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摘要：本文针对小回沟煤矿2202工作面断层、陷落柱等地质构造发育等特点，为解决生产过程中采出的矸石，设计了一套综采工作面主运输皮带煤矸分运矸石充填方案，使用煤矿常用设备进行改造，自行研制抛矸机、后置驱动带式输送机、分矸器等成套矸石充填准备，将综采工作面矸石在井下直接分流转载并充填至废弃巷道，取得了良好的经济效益，在同类型地质条件下矸石回填有较大的应用价值。
1 工作面概述
如下图1所示，2202工作面倾向长240m，走向长1360m，平均煤厚2.73m，倾角0-16°，工作面采用一次采全厚长壁式釆煤法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。煤炭运输采用带式输送机，辅助运输采用无轨胶轮车，通风方式为U型通风。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩。根据矿井三维地震勘探成果，2202工作面内断层极其发育。
2 方案设计
根据2202工作面地质构造发育、矸石量大的特点，设计把陷落柱区域内采出的矸石直接充填到2202辅运巷（废巷）区段内，直接在井下进行转载充填至废弃巷道内。利用2202现有的生产系统进行改造，设计加工一套分矸、运输、充填设备。利用礦井库房废旧以及闲置材料、设备进行加工改造，成功研制、安装、运行煤矸分运巷道矸石充填。在2202辅运巷二号联巷铺设1部40T刮板输送机，40T刮板输送机与2202运输巷搭接处安装自行研制的分矸器以及转载装置，在2202辅运巷内安装后置驱动80带式输送机1部，2202辅运巷充填迎头安装自行研制的抛矸机。
3 设备加工与安装
3.1 抛矸机的研制
如上图2所示，根据抛矸需要结合矿井现有资源，自行研制抛矸机，即通过对普通掘进机的“二运皮带”进行改造，设计加工机头液压升降系统，能实现左右摆动和上下调整的充填，设计加工机尾固定底座以及拉移装置，能实现机尾固定及拉移。
3.2 带式输送机改造
如上图3所示，改造DSJ80带式输送机实现驱动后置，便于后移充填巷道带式输送机。常规带式输送机驱动及大架位于机头段，无法做到随着工作面充填不断后移。带式输送机倒转易造成胶带跑偏严重，维护困难。根据调查研究，结合现场实际，对普通带式输送机进行改造，将驱动成功后置与机尾段。延长DSJ80带式输送机头卸载长度，能够存储抛矸机全部长度，保证抛矸机循环充填长度不少于30m。
3.3 分矸装置的研制
如上图4所示，自行研制DSJ100主运输带式输送机分矸器，由底压带托辊、清扫器、转载漏斗等部分构成，该装置具备液压升降功能，工作面出矸时启用分矸装置将矸石转载至矸石运输系统。
4 系统运行效果
为保证充填迎头全负压通风要求，充填断面不超过巷道断面的2/3。抛矸机长度30m，循环充填步距为5m，每天后移带式输送机机头一次，移动步距为30m。由上图可知，小回沟煤矿2202工作面辅运巷二号联巷、四号联巷1170m的长度内可作为矸石充填巷进行矸石回填，2202工作面运输巷掘进时巷道断面为4.8m×2.7m（宽×高），因地压影响2202工作面运输巷切眼以外段巷道略有变形，经现场实际测量巷道宽度相对掘进时缩小10%，实际可充断面积约为12.0m2，容重按2.2t/m3，则2202工作面辅运巷充填段充填的矸石量为Q=D×（H-h）×L×ρ=2.8万t。矸石处理成本为44元/t，可节约122.3万元。
5 结论
1.本研究与实践表明煤矸分运矸石充填是可行的，试验性地实现了“井下矸石不升井”的绿色环保目标，与矸石升井后返井方案相比更具有先进性。
2.本研究与实践表明小回沟矸石充填设备自行设计加工的可行性，对于煤矿企业根据自身条件自行研发充填设备有一定的指导意义。本次自行研发了抛矸机、分矸器的成套充填设备。
3.本研究与实践表明矸石充填系统带式运输采用后置驱动的可行性，随着工作面的后退式充填带式便于后移输送机，成功地将驱动后置于机尾段。
4.实现了自行设计、加工、安装充填设备，成功研制抛矸机、后置式带式输送机、煤矸分流装置等成套充填系统。
5、实现了综采工作面矸石直接在井下分流充填，实现了“井下矸石不升井”的绿色环保目标;
6、为了下一步探索更加经济、科学、有效的矸石处理方案提供得了参考，有益于加快推进小回沟绿色开采目标。
参考文献
[1]于学谦主编《矿山运输机械》中国矿业大学出版社，1989.
