煤礦殘煤開(kāi)采研究

陳建榮

(遼源礦業(yè)集團(tuán)公司西安煤業(yè)公司,吉林 遼源 136201)

摘要:針對(duì)煤礦殘采布巷、工作面初次來(lái)壓、采場(chǎng)支護(hù)方式、工程質(zhì)量、殘采單放、大傾角單放開(kāi)采、開(kāi)采前史料查找等問(wèn)題以煤礦安全、生產(chǎn)、效益為目標(biāo),從實(shí)踐中摸索研究、合理可行、適合安全生產(chǎn)的方法和途徑。

關(guān)鍵詞:殘采布巷;采場(chǎng)支護(hù);殘采單放;大傾角單放開(kāi)采

中圖分類(lèi)號(hào):TU272.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16723198(2009)15026802

1殘采布巷要點(diǎn)

1.1經(jīng)濟(jì)合理布巷

殘煤即是采后余量,主要是水平煤柱和區(qū)間煤柱、構(gòu)造復(fù)雜塊段所形成的,在開(kāi)采設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先考慮利用現(xiàn)有系統(tǒng)巷道,少量開(kāi)鑿必要的巖石巷道,降低成本。

開(kāi)采殘煤盡量利用原有巷道,少開(kāi)鑿新的巖石巷道,為了減少巖石掘進(jìn)巷道工程量,可把一條巷道的一定長(zhǎng)度擴(kuò)大斷面,中間用擋風(fēng)墻隔開(kāi),一側(cè)做入風(fēng)道,另一側(cè)做排風(fēng)道。

1.2合理確定采區(qū)尺寸

采區(qū)的設(shè)計(jì)尺寸大小,根據(jù)各井(區(qū))的地質(zhì)條件不同,設(shè)計(jì)尺寸也不同,主要考慮地質(zhì)構(gòu)造、煤層賦存條件和自然發(fā)火期等。

從防火角度考慮采區(qū)設(shè)計(jì),煤層自然發(fā)火期是一個(gè)主要因素。采區(qū)的尺寸可以小一些,考慮在自然發(fā)火期內(nèi)采區(qū)能夠結(jié)束。采區(qū)尺寸一般是:走向80-120m,傾斜長(zhǎng)30-50m左右。工作面短回采推進(jìn)度快,發(fā)火期三個(gè)月左右,可以在三個(gè)月內(nèi)結(jié)束。

1.3急傾斜煤層采區(qū)的巷道布置要點(diǎn)

急傾斜煤層在復(fù)采時(shí),可以用單放采法進(jìn)行回采,其采厚應(yīng)以4m-5m為宜,最大厚度不應(yīng)超過(guò)6m。

在同一個(gè)水平標(biāo)高不能沿煤層頂板布置兩條巷道時(shí),入風(fēng)道可以沿煤層頂板布置,回風(fēng)道可以提高兩米沿煤層底板布置。在回采時(shí)切割煤炭可以自滑。階段高度不能大于10m。

這種布置方式的主要問(wèn)題是兩條巷道在同一標(biāo)高,掘送巷道時(shí)要掌握不好,兩條巷道兩幫容易互相冒通,造成漏風(fēng)。所以要點(diǎn)是必須加強(qiáng)通風(fēng)管理和掘進(jìn)巷道的工程質(zhì)量,做好安全回采,才能保證殘煤回收,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2殘煤?jiǎn)畏挪蓞^(qū)做好預(yù)防性消防火、合理配風(fēng)也較為重要

采區(qū)內(nèi)舊巷、舊采跡會(huì)相應(yīng)的產(chǎn)生高溫火點(diǎn)必須及早處理好,舊巷露頭處發(fā)黃泥板碹留管注漿,并盡可能的減少殘煤采區(qū)的風(fēng)量,有利于采區(qū)的消防火工作,另外,必須加強(qiáng)老塘管理,應(yīng)將工作面上下兩道后砂口放嚴(yán)、放齊、不能滯后,對(duì)有一氧化碳、瓦斯異常的地方一般采用中型泵留管注漿較好。

3單放采區(qū)工作面能否正常推進(jìn),初次放頂?shù)男Ч统醮蝸?lái)壓的預(yù)防是關(guān)鍵環(huán)節(jié)

采區(qū)首次開(kāi)幫后,必須搞好強(qiáng)制放頂工作,使頂板充分垮落,以減輕工作面的壓力,防止采空區(qū)大面積空頂突然來(lái)壓對(duì)工作面沖擊而影響正常推進(jìn),經(jīng)過(guò)實(shí)踐,由西安礦二區(qū)-290水平02601區(qū)、-200水平0201區(qū)、9000Ⅰ區(qū)、9000Ⅱ區(qū)得知“單放”工作面初期來(lái)壓一般在工作面沿采區(qū)煤層走向推進(jìn)6m—12m后到來(lái),為此,工作面由首次開(kāi)幫至初期來(lái)壓之前要觀察工作面頂板壓力變化情況,加強(qiáng)工作面支護(hù)質(zhì)量,放頂時(shí)要向砂幫處打好戧柱,經(jīng)常檢查瓦斯變化情況,采取針對(duì)性措施處理好。

