預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法在軒崗礦區(qū)5#煤層應(yīng)用的可行性研究

宋付明

摘要：采用預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法開采5號(hào)煤層可從根本上解決幾個(gè)難題：可解決5號(hào)煤層采掘工作面瓦斯管理及通風(fēng)管理困難的問(wèn)題；在一定程度上可解決沿5號(hào)煤層底板掘進(jìn)時(shí)頂板管理困難及煤塵大的問(wèn)題；有利于沿底綜采放頂煤工作面頂板管理并加快工作面推進(jìn)速度；有利于提高煤質(zhì)，提高煤炭回收率。

關(guān)鍵詞：預(yù)采頂分層放頂煤采煤法軒崗礦區(qū)5#煤層應(yīng)用可行性研究

中圖分類號(hào)：TD823.49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（b）-0084-01

預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法一般用于厚度在10m以上，直接頂堅(jiān)硬不易冒落或煤層瓦斯含量大，需要預(yù)先排放瓦斯的厚煤層的開采。

軒崗礦區(qū)5號(hào)煤層情況：5號(hào)煤層位于太原組下部。為主要可采穩(wěn)定煤層。煤層厚度5.70～22.15m，平均12.34m。頂板一般為砂質(zhì)泥巖、石灰?guī)r及泥巖，砂質(zhì)泥巖厚度一般為：5～16.23m，含黃鐵礦結(jié)核。底板一般從上至下依次為：細(xì)砂巖、石灰?guī)r、泥巖、粉砂巖、K1細(xì)砂巖。

軒崗礦區(qū)焦家寨礦瓦斯情況：焦家寨礦屬高瓦斯礦井，從近幾年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果來(lái)看，瓦斯絕對(duì)涌出量在逐年增加，隨著開采深度的增加瓦斯絕對(duì)涌出量還會(huì)繼續(xù)增大。

軒崗礦區(qū)5號(hào)煤層平均厚度在10m以上，煤層瓦斯含量大，煤質(zhì)松軟，現(xiàn)采用沿5號(hào)煤層底板用風(fēng)鎬掘進(jìn)綜采放頂煤工作面回采巷道；由于掘進(jìn)過(guò)程中5號(hào)煤極易冒落，冒落后瓦斯涌出量明顯增大，瓦斯經(jīng)常超限；5號(hào)煤綜放工作面在回采過(guò)程中，采煤機(jī)割煤時(shí)富存在煤層中的瓦斯大量釋放出來(lái)，放煤時(shí)采空區(qū)瓦斯也大量釋放，造成工作面、上隅角、回風(fēng)流瓦斯極易超限。給安全生產(chǎn)帶來(lái)極大隱患，因此5號(hào)煤頂板管理和瓦斯管理已成為全礦安全工作的重中之重。

鑒于軒崗礦區(qū)5號(hào)煤層的賦存條件及礦井實(shí)際情況，軒崗礦區(qū)宜采用預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法開采5號(hào)煤層，即先沿5號(hào)煤層頂板下布置頂分層回采工作面，采用金屬網(wǎng)假頂全部垮落法進(jìn)行回采，采高控制在2～2.2m之間，待采完頂分層后，再沿5號(hào)煤層底板布置綜采放頂煤工作面進(jìn)行回采。

頂分層回采巷道可采用輕型綜掘機(jī)掘進(jìn)；頂分層工作面可采用綜采支架管理頂板、單滾筒采煤機(jī)割煤、刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤；底分層工作面仍采用現(xiàn)綜采低位放頂煤采煤法回采。

采用預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法開采5號(hào)煤層可從根本上解決幾個(gè)困擾軒崗礦區(qū)開采5號(hào)煤層存在的問(wèn)題，從而為安全生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件。

1可解決5號(hào)煤層采掘工作面瓦斯管理及通風(fēng)管理困難的問(wèn)題

軒崗礦區(qū)現(xiàn)5#煤綜采放頂煤工作面掘進(jìn)回采巷道時(shí)由于瓦斯涌出量大，瓦斯極易超限，故在巷道兩幫施工鉆場(chǎng)及抽放鉆孔使用ZWY110/132型移動(dòng)式瓦斯抽放泵超前預(yù)抽煤層瓦斯；工作面回采時(shí)通過(guò)上隅角埋管、施工回風(fēng)斜交高位鉆孔、千米走向裂隙鉆孔，使用ZWY40/75型、ZWY85/160移動(dòng)式瓦斯抽放泵站對(duì)工作面上隅角采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放。另外，經(jīng)有資質(zhì)單位對(duì)軒崗礦區(qū)5號(hào)煤測(cè)定后，該煤層具有突出危險(xiǎn)性，根據(jù)防突規(guī)定必須建立地面抽放系統(tǒng)，現(xiàn)有的井下移動(dòng)式瓦斯抽放系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)要求，而建立地面抽放系統(tǒng)需要大量的資金、人力和物力。

