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[摘 要]煤矿充填开采是抑制地表沉陷，延长矿井服务年限，保护矿区环境，实现煤炭企业绿色开采的重要技术路径。充填开采可有效防止煤柱的抽冒和覆岩的垮冒移动。韩庄煤矿加大了煤矿企业的科技投入和研究，煤矿充填开采的实践应用，再一次证明：先进的工艺水平，为职工创造了良好的工作生活环境，促进了煤矿的安全生产，提高了企业的经济效益和社会效益。并为下一步在其它煤层开展充填提供技术依据和经验。
[关键词]以矸换煤；充填工艺；绿色环保。
中图分类号：TD823.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0006-01
一、工作面概况
23603工作面是三采区西翼第二区段，工作面走向长260 m，平均倾斜长度52m，标高-208～-257m。煤层平均厚度1.3m，平均倾角45°，储量23200t。
基本顶灰白色粘土岩，厚1.5m，遇水易膨胀、破碎，容易冒落，直接顶为灰黑色细砂岩，厚2m，直接底为浅灰色中细砂岩，致密坚硬，厚2.5m。
二、开采方案的选择
23603工作面因位于地面浅部，地面多被村庄建筑物压附，结合本相邻矿井的绿色充填开采经验及该工作面的实际开采条件，用原矸自溜方法充填开采。
三、系统改造及优化
为了形成工作面运矸、充矸系统，在工作面原有的基础上，对23603工作面整个生产系统进行了改造和优化。
经分析和实测，三采区轨道上山车场的通过能力不能满足充矸运输能力，成为制约充矸石能力的瓶颈，因此扩修、延長中部车场，存放车辆由原先7辆提升至20辆，提高矸石运输能力。
在原有的基础上扩修23603中部车场、新掘翻矸硐室和矸石仓；在23603回风巷铺设800mm自制皮带和SGW-40T型刮板运输机运输矸石，完善了矸石运输系统。
四、采、充工艺
（一）、采煤工艺
工作面采用走向长壁后退式采煤方法开采，矸石充填处理采空区，炮采落煤。工作面采用单体液压支柱配方木支护，基本支柱排距1.0m，柱距0.8m，端头支柱排距1.0m，柱距0.6m，循环进尺1.0m。
（二）、充填工艺
工作采用矸石充填法管理顶板，采用见五充二，先采后充作业法，工作面最大控顶距不大于4.5m。当工作面回采支设5排支柱，工作面达到最大空顶距（4.5m）时，开始回柱充填工作，回柱时采用自下而上的方法，自溜子道开始回柱，严禁在工作面其它地方掐口，整个工作面只保留一个回料口。一次回柱长度不得大于5m（6棵基本支柱长度），当回柱工作自下而上回至溜子道以上5m位置时，开始第一次充填，充填至回柱位置时，停止充填，再次进行回柱、充填，循环往复，直至充填至轨道巷。回柱前必须每隔一基本支柱沿走向在每段回柱处使用一架∏型钢，每段使用3架，∏型钢长度3m，支设在2-3排支柱上，探入老空区2m。充填前将回柱部分密集支柱以外重新自顶板至底板铺编织网，编织网必须与密集支柱连紧，防止矸石冲入工作面，起到挡矸的作用。工作面3-4排支柱间为溜矸道，充填处至轨道巷溜矸道内用高度不低于1m的挡矸板分别沿3、4排支柱，用铁丝绑在支柱上。防止充填时矸石滚落到工作面内和损坏支柱。充填时必须保证矸石充填到采空区规定范围内，并保证将老空区充实，矸石与顶板充不实时，人工充填至顶板，保证充填质量达到设计要求。3、设备配置
工作面回风巷运矸，溜子道运煤。回风巷安设一部800mm自制皮带和两部SGW-40T型刮板运输机运输矸石；溜子道安设SGW-40T型刮板运输机和800mm自制皮带各一部运煤。
（三）、运矸系统
矿井各掘进地点矸石用矿车经-300水平西运输大巷→三采区下车场→三采区轨道上山→23603中部车场→23603工作面矸石仓→23603工作面回风巷→23603回风巷运矸溜子、皮带、溜子→23603工作面充填。
五、充填与创新
（一）、支护方式改革
23603工作面开采初期基本柱距0.6m，用单体液压支柱配1.0m铰接顶梁进行支护，通过对工作面三量的观测，在保证工作面支护强度的前提下，将基本柱距改为0.8m，将铰接顶梁改为小方木支护顶板。
1、减少了单体液压支柱120棵、铰接顶梁435个，每年节约材料费、人工费16万元左右。
2、减少了支、回柱数，减轻了工人劳动强度，缩短了支、回影响时间，提高了生产效益。
3、增大了工作空间，改善了工作环境，方便了施工人员支、回柱、运料、行走，回料时道路畅通，保证了安全生产。
（二）、充填方式改革
