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摘要：十二矿回填开采技术指煤矸石综采工作面高产高效回填技术研究，将井上地面矸石山矸石或洗选矸石、井下所有掘进或分选矸石于采空区回填，技术成本相对较低，且实现了高效机械化连续回填开采。
关键词：回填技术；回填工艺；多孔底卸式输送机；支撑式回填液压支架
1.矿井基本情况
十二矿始建于1958年，1960年投产，原设计能力30万吨/年，矿井经过四次改扩建，2011年核定生产能力130万吨/年。该矿位于平顶山市东部，距平顶山市区中心约7.5公里，矿区有专用铁路与国铁京广线、焦枝线连接。
2.回填开采的必要性
根据平煤股份三水平区域瓦斯治理要求，十二矿开采平均煤厚0.5m的己14煤层作为己15煤层的上保护层，保护层每天正常开采将产生约1600m?矸石量，给我矿单一的主运输系统和煤质带来较为严峻的问题，为了实现绿色开采，提出了井下煤矸洗选和矸石回填技术方案。
通过采用矸石井下处理技术，不仅改变矿区生态环境质量，而且可有效控制岩层移动及保证工业广场地面建筑物安全使用，最大程度的、高效机械化的回收建筑物下压煤，该技术的研究具有以下重要意义：
（1）提高煤質，解决矸石的地面排放造成的环境污染与破坏的问题，按照公司煤质政策提高经济效益；
（2）解放压煤，提高矿井资源采出率，增加矿井服务年限；
（3）减轻地表沉陷带来的建筑物、生态破坏等问题；
（4）革新煤矿企业的矸石处理，为类似条件矿井开采提供重要的技术借鉴。
3.采煤工作面回填技术研究
3.1 因十二矿三水平（单一采区）区域瓦斯治理采用保护层开采解放己15煤，保护层工作面均沿己14煤层布置，由于该煤层煤厚赋存不稳定，局部甚至出现无煤现象，平均煤厚仅0.5m。因此，保护层开采带来的问题是产生大量的矸石，据估算采面采出矸石量占煤矸总量的72.2%，按保护层回采工作面正常生产，需“两头一面”（两个保护层掘进工作面和一个回采工作面），经计算日排矸量可达1600m3（含煤量）。
大量的矸石产生的问题：
（1）由于十二矿主运输系统的单一性，必然影响煤质。
（2）大量的矸石如升井排放堆积，面临占用大面积土地和环境污染的问题。
针对以上所提出的问题，解决的直接途径就是把井下煤炭生产过程中产生的大量矸石不升井，直接在井下通过建立井下矸石转运、储存与回填系统，将矸石回填到采空区。
3.2.回填开采设备安装研究
（1）己15-31030采面走向长度1130m，可采走向长932.6m，采长平距220m，斜距225m，平均煤厚3.5m，工业储量100万吨，可采储量90万吨。
（2）主要设备型号：
MG400/940-WD型双滚筒电牵引采煤机一台；
SGZ-800/800WS型中双链刮板输送机一部；
SGZ-764/2×200型多孔底卸式输送机一部，
SZZ764/200型桥式转载机一部；
ZC5200/20/40型回填式液压支架
乳化液泵站两套（四泵二箱）：BRW-400/31.5型。
3.3采空区回填工艺
为了更好的解决保护层己14-31070工作面与其它掘进工作面矸石运输及减轻主运输压力等问题，各工作面排出矸石经三水平矸石洗选硐室分选后，运至三水平上部矸石仓，经三水平上部矸石仓、专用运矸巷、回风巷运至机尾，通过后部回填输送机运至采空区进行回填。
3.4回填流程
（1）割煤、采空区回填二道工序平衡作业，即前部割煤等作业时后部回填输送机可以进行矸石回填作业。
（2）矸石洗选后通过专用运矸巷、回风巷运至采面机尾经机尾转载皮带运到后部回填输送机，通过回填输送机运至采空区进行回填。
（3）回填工艺：矸石分选→专用运矸巷皮带→回风巷运矸皮带→采空区矸石回填（70-140架）
（5）矸石回填由回填输送机机尾向机头方向依次进行。
3.5.1ZC5200/20/40型支撑式回填液压支架，图1
（1）ZC5200/20/40型支撑式回填液压支架的技术参数：
初撑力：3878 KN 工作阻力：5200KN
支护强度：0.84Mpa 对底板比压：≤1.98MPa
3.6 SGZ-764/2×200多孔底卸式输送机，图2
