似膏体充填在煤矿开采中的应用

【摘

 要】 通过调研论证，结合曹庄煤矿的实际从防治承压水的角度分析，曹庄煤矿选择流体

充填开采技术方案

 

　　【关键词】

 充填 流体 

　　曹庄煤矿

1965 年建成投产，设计生产能力 60 万吨/年，最新核定生产能力 120 万吨/年，

曹庄井田为水文地质条件复杂型矿井。截止

2008 年底矿井剩余可采储量 2140 万吨，其中受

水威胁储量

1555 万吨，占矿井可采储量的 72.6%。随矿井开采水平的延伸及服务年限的延

长，受水威胁煤量比例逐年增加，受水威胁程度愈加严重。现有的防治水措施已不适应深部
复杂的水文地质条件。在此背景下，组织人员考察采空区充填技术解决矿压对底板的破坏及
坚硬顶板的放顶问题。在广泛调研基础上，

2009 年年底完成项目可行性论证，2010 年一季

度开工建设，

2010 年 7 月份开始试充填，目前已经充填完成 10 万多立方米。 

　　

1 似膏体充填开采技术 

　　

1.1 工程实施的必要性 

　　（

l）承压水体上试采，解放受水威胁煤炭储量的需要。2004 年 3 月 27 日曹庄矿 81004

工作面奥灰突水，标高

-360 米，最大突水量 495m3/h，造成-480m 水平延深巷道被淹。2008

年四季度回采

91002 工作面时，面前多点渗水，采空区出水，最终出水量达到 120m3/h，

 

回采标高

-330 米。2010 年一季度回采 10102 工作面时，出现了与 91002 工作面相似的工作面

出水，最终出水量达到

80m3/h，回采标高-360 米。三个面出水时的五灰突水系数都在

0.05mP/m 一下。总结分析底板突水的主要原因，除五灰奥灰含水层富水性强、断裂构造发育、
有效隔水层的间距小等因素外，其中很重要的一个原因就是矿压对底板扰动破坏深度大，
且与采深成正比关系。特别是

8 煤直接顶板为坚硬岩石第四层石灰岩，厚度 5m 左右，采后

不易冒落，即使采取人工强制放顶措施，也难以将四灰全部切断，极易造成大面积悬顶，
在初压或周压划问受矿压影响，对底板的扰动破坏裂隙直接与含水层的原始导升裂隙沟通
局部地段可能直接达到五灰含水层，导致突水。由于五灰奥灰间距小，抵抗不住高压水头，
一旦五灰突水很可能导致奥灰突水，对矿井威胁很大。即使日前采取了注浆改造措施，但仍
有薄弱地段，突水的可能性仍然存在。现实警示我们，采取充填开采技术，控制顶板下沉，
减少矿压对底板的扰动破坏深度，降低突水的几率，是势在必行的防治水措施。

 

　　从资源储量来看，曹庄煤矿截止

2008 年底矿井可采储量为 2140 万 t，其中受水威胁储

量为

1555 万 t，占 72.6%。若按矿井 40%的回采率，可采出煤量为 630 万 t，服务年限 6 年。 

　　（

2）建（构）筑物下压煤开采的需要。实践证明，采用流体充填技术，可以有效控制

顶板岩层移动，大大减少由于地表岩层移动造成建（韵）筑物的损坏，降低赔偿，提高效
益。目前曹庄矿有建（构）筑物下压煤

357 万 t，若按 40%回采率，可采出煤炭 140 万 t。 

　　（

3）环保的需要。实施允填开采，可以减少矸石排放，减少占地，降低空气污染和地

下水污染，杜绝矸石山爆炸事故。

 

　　

1.2 充填开采技术方案选择 

　　通过调研论证，结合曹庄煤矿的实际从防治承压水的角度分析，曹庄煤矿选择流体充
填开采技术方案。优点：（

1）工作面充填不附加任何设备，只需要充填管路。（2）充填体

强度

8 小时内可以支撑顶板，控制顶板下沉。（3）充填效果好，减少矿压对底版的破坏深

度，有利于防底版承压水。（

4）可以实现无煤柱开采。沿空留巷，降低回采巷道万吨掘进率。

（

5）目前充填材料充足，矸石、粉煤灰就地取材，运输成本低。缺点：（1）地面建站一次

性投资大。（

2）吨煤成本相对矸石充填高。（3）充填开采只能减小矿压对底版的破坏深度，

减少突水几率，但不能从根本上治理水害。（

4）由于没有外加输送动力，靠势能自流，存

在堵管路的危险性。对浆液配比依赖性较强。