充填方式由原先的见四回一改为见五回二，工作面采充效率、生产能力也在逐步提高，月产由最初的8000t，升到10000t。
（三）、自制翻车机
在23603矸石仓上部安装了一部自制简易翻车机，并进行了改造：增加了手闸控制装置，防止矿车在惯性装置下自行翻车危及人身安全。
六 经济效益与社会效益显著
充填开采的研究与实践，为新泰市韩庄煤矿带来了可喜的成绩，实现了绿色开采，并取得了明显的经济效益和社会效益。
（一）、经济效益
1、该技术的应用，实现了原生矸石直接充填采空区，充填密度高，可取消阶段煤柱及条带煤柱，进行无煤柱开采，增加储量56万t，提高了资源回收率，延长矿井服务年限3年。每吨煤按200元计算，可创经济效益3520万元，按15年计算，平均每年创效益234.7万元。
2、每年因地表变形造成对地面房屋的破坏近600余间，约12000 m2，因此可节省赔偿费用约12000 m2×280元/ m2=336（万元）。
3、耕地每年每平方米土地使用费为4元/m2，计33300 m2，可节约土地使用费13.3万元。
4、该技术的应用，井下矸石可以做到不上井，减少了矸石运输费用、人力资源，增大了原煤提升能力，节省了矿井提升费用。每车矸石提升费用按25元/车，年提升矸石约为5200车，因此可节省提矸费用13万元，增加提煤5200t，增加经济效益104万元。
通过经济分析，每年可为新泰市韩庄煤矿创直接经济效益约373万元。
（二）、社会效益
1、通过该技术的应用，实现了采煤工作面的矸石充填，达到矸石零排放，最终实现矸石不上井，地面矸石零堆放，不再占用耕地，可解放耕地33300m2。
2、通过该技术的应用，使采空区得到充实，解决了“三下”开采造成的地表变形，有效防止了地面沉陷，避免了因煤炭开采造成的地面建筑物斑裂和搬迁，每年可节省赔偿费用200余万元。
3、通过该技术的应用，采空区充填后，采煤工作面可实现无煤柱开采，即可解决对地面的影响，又可解放压煤56万t，增加了煤炭资源回收率，延长了矿井的服务年限。
（三）、环境效益
矸石井下充填，使井下矸石完全填充到采空区，解决了井下矸石提升到地面堆积占用大量耕地的问题，消除了因矸石堆放造成的矸石山自燃及酸雨危害，减少了环境污染，解决了因矸石山自燃造成的滑坡事故等安全隐患，改善了煤矿生态环境，每年可节约环境治理费用近30万元。
七 结论
新泰市韩庄煤矿充填技术的实施，实现了绿色开采，充填技术日臻成熟，因此，新泰市韩庄煤矿充填工艺是可行的，效益是可观的，实现了控制顶板下沉、减小对地面的影响、提高了原煤产量、保证了安全生产的目的。
[关键词]以矸换煤；充填工艺；绿色环保。
中图分类号：TD823.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0006-01
一、工作面概况
23603工作面是三采区西翼第二区段，工作面走向长260 m，平均倾斜长度52m，标高-208～-257m。煤层平均厚度1.3m，平均倾角45°，储量23200t。
基本顶灰白色粘土岩，厚1.5m，遇水易膨胀、破碎，容易冒落，直接顶为灰黑色细砂岩，厚2m，直接底为浅灰色中细砂岩，致密坚硬，厚2.5m。
二、开采方案的选择
23603工作面因位于地面浅部，地面多被村庄建筑物压附，结合本相邻矿井的绿色充填开采经验及该工作面的实际开采条件，用原矸自溜方法充填开采。
三、系统改造及优化
为了形成工作面运矸、充矸系统，在工作面原有的基础上，对23603工作面整个生产系统进行了改造和优化。
经分析和实测，三采区轨道上山车场的通过能力不能满足充矸运输能力，成为制约充矸石能力的瓶颈，因此扩修、延長中部车场，存放车辆由原先7辆提升至20辆，提高矸石运输能力。
在原有的基础上扩修23603中部车场、新掘翻矸硐室和矸石仓；在23603回风巷铺设800mm自制皮带和SGW-40T型刮板运输机运输矸石，完善了矸石运输系统。
四、采、充工艺
（一）、采煤工艺
工作面采用走向长壁后退式采煤方法开采，矸石充填处理采空区，炮采落煤。工作面采用单体液压支柱配方木支护，基本支柱排距1.0m，柱距0.8m，端头支柱排距1.0m，柱距0.6m，循环进尺1.0m。
（二）、充填工艺