多孔底卸式输送机机头、机尾采用升降平台支撑和调高，工作面中部升降平台与中部过渡支架相连；运料平巷升降平台移动以锚固座为拉移点，升降平台自带锚固座、链条、链环卡及销轴等连接件。
3.7 井下矸石洗选和矸石回填方案设计
三水平己15煤层采空区回填生产系统
①运煤系统
己15-31030采面→己15-31030进风巷→三水平皮带下山→三水平煤仓→己七二期主运输下山→己七一期主运输下山→主斜井→地面。
②洗选后矸石回填运输系统
三水平西翼排矸斜巷→三水平上部矸石仓（粉碎后）→三水平煤仓通道→回填联巷→三水平东翼排矸巷→己14-31030上进风巷→三水平中部车场→己15-31030回风巷→己15-31030采面
3.8回填刮板输送机的铺设安装
（1）回填刮板输送机的安装步骤应与下述设备的安装结合起来考虑：供电设备、液压系统、液压支架、上料转载机的等。
（2）在井下工作面安装前应对工作面按照测量线重新检查，保证工作面的直线性，同时维护好顶板、底板。
（3）由于回填刮板本输送机吊挂在回填液压支架后顶梁下工作，开天窗中部槽与顶梁空间较小，不易安装刮板链，因此刮板链应与吊挂开天窗中部槽交错安装，其具体步骤是，降低液压支架尾梁，将要安装的开天窗中部槽前一节（机头过渡）的刮板装好，再将刮板链放到要安装的开天窗中部槽上，吊起开天窗中部槽，再接刮板链安装下一节开天窗中部槽，如此依次安装开天窗中部槽到机尾，然后将刮板链从过渡槽底板上穿过来安装下刮板，最后在机头过渡槽底下接底刮板链。
（4）按照回填刮板输送机顺序，依次安装机头液压升降平台、机头传动部、机头过渡槽、开天窗中部槽、机尾过渡槽、机尾液压升降平台直至机尾传动部；各种槽之间应靠紧，同时安装哑铃与哑铃销。
（5）启动电动机，观察回填刮板输送机刮板链的松紧程度是否合适，刮板链在机头链轮处下垂2个环为宜。
5.结论
经过对十二矿己15-31030工作面地质情况、长壁综采回填采煤技术、回填开采设备配套、回填开采设备安装等方面研究，确定出煤矸石回填开采的总体技术思路为：将保护层排出矸石经三水平矸石洗选硐室分选后，运至三水平上部矸石仓，经三水平上部矸石仓、专用运矸巷、己15-31030进风巷运至己15-31030采面机尾，通过转载皮带、后部回填输送机运至己15-31030采空区进行回填。该项目技术合理，安全可靠，效益可行。
关键词：回填技术；回填工艺；多孔底卸式输送机；支撑式回填液压支架
1.矿井基本情况
十二矿始建于1958年，1960年投产，原设计能力30万吨/年，矿井经过四次改扩建，2011年核定生产能力130万吨/年。该矿位于平顶山市东部，距平顶山市区中心约7.5公里，矿区有专用铁路与国铁京广线、焦枝线连接。
2.回填开采的必要性
根据平煤股份三水平区域瓦斯治理要求，十二矿开采平均煤厚0.5m的己14煤层作为己15煤层的上保护层，保护层每天正常开采将产生约1600m?矸石量，给我矿单一的主运输系统和煤质带来较为严峻的问题，为了实现绿色开采，提出了井下煤矸洗选和矸石回填技术方案。
通过采用矸石井下处理技术，不仅改变矿区生态环境质量，而且可有效控制岩层移动及保证工业广场地面建筑物安全使用，最大程度的、高效机械化的回收建筑物下压煤，该技术的研究具有以下重要意义：
（1）提高煤質，解决矸石的地面排放造成的环境污染与破坏的问题，按照公司煤质政策提高经济效益；
（2）解放压煤，提高矿井资源采出率，增加矿井服务年限；
（3）减轻地表沉陷带来的建筑物、生态破坏等问题；
（4）革新煤矿企业的矸石处理，为类似条件矿井开采提供重要的技术借鉴。
3.采煤工作面回填技术研究
3.1 因十二矿三水平（单一采区）区域瓦斯治理采用保护层开采解放己15煤，保护层工作面均沿己14煤层布置，由于该煤层煤厚赋存不稳定，局部甚至出现无煤现象，平均煤厚仅0.5m。因此，保护层开采带来的问题是产生大量的矸石，据估算采面采出矸石量占煤矸总量的72.2%，按保护层回采工作面正常生产，需“两头一面”（两个保护层掘进工作面和一个回采工作面），经计算日排矸量可达1600m3（含煤量）。
大量的矸石产生的问题：
（1）由于十二矿主运输系统的单一性，必然影响煤质。
（2）大量的矸石如升井排放堆积，面临占用大面积土地和环境污染的问题。
