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【摘 要】下石节煤矿在218、219综放工作面外围巷道封闭过程中，采用煤与矸石置换充填技术，先将所需封闭的巷道进行起底施工后进行矸石充填，然后做密闭墙进行封闭，最后对其进行灌浆，使矸石遇水膨胀，将巷道充填严实，杜绝老巷自燃发火。通过实践得出煤与矸石置换充填技术可用于系统巷道封闭，可实现矸石不升井，减少矸石占地、环境污染、地表沉陷等，实现以矸换煤、绿色开采的目标，具有良好的应用推广前景。
【关键词】煤与矸石；置换；充填技术；实践应用
下石节煤矿位于铜川焦坪矿区中部，井田内可采煤层2层，4-2#煤层为主采煤层，3#煤层为局部可采煤层。采煤方法为走向长壁综采放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板，黄泥灌浆处理采空区。主运输采用平硐架线电机车牵引矿车，主皮带斜井提升，辅助提升中的材料、设备采用平硐架线电机车牵引系列矿车运输接副斜井单轨绞车串车提升，矸石由副斜井直接提至地面二广场。辅助运输系统复杂，中间环节多，提升时间长，运输量小，辅助运输系统能力不足。
1.工程概况
下石节煤矿工作面瓦斯抽放主要以高抽巷抽放为主，由于高抽巷布置在煤层顶板以上岩石中，出矸只能用矿车外运，但由于外运环节多，拉运提升时间长，加之辅助运输系统能力小，系统提升压力大，出矸难度大，严重制约高抽巷掘进，不利于瓦斯管理工作的正常开展。我矿井下岩巷掘进产生的矸石，均提升到地面矸石山，导致地面矸山占地面积日益增大，租地费用日渐增多，且对环境造成较大破坏。通过实践摸索在218、219综放工作面外围巷道封闭过程中，采用了煤与矸石置换充填技术。先将所需封闭的巷道进行起底施工后（平均厚度2m）后，将井下岩巷（主要以高抽巷掘进的矸石为主）掘进产生的矸石倒运至需要封闭的巷道进行矸石充填，然后做密闭墙进行封闭，最后对其进行灌浆，使矸石遇水膨胀，将巷道充填严实，杜绝老巷自燃发火。该技术可广泛应用于井下作业，可实现矸石不升井、不上山，实现以矸换煤、绿色开采的目标。可实施沿空留巷；大巷煤柱以矸换煤等。减少了矸石占地、减少了环境污染、减少了地表沉陷、降低了吨煤成本，为矿井绿色开采提供了一种有效的途径，具有极好的推广应用前景。
2.巷道充填体积
218综放工作面外围系统需要封闭的巷道主要由218灌浆巷（50m）、218回顺（40m）、218第二回风巷（100m）、218-1#灌浆横川（80m）、216运顺（45m）、218运顺（80m）；219综放工作面外围系统需要封闭的巷道主要由219-1#灌浆横川（30m）、219回顺外段（205m）、219灌浆巷外段（160m）、219反平（120m）、219运顺（80m）；950消防材料库260m；暗副斜井988横川以下报废210m等，累计1460m。为了进行系统优化，这些巷道均需要进行封闭，封闭空间体积约有17661.3m3左右，同时对需要封闭的煤巷巷道进行了起底（深2m，巷宽3.75m）用矸石置换煤体，置换体积约10950m3。
3.实施现状
我矿从11年3月份开始将高抽巷及岩巷掘进工作面掘进所产生矸石，采用1T元宝车装运至218、219综放工作面外围系统、950消防材料库及暗副斜井988横川以下报废巷道内进行充填。充填所需矸石均为219高抽巷、2301高抽巷（断面6.5m2）及950轨道石门延伸（断面27.38m2）掘进产生的矸石。（详见附图1-2）截止今年8月底，此项工程已顺利结束，据统计共充填矸石14265m3，合计25677吨，置换煤15330吨。
4.煤与矸石置换充填优点
（1）减少矸石井下运输距离，减少运输环节和人力投入，缓解了辅助运输系统的压力；提高了岩巷掘进头的掘进速率；（2）减少了矸石占地、减少了环境污染、减少了地表沉陷、降低了吨煤成本；（3）矸石井下充填采用元宝车，减少了井下矿车的占用率，提高了矿车的周转率；（4）矸石井下充填，减少了中途运输及地面翻矸设备的使用，节约了电量；（5）矸石充填后，再进行封闭，最后对其进行灌浆，使矸石遇水膨胀，将巷道充填严实，杜绝老巷自燃发火，提高了采区封闭效果；（6）先将所需封闭的巷道进行起底施工后，可实现以矸换煤、绿色开采的目标。