4確定經(jīng)濟(jì)適用、安全可靠、可行的采場(chǎng)支護(hù)方式

單放工作面頂板支護(hù)采用單體液壓支柱與π型鋼梁配套使用,柱、排距經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)均為1.0m,支護(hù)密度2.5根/m2,π型鋼梁和單柱成組支護(hù),三梁九柱為一組,棚梁間打好雙勁木,每個(gè)單柱均綁好防倒鏈,以防倒柱傷人,實(shí)踐證明這種支護(hù)方式適應(yīng)了支撐頂板壓力的需要,且簡(jiǎn)捷方便,整體性較好,對(duì)初期來(lái)壓和周期來(lái)壓起到了穩(wěn)定采場(chǎng)的作用,使回采工藝各工序能順利的完成。

5加強(qiáng)工作面工程質(zhì)量管理,確保放頂和放頂煤的順利完成

單放回采目的就是放頂煤,所以必須有一個(gè)穩(wěn)定、較可靠安全的采場(chǎng)條件才能順利完成回采工藝的各個(gè)工序。工作面必須達(dá)到三直:煤幫直、溜子直、柱子直;兩平:頂板平、底板平;一凈:浮煤凈;兩暢通:上出口暢通、下出口暢通。另外,工作面發(fā)現(xiàn)漏液柱及時(shí)更換,失效柱及時(shí)處理好,加強(qiáng)鋪網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)壞網(wǎng)處立即補(bǔ)好,防止淌貨,開(kāi)幫時(shí)遇頂板破碎處及舊采跡、舊巷等,頂網(wǎng)下墊1—2塊木柈以防沉網(wǎng)兜,且手掘串梁使π鋼梁頭支靠在煤幫硬壁上,成組支護(hù),三梁九柱為一組;給棚時(shí),單柱向砂幫隨角3°—5°,單柱上尺上線(xiàn),確保初撐力達(dá)到90KN以上,乳化液泵站出口壓力不小于15MPa。放頂時(shí),向砂幫打好戧柱以防悠棚,放頂煤時(shí)不準(zhǔn)超過(guò)頂板線(xiàn),發(fā)現(xiàn)砂幫頂板超前工作面頂板冒落,立即停止放頂煤處理好。放頂煤時(shí),工作面砂幫出現(xiàn)空頂時(shí)必須強(qiáng)制放頂,以減少工作面的壓力。

6殘采單放

(1)即單放法三種回采工藝中放煤?jiǎn)栴}?，F(xiàn)在對(duì)單放法回采工藝中如何放頂煤爭(zhēng)論很多,現(xiàn)將三種回采工藝敘述如下:

第一種:最大控頂距放頂煤。

回采工藝:

準(zhǔn)備→打眼→裝藥→放炮→敲幫問(wèn)頂→鋪網(wǎng)打臨時(shí)柱→串梁掃貨→扶幫柱→放頂煤→放頂→移溜子。

也就是說(shuō)整條幫開(kāi)完后解體(或整體)移溜子放頂前最大控頂距人工放頂煤。

第二種:最小控頂距放頂煤。

回采工藝:

準(zhǔn)備→打眼→裝藥→放炮→敲幫問(wèn)頂→鋪網(wǎng)打臨時(shí)柱→扶幫柱→放頂→放頂煤→移溜子。

開(kāi)幫后放完頂,最小控頂距放煤,從砂幫放煤直接上溜子,這是現(xiàn)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的回采工藝,放煤后,整體或解體移溜子,適合于30m以下的單扒工作面。

第三種:同第二種回采工藝相同,也是最小控頂距放頂煤,只是適合于超過(guò)40米以上較長(zhǎng)的單放工作面,由于工作面較長(zhǎng),采取工作面有過(guò)渡段的形式,上(或下)邊開(kāi)幫,下(或上)邊放煤,也就是上班開(kāi)幫,下一個(gè)小班放煤,放煤與開(kāi)幫分段進(jìn)行。

(2)三種回采工藝的優(yōu)、缺點(diǎn)。

第一種方法,最初的單放法,是根據(jù)單一長(zhǎng)壁分層下行采煤法的施工和單放法在放頂煤過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,摸索出的一種采法。

優(yōu)點(diǎn):人工放煤,一旦穿矸,可以不上溜子,放在砂幫(最大控頂距3.4m),這樣能保證煤質(zhì),砂幫頂煤不易超過(guò)放頂線(xiàn),能及時(shí)控制放煤量,以免造成砂幫頂板空,上、下兩口不易滯后。

缺點(diǎn):安全性差,頂煤塊大時(shí),易砸悠支架,易造成冒頂,在放頂過(guò)程中支架變形嚴(yán)重,放頂難,人工放頂煤,工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大,效率低,放頂時(shí)間長(zhǎng)。

