通過采用煤層自然發(fā)火預(yù)測預(yù)報，合理調(diào)整開采順序、井巷布置和通風方式，采用灌漿和注氮等措施，消除礦井自然發(fā)火事故。瓦斯治理實施規(guī)劃“十二五”期間，礦2011年～2015年可采煤層采掘接替情況，根據(jù)不同煤層瓦斯參數(shù)與煤層可抽系數(shù)（～，根據(jù)五溝礦區(qū)煤層透氣性系數(shù)，被保護層的可抽系數(shù)大于該取值范圍）結(jié)合煤層瓦斯規(guī)劃抽采率計算出年度回采（保護）煤層瓦斯地質(zhì)儲量與可采儲量；然后根據(jù)礦井瓦斯規(guī)劃利用率計算得出礦井分年度瓦斯利用量；計算結(jié)果見表55。表55 礦年度采掘（保護）煤層瓦斯地質(zhì)儲量與可抽儲量項 目2011a2012a2013a2014a2015a瓦斯地質(zhì)儲量（Mm3）00 瓦斯規(guī)劃抽采率（%）00455050瓦斯可抽儲量（Mm3）00瓦斯規(guī)劃利用率（%）00505560瓦斯規(guī)劃利用量（Mm3）00，～，因此。由表55可以看出，2011～2012年礦井不規(guī)劃瓦斯利用工程。2013～2015年礦規(guī)劃建立瓦斯鍋爐利用工程，根據(jù)各年度瓦斯規(guī)劃量，106MJ、107MJ、106MJ。（三