[2]方佳雨张国柱《煤矿机械液力传动》煤炭工业出版社，1986
1 工作面概述
如下图1所示，2202工作面倾向长240m，走向长1360m，平均煤厚2.73m，倾角0-16°，工作面采用一次采全厚长壁式釆煤法，综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。煤炭运输采用带式输送机，辅助运输采用无轨胶轮车，通风方式为U型通风。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩。根据矿井三维地震勘探成果，2202工作面内断层极其发育。
2 方案设计
根据2202工作面地质构造发育、矸石量大的特点，设计把陷落柱区域内采出的矸石直接充填到2202辅运巷（废巷）区段内，直接在井下进行转载充填至废弃巷道内。利用2202现有的生产系统进行改造，设计加工一套分矸、运输、充填设备。利用礦井库房废旧以及闲置材料、设备进行加工改造，成功研制、安装、运行煤矸分运巷道矸石充填。在2202辅运巷二号联巷铺设1部40T刮板输送机，40T刮板输送机与2202运输巷搭接处安装自行研制的分矸器以及转载装置，在2202辅运巷内安装后置驱动80带式输送机1部，2202辅运巷充填迎头安装自行研制的抛矸机。
3 设备加工与安装
3.1 抛矸机的研制
如上图2所示，根据抛矸需要结合矿井现有资源，自行研制抛矸机，即通过对普通掘进机的“二运皮带”进行改造，设计加工机头液压升降系统，能实现左右摆动和上下调整的充填，设计加工机尾固定底座以及拉移装置，能实现机尾固定及拉移。
3.2 带式输送机改造
如上图3所示，改造DSJ80带式输送机实现驱动后置，便于后移充填巷道带式输送机。常规带式输送机驱动及大架位于机头段，无法做到随着工作面充填不断后移。带式输送机倒转易造成胶带跑偏严重，维护困难。根据调查研究，结合现场实际，对普通带式输送机进行改造，将驱动成功后置与机尾段。延长DSJ80带式输送机头卸载长度，能够存储抛矸机全部长度，保证抛矸机循环充填长度不少于30m。
3.3 分矸装置的研制
如上图4所示，自行研制DSJ100主运输带式输送机分矸器，由底压带托辊、清扫器、转载漏斗等部分构成，该装置具备液压升降功能，工作面出矸时启用分矸装置将矸石转载至矸石运输系统。
4 系统运行效果
为保证充填迎头全负压通风要求，充填断面不超过巷道断面的2/3。抛矸机长度30m，循环充填步距为5m，每天后移带式输送机机头一次，移动步距为30m。由上图可知，小回沟煤矿2202工作面辅运巷二号联巷、四号联巷1170m的长度内可作为矸石充填巷进行矸石回填，2202工作面运输巷掘进时巷道断面为4.8m×2.7m（宽×高），因地压影响2202工作面运输巷切眼以外段巷道略有变形，经现场实际测量巷道宽度相对掘进时缩小10%，实际可充断面积约为12.0m2，容重按2.2t/m3，则2202工作面辅运巷充填段充填的矸石量为Q=D×（H-h）×L×ρ=2.8万t。矸石处理成本为44元/t，可节约122.3万元。
5 结论
1.本研究与实践表明煤矸分运矸石充填是可行的，试验性地实现了“井下矸石不升井”的绿色环保目标，与矸石升井后返井方案相比更具有先进性。
2.本研究与实践表明小回沟矸石充填设备自行设计加工的可行性，对于煤矿企业根据自身条件自行研发充填设备有一定的指导意义。本次自行研发了抛矸机、分矸器的成套充填设备。
3.本研究与实践表明矸石充填系统带式运输采用后置驱动的可行性，随着工作面的后退式充填带式便于后移输送机，成功地将驱动后置于机尾段。
4.实现了自行设计、加工、安装充填设备，成功研制抛矸机、后置式带式输送机、煤矸分流装置等成套充填系统。
5、实现了综采工作面矸石直接在井下分流充填，实现了“井下矸石不升井”的绿色环保目标;
6、为了下一步探索更加经济、科学、有效的矸石处理方案提供得了参考，有益于加快推进小回沟绿色开采目标。
参考文献
[1]于学谦主编《矿山运输机械》中国矿业大学出版社，1989.
[2]方佳雨张国柱《煤矿机械液力传动》煤炭工业出版社，1986