针对以上所提出的问题，解决的直接途径就是把井下煤炭生产过程中产生的大量矸石不升井，直接在井下通过建立井下矸石转运、储存与回填系统，将矸石回填到采空区。
3.2.回填开采设备安装研究
（1）己15-31030采面走向长度1130m，可采走向长932.6m，采长平距220m，斜距225m，平均煤厚3.5m，工业储量100万吨，可采储量90万吨。
（2）主要设备型号：
MG400/940-WD型双滚筒电牵引采煤机一台；
SGZ-800/800WS型中双链刮板输送机一部；
SGZ-764/2×200型多孔底卸式输送机一部，
SZZ764/200型桥式转载机一部；
ZC5200/20/40型回填式液压支架
乳化液泵站两套（四泵二箱）：BRW-400/31.5型。
3.3采空区回填工艺
为了更好的解决保护层己14-31070工作面与其它掘进工作面矸石运输及减轻主运输压力等问题，各工作面排出矸石经三水平矸石洗选硐室分选后，运至三水平上部矸石仓，经三水平上部矸石仓、专用运矸巷、回风巷运至机尾，通过后部回填输送机运至采空区进行回填。
3.4回填流程
（1）割煤、采空区回填二道工序平衡作业，即前部割煤等作业时后部回填输送机可以进行矸石回填作业。
（2）矸石洗选后通过专用运矸巷、回风巷运至采面机尾经机尾转载皮带运到后部回填输送机，通过回填输送机运至采空区进行回填。
（3）回填工艺：矸石分选→专用运矸巷皮带→回风巷运矸皮带→采空区矸石回填（70-140架）
（5）矸石回填由回填输送机机尾向机头方向依次进行。
3.5.1ZC5200/20/40型支撑式回填液压支架，图1
（1）ZC5200/20/40型支撑式回填液压支架的技术参数：
初撑力：3878 KN 工作阻力：5200KN
支护强度：0.84Mpa 对底板比压：≤1.98MPa
3.6 SGZ-764/2×200多孔底卸式输送机，图2
多孔底卸式输送机机头、机尾采用升降平台支撑和调高，工作面中部升降平台与中部过渡支架相连；运料平巷升降平台移动以锚固座为拉移点，升降平台自带锚固座、链条、链环卡及销轴等连接件。
3.7 井下矸石洗选和矸石回填方案设计
三水平己15煤层采空区回填生产系统
①运煤系统
己15-31030采面→己15-31030进风巷→三水平皮带下山→三水平煤仓→己七二期主运输下山→己七一期主运输下山→主斜井→地面。
②洗选后矸石回填运输系统
三水平西翼排矸斜巷→三水平上部矸石仓（粉碎后）→三水平煤仓通道→回填联巷→三水平东翼排矸巷→己14-31030上进风巷→三水平中部车场→己15-31030回风巷→己15-31030采面
3.8回填刮板输送机的铺设安装
（1）回填刮板输送机的安装步骤应与下述设备的安装结合起来考虑：供电设备、液压系统、液压支架、上料转载机的等。
（2）在井下工作面安装前应对工作面按照测量线重新检查，保证工作面的直线性，同时维护好顶板、底板。
（3）由于回填刮板本输送机吊挂在回填液压支架后顶梁下工作，开天窗中部槽与顶梁空间较小，不易安装刮板链，因此刮板链应与吊挂开天窗中部槽交错安装，其具体步骤是，降低液压支架尾梁，将要安装的开天窗中部槽前一节（机头过渡）的刮板装好，再将刮板链放到要安装的开天窗中部槽上，吊起开天窗中部槽，再接刮板链安装下一节开天窗中部槽，如此依次安装开天窗中部槽到机尾，然后将刮板链从过渡槽底板上穿过来安装下刮板，最后在机头过渡槽底下接底刮板链。
（4）按照回填刮板输送机顺序，依次安装机头液压升降平台、机头传动部、机头过渡槽、开天窗中部槽、机尾过渡槽、机尾液压升降平台直至机尾传动部；各种槽之间应靠紧，同时安装哑铃与哑铃销。
（5）启动电动机，观察回填刮板输送机刮板链的松紧程度是否合适，刮板链在机头链轮处下垂2个环为宜。
5.结论
经过对十二矿己15-31030工作面地质情况、长壁综采回填采煤技术、回填开采设备配套、回填开采设备安装等方面研究，确定出煤矸石回填开采的总体技术思路为：将保护层排出矸石经三水平矸石洗选硐室分选后，运至三水平上部矸石仓，经三水平上部矸石仓、专用运矸巷、己15-31030进风巷运至己15-31030采面机尾，通过转载皮带、后部回填输送机运至己15-31030采空区进行回填。该项目技术合理，安全可靠，效益可行。