第二種方法是根據(jù)第一種方法通過(guò)一定時(shí)期的生產(chǎn)實(shí)踐,總結(jié)產(chǎn)生了這種方法,是根據(jù)第一種方法中不安全的隱患,放煤時(shí)由于壓力的變化作用,支架易悠,放頂困難,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,不安全因素大,產(chǎn)量低等原因進(jìn)行改進(jìn)的一種方法。

優(yōu)點(diǎn):控頂距縮小(最小控頂距2.4m),支架支撐密度強(qiáng)度增加,安全系數(shù)有較大提高,極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,產(chǎn)量高。

缺點(diǎn)是:易造成放頂煤時(shí)頂煤超過(guò)放頂線(xiàn),造成砂幫空,易穿矸造成矸石外混,生產(chǎn)均衡性差,生產(chǎn)效率低。

第三種方法其實(shí)與第二方法相同,是在第二種方法的基礎(chǔ)上通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行改進(jìn),適合于40m以上較長(zhǎng)的單放工作面,工作面溜子有過(guò)渡段,可以上(或下)邊開(kāi)幫,下(或上)邊放煤。

優(yōu)點(diǎn):除具有第二種方法的優(yōu)點(diǎn)外,能達(dá)到均衡生產(chǎn),產(chǎn)量高,整體推溜子或分段推溜子后砂幫扶柱上尺上線(xiàn),工程質(zhì)量有顯著提高。

(3)三種回采工藝對(duì)“一通三防”和回采率的影響。

第一種方法回采時(shí),不論何時(shí)都能保證有足夠的通風(fēng)斷面,保證風(fēng)速正常,但是煤質(zhì)破碎后煤層吸氧量逐步增加,推進(jìn)速度慢,易發(fā)火,風(fēng)速穩(wěn)定,煤塵堆積飛場(chǎng)相對(duì)減少。

因?yàn)槭钦麠l幫開(kāi)完后,未移溜子放頂前均勻放煤,頂煤垮落均衡,不易穿矸,回采率相對(duì)第二、三種方法要高些。

通過(guò)以上分析論述,第三種方法經(jīng)過(guò)采取一定的措施后(如頂煤厚可進(jìn)行深孔爆破,煤層注水,分段推溜子),安全系數(shù)高,對(duì)工程質(zhì)量影響較小,支護(hù)強(qiáng)度高,煤塵少,極大地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,推進(jìn)速度較第一、二種方法快、產(chǎn)量高,也是生產(chǎn)實(shí)踐中的進(jìn)步。因此,可以根據(jù)頂煤的厚度,適當(dāng)加大走向長(zhǎng)度和工作面長(zhǎng)度,配備合理的勞動(dòng)組織,達(dá)到安全、穩(wěn)定、高產(chǎn)。

(4)科學(xué)合理、均勻放頂煤,是提高煤質(zhì)和回采率的有效途徑。

掌握放頂煤技巧是關(guān)鍵;放頂煤時(shí),應(yīng)先將放煤口編成號(hào),1、3、5號(hào)先放,2、4、6號(hào)后放,并交替均勻,循回反復(fù)放煤,使頂煤均勻下沉,不能一口放到見(jiàn)矸為止,易造成悠棚,同時(shí)對(duì)煤質(zhì)管理不利,易造成放煤少、回采率低、產(chǎn)量少。如果使工作面支架受力均衡,保持工作面均量生產(chǎn),必須在砂幫側(cè)計(jì)劃指定地點(diǎn)放頂煤,其它地點(diǎn)一律不準(zhǔn)放頂煤,放煤口放煤后及時(shí)補(bǔ)好網(wǎng)子,浮煤掃凈,使網(wǎng)子落地,放煤地點(diǎn)周?chē)ёo(hù)的棚子修整完好。

7采區(qū)投產(chǎn)前的資料查找工作也將對(duì)采區(qū)安全生產(chǎn)順利進(jìn)行起到重要的指導(dǎo)作用

正確的掌握殘煤采區(qū)的技術(shù)資料對(duì)采區(qū)的正常生產(chǎn)和消防火工作將起到很重要的指導(dǎo)作用,實(shí)例:西安礦二區(qū)-290水平02601區(qū)采區(qū)工作面沿走向推進(jìn)過(guò)程中,有一條1982年水沙充填采法的水道,料石碹支護(hù),由于掌握的不好,沒(méi)有及時(shí)采取預(yù)防性措施,工作面漏掉局部支柱,是一次忘不掉的教訓(xùn)。

殘煤采區(qū)有舊、空巷處就易產(chǎn)生高溫火點(diǎn),漏風(fēng)是主要原因,因此,提前查找史料、查明舊巷情況,及早采取針對(duì)性措施(發(fā)黃泥板碹、注漿等),將起到預(yù)防性消防火的作用。

8結(jié)論

總之,殘煤“單放”采法一次可采高度為工作面高度3倍,同時(shí)也存在有落煤損失,冒落不充分,丟三角煤等問(wèn)題和其它殘采問(wèn)題也有待于在今后的開(kāi)采實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),完善合理采法,摸索出更安全合理、經(jīng)濟(jì)的新途徑。