5.经济效益分析
5.1创收部分
为提高矸石充填量，对218、219综放工作面外围系统、950消防材料库及暗副斜井988横川以下报廢巷道进行煤与矸石置换，拉底置换煤炭体积约10950m3，合计15330吨，按我矿地销煤平均售价470元/吨计，直接创收720.51万元。
5.2节资增收部分
①按18个月的工期计算，减少矸石井下运输距离，杜绝了矸石升井后翻矸，减少了翻矸的人力投入合计8100工，按矿支付的计时工费用（145元/工），共减少投入117.45万元；②矸石井下充填，减少了中途运输及地面翻矸设备的使用，经过测算每少拉运一车可节约电量25.71度，井下矸石充填共可节约电量66.02万度，按矿电费收取标准（0.61元/度），共节约资金40.27万元；③矸石提升运输费用：据资料显示，矸石运送到地面运费为33～36元/吨；33×2.5677万吨=84.73万元；④矸石地面运输费用：根据我矿实际，矸石地面运输费用为8.5元/吨；2.5677万吨×8.5元/吨=21.82万元；⑤矸石不上井用于充填节约费用：117.45万元+40.27万元+84.73万元+21.82万元=264.27万元；⑥矸石充填项目除以上项目共计减少投入的264.27万元外，矸石充填后，再进行封闭，提高了采区封闭效果及矸石未升井减少了对环境的不利影响等方面所带来的安全及社会效益是不可估量的，且缓解了我矿供车压力，为我矿矸石利用，提供了一个新的途径。
6.应用效果和推广前景
通过实践摸索在218、219综放工作面外围系统巷道封闭过程中，采用了煤与矸石置换充填技术。这样可以消耗我矿岩巷掘进工作面的产生的一部分矸石，大大缓解了辅助运输的压力。该技术可广泛应用于井下作业，可实现矸石不升井，实现以矸换煤、绿色开采的目标。减少了矸石占地、减少了环境污染、减少了地表沉陷、降低了吨煤成本，为矿井绿色开采提供了一种有效的途径，具有极好的推广应用前景。
参考文献
[1]司光耀 张强.绿色开采技术的研究现状[J].露天采矿技术，2009，（3）：40-44.
[2]公茂泉.推广矸石充填技术 实现煤矿绿色开采[J].山东煤炭科技，2010（1）：4-6.
[3]刘志钧.煤矸石似膏体充填开采技术研究[J].煤炭工程，2010，（3）：29-31
李文辉（1962-），男，山东莘县，研究生学历，采矿工程师、高级经济师职称，现任陕西陕煤铜川矿业有限公司下石节煤矿矿长。
【关键词】煤与矸石；置换；充填技术；实践应用
下石节煤矿位于铜川焦坪矿区中部，井田内可采煤层2层，4-2#煤层为主采煤层，3#煤层为局部可采煤层。采煤方法为走向长壁综采放顶煤一次采全高，全部垮落法管理顶板，黄泥灌浆处理采空区。主运输采用平硐架线电机车牵引矿车，主皮带斜井提升，辅助提升中的材料、设备采用平硐架线电机车牵引系列矿车运输接副斜井单轨绞车串车提升，矸石由副斜井直接提至地面二广场。辅助运输系统复杂，中间环节多，提升时间长，运输量小，辅助运输系统能力不足。
1.工程概况
下石节煤矿工作面瓦斯抽放主要以高抽巷抽放为主，由于高抽巷布置在煤层顶板以上岩石中，出矸只能用矿车外运，但由于外运环节多，拉运提升时间长，加之辅助运输系统能力小，系统提升压力大，出矸难度大，严重制约高抽巷掘进，不利于瓦斯管理工作的正常开展。我矿井下岩巷掘进产生的矸石，均提升到地面矸石山，导致地面矸山占地面积日益增大，租地费用日渐增多，且对环境造成较大破坏。通过实践摸索在218、219综放工作面外围巷道封闭过程中，采用了煤与矸石置换充填技术。先将所需封闭的巷道进行起底施工后（平均厚度2m）后，将井下岩巷（主要以高抽巷掘进的矸石为主）掘进产生的矸石倒运至需要封闭的巷道进行矸石充填，然后做密闭墙进行封闭，最后对其进行灌浆，使矸石遇水膨胀，将巷道充填严实，杜绝老巷自燃发火。该技术可广泛应用于井下作业，可实现矸石不升井、不上山，实现以矸换煤、绿色开采的目标。可实施沿空留巷；大巷煤柱以矸换煤等。减少了矸石占地、减少了环境污染、减少了地表沉陷、降低了吨煤成本，为矿井绿色开采提供了一种有效的途径，具有极好的推广应用前景。
2.巷道充填体积