工作采用矸石充填法管理顶板，采用见五充二，先采后充作业法，工作面最大控顶距不大于4.5m。当工作面回采支设5排支柱，工作面达到最大空顶距（4.5m）时，开始回柱充填工作，回柱时采用自下而上的方法，自溜子道开始回柱，严禁在工作面其它地方掐口，整个工作面只保留一个回料口。一次回柱长度不得大于5m（6棵基本支柱长度），当回柱工作自下而上回至溜子道以上5m位置时，开始第一次充填，充填至回柱位置时，停止充填，再次进行回柱、充填，循环往复，直至充填至轨道巷。回柱前必须每隔一基本支柱沿走向在每段回柱处使用一架∏型钢，每段使用3架，∏型钢长度3m，支设在2-3排支柱上，探入老空区2m。充填前将回柱部分密集支柱以外重新自顶板至底板铺编织网，编织网必须与密集支柱连紧，防止矸石冲入工作面，起到挡矸的作用。工作面3-4排支柱间为溜矸道，充填处至轨道巷溜矸道内用高度不低于1m的挡矸板分别沿3、4排支柱，用铁丝绑在支柱上。防止充填时矸石滚落到工作面内和损坏支柱。充填时必须保证矸石充填到采空区规定范围内，并保证将老空区充实，矸石与顶板充不实时，人工充填至顶板，保证充填质量达到设计要求。3、设备配置
工作面回风巷运矸，溜子道运煤。回风巷安设一部800mm自制皮带和两部SGW-40T型刮板运输机运输矸石；溜子道安设SGW-40T型刮板运输机和800mm自制皮带各一部运煤。
（三）、运矸系统
矿井各掘进地点矸石用矿车经-300水平西运输大巷→三采区下车场→三采区轨道上山→23603中部车场→23603工作面矸石仓→23603工作面回风巷→23603回风巷运矸溜子、皮带、溜子→23603工作面充填。
五、充填与创新
（一）、支护方式改革
23603工作面开采初期基本柱距0.6m，用单体液压支柱配1.0m铰接顶梁进行支护，通过对工作面三量的观测，在保证工作面支护强度的前提下，将基本柱距改为0.8m，将铰接顶梁改为小方木支护顶板。
1、减少了单体液压支柱120棵、铰接顶梁435个，每年节约材料费、人工费16万元左右。
2、减少了支、回柱数，减轻了工人劳动强度，缩短了支、回影响时间，提高了生产效益。
3、增大了工作空间，改善了工作环境，方便了施工人员支、回柱、运料、行走，回料时道路畅通，保证了安全生产。
（二）、充填方式改革
充填方式由原先的见四回一改为见五回二，工作面采充效率、生产能力也在逐步提高，月产由最初的8000t，升到10000t。
（三）、自制翻车机
在23603矸石仓上部安装了一部自制简易翻车机，并进行了改造：增加了手闸控制装置，防止矿车在惯性装置下自行翻车危及人身安全。
六 经济效益与社会效益显著
充填开采的研究与实践，为新泰市韩庄煤矿带来了可喜的成绩，实现了绿色开采，并取得了明显的经济效益和社会效益。
（一）、经济效益
1、该技术的应用，实现了原生矸石直接充填采空区，充填密度高，可取消阶段煤柱及条带煤柱，进行无煤柱开采，增加储量56万t，提高了资源回收率，延长矿井服务年限3年。每吨煤按200元计算，可创经济效益3520万元，按15年计算，平均每年创效益234.7万元。
2、每年因地表变形造成对地面房屋的破坏近600余间，约12000 m2，因此可节省赔偿费用约12000 m2×280元/ m2=336（万元）。
3、耕地每年每平方米土地使用费为4元/m2，计33300 m2，可节约土地使用费13.3万元。
4、该技术的应用，井下矸石可以做到不上井，减少了矸石运输费用、人力资源，增大了原煤提升能力，节省了矿井提升费用。每车矸石提升费用按25元/车，年提升矸石约为5200车，因此可节省提矸费用13万元，增加提煤5200t，增加经济效益104万元。
通过经济分析，每年可为新泰市韩庄煤矿创直接经济效益约373万元。
（二）、社会效益
1、通过该技术的应用，实现了采煤工作面的矸石充填，达到矸石零排放，最终实现矸石不上井，地面矸石零堆放，不再占用耕地，可解放耕地33300m2。
2、通过该技术的应用，使采空区得到充实，解决了“三下”开采造成的地表变形，有效防止了地面沉陷，避免了因煤炭开采造成的地面建筑物斑裂和搬迁，每年可节省赔偿费用200余万元。
3、通过该技术的应用，采空区充填后，采煤工作面可实现无煤柱开采，即可解决对地面的影响，又可解放压煤56万t，增加了煤炭资源回收率，延长了矿井的服务年限。
（三）、环境效益
矸石井下充填，使井下矸石完全填充到采空区，解决了井下矸石提升到地面堆积占用大量耕地的问题，消除了因矸石堆放造成的矸石山自燃及酸雨危害，减少了环境污染，解决了因矸石山自燃造成的滑坡事故等安全隐患，改善了煤矿生态环境，每年可节约环境治理费用近30万元。
七 结论
新泰市韩庄煤矿充填技术的实施，实现了绿色开采，充填技术日臻成熟，因此，新泰市韩庄煤矿充填工艺是可行的，效益是可观的，实现了控制顶板下沉、减小对地面的影响、提高了原煤产量、保证了安全生产的目的。