218综放工作面外围系统需要封闭的巷道主要由218灌浆巷（50m）、218回顺（40m）、218第二回风巷（100m）、218-1#灌浆横川（80m）、216运顺（45m）、218运顺（80m）；219综放工作面外围系统需要封闭的巷道主要由219-1#灌浆横川（30m）、219回顺外段（205m）、219灌浆巷外段（160m）、219反平（120m）、219运顺（80m）；950消防材料库260m；暗副斜井988横川以下报废210m等，累计1460m。为了进行系统优化，这些巷道均需要进行封闭，封闭空间体积约有17661.3m3左右，同时对需要封闭的煤巷巷道进行了起底（深2m，巷宽3.75m）用矸石置换煤体，置换体积约10950m3。
3.实施现状
我矿从11年3月份开始将高抽巷及岩巷掘进工作面掘进所产生矸石，采用1T元宝车装运至218、219综放工作面外围系统、950消防材料库及暗副斜井988横川以下报废巷道内进行充填。充填所需矸石均为219高抽巷、2301高抽巷（断面6.5m2）及950轨道石门延伸（断面27.38m2）掘进产生的矸石。（详见附图1-2）截止今年8月底，此项工程已顺利结束，据统计共充填矸石14265m3，合计25677吨，置换煤15330吨。
4.煤与矸石置换充填优点
（1）减少矸石井下运输距离，减少运输环节和人力投入，缓解了辅助运输系统的压力；提高了岩巷掘进头的掘进速率；（2）减少了矸石占地、减少了环境污染、减少了地表沉陷、降低了吨煤成本；（3）矸石井下充填采用元宝车，减少了井下矿车的占用率，提高了矿车的周转率；（4）矸石井下充填，减少了中途运输及地面翻矸设备的使用，节约了电量；（5）矸石充填后，再进行封闭，最后对其进行灌浆，使矸石遇水膨胀，将巷道充填严实，杜绝老巷自燃发火，提高了采区封闭效果；（6）先将所需封闭的巷道进行起底施工后，可实现以矸换煤、绿色开采的目标。
5.经济效益分析
5.1创收部分
为提高矸石充填量，对218、219综放工作面外围系统、950消防材料库及暗副斜井988横川以下报廢巷道进行煤与矸石置换，拉底置换煤炭体积约10950m3，合计15330吨，按我矿地销煤平均售价470元/吨计，直接创收720.51万元。
5.2节资增收部分
①按18个月的工期计算，减少矸石井下运输距离，杜绝了矸石升井后翻矸，减少了翻矸的人力投入合计8100工，按矿支付的计时工费用（145元/工），共减少投入117.45万元；②矸石井下充填，减少了中途运输及地面翻矸设备的使用，经过测算每少拉运一车可节约电量25.71度，井下矸石充填共可节约电量66.02万度，按矿电费收取标准（0.61元/度），共节约资金40.27万元；③矸石提升运输费用：据资料显示，矸石运送到地面运费为33～36元/吨；33×2.5677万吨=84.73万元；④矸石地面运输费用：根据我矿实际，矸石地面运输费用为8.5元/吨；2.5677万吨×8.5元/吨=21.82万元；⑤矸石不上井用于充填节约费用：117.45万元+40.27万元+84.73万元+21.82万元=264.27万元；⑥矸石充填项目除以上项目共计减少投入的264.27万元外，矸石充填后，再进行封闭，提高了采区封闭效果及矸石未升井减少了对环境的不利影响等方面所带来的安全及社会效益是不可估量的，且缓解了我矿供车压力，为我矿矸石利用，提供了一个新的途径。
6.应用效果和推广前景
通过实践摸索在218、219综放工作面外围系统巷道封闭过程中，采用了煤与矸石置换充填技术。这样可以消耗我矿岩巷掘进工作面的产生的一部分矸石，大大缓解了辅助运输的压力。该技术可广泛应用于井下作业，可实现矸石不升井，实现以矸换煤、绿色开采的目标。减少了矸石占地、减少了环境污染、减少了地表沉陷、降低了吨煤成本，为矿井绿色开采提供了一种有效的途径，具有极好的推广应用前景。
参考文献
[1]司光耀 张强.绿色开采技术的研究现状[J].露天采矿技术，2009，（3）：40-44.
[2]公茂泉.推广矸石充填技术 实现煤矿绿色开采[J].山东煤炭科技，2010（1）：4-6.
[3]刘志钧.煤矸石似膏体充填开采技术研究[J].煤炭工程，2010，（3）：29-31
李文辉（1962-），男，山东莘县，研究生学历，采矿工程师、高级经济师职称，现任陕西陕煤铜川矿业有限公司下石节煤矿矿长。