假設(shè)5號(hào)煤采用預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法，在預(yù)采頂分層過(guò)程中可釋放掉大部分積存在煤層中的瓦斯，當(dāng)沿5號(hào)煤層底板掘進(jìn)回采巷道及放頂煤回采時(shí)，采掘工作面瓦斯涌出量將大大減少，綜采放頂煤工作面無(wú)需再進(jìn)行瓦斯抽放，同時(shí)采掘工作面配風(fēng)量可適當(dāng)減少，可從根本上解決軒崗礦區(qū)“5號(hào)煤采掘工作面配風(fēng)大煤塵大、配風(fēng)小瓦斯超”的矛盾。

2在一定程度上可解決沿5號(hào)煤層底板掘進(jìn)時(shí)頂板管理困難及煤塵大的問(wèn)題

軒崗礦區(qū)現(xiàn)5#煤回采巷道掘進(jìn)時(shí)采用11#工字鋼梯形棚支護(hù)，棚距0.5m，由于巷道頂、側(cè)壓大，支護(hù)強(qiáng)度不夠，經(jīng)常需要加棚維修，并且在每根鋼梁下各支設(shè)一根木點(diǎn)柱加強(qiáng)支護(hù)。另外，由于5號(hào)煤屬典型的“三軟”煤層，為了防止頂煤在掘進(jìn)過(guò)程中容易冒落，采用在迎頭超前打錨桿的辦法降低頂煤冒落的可能性。這種施工方法存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、施工困難、材料消耗大、煤塵大等諸多問(wèn)題。

而采用預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法先采頂分層，在頂分層開采過(guò)程中，頂板自行垮落，當(dāng)沿5號(hào)煤層底板掘進(jìn)時(shí)，巷道頂、側(cè)壓會(huì)明顯減小。同時(shí)在頂分層回采過(guò)程中還可向下部煤層預(yù)注水，從而可實(shí)現(xiàn)沿底掘進(jìn)巷道時(shí)，巷道壓力小，頂煤不易冒落，煤層也大大降低，可從根本上解決沿5號(hào)煤層底板掘進(jìn)時(shí)頂板管理及防塵工作困難的問(wèn)題，棚距可適當(dāng)加大，既節(jié)約了材料，又降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，巷道掘進(jìn)速度也會(huì)加快。

3有利于沿底綜采放頂煤工作面頂板管理并加快工作面推進(jìn)速度

軒崗礦區(qū)現(xiàn)5號(hào)煤綜采放頂煤工作面由于受頂板壓力大及周期來(lái)壓顯現(xiàn)等影響，工作面兩巷超前大約100m范圍內(nèi)必須加強(qiáng)支護(hù)，頂板周期來(lái)壓時(shí)工作面有可能出現(xiàn)煤壁片幫或冒頂，給工作面頂板管理造成困難，工作面推進(jìn)速度較慢。而經(jīng)過(guò)預(yù)采頂分層后，由于頂板已經(jīng)斷裂、垮落，當(dāng)沿底回采時(shí)就不再出現(xiàn)周期來(lái)壓，壓力顯現(xiàn)就不明顯，兩巷超前維護(hù)量就會(huì)大大減少，工作面煤壁片幫或冒頂?shù)目赡苄跃蜁?huì)很小，工作面推進(jìn)速度自然也就提高了。

4有利于提高煤質(zhì)，提高煤炭回收率

軒崗礦區(qū)現(xiàn)綜采放頂煤工作面在放煤時(shí)容易放出矸石，生產(chǎn)出的5#煤含矸率較高，為了提高煤質(zhì)，礦雖然增設(shè)了地面選矸、翻矸等系統(tǒng)，但還是不能徹底提高煤質(zhì)。而如果采用預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法，由于預(yù)采頂分層時(shí)鋪設(shè)了金屬網(wǎng)假頂，故在放頂煤回采時(shí)，既不會(huì)放出矸石來(lái)，又能將頂煤基本放凈，生產(chǎn)出的原煤含矸率大大降低，從而可大幅度地提高煤質(zhì)，煤炭回收率也有所提高。

由于預(yù)采頂分層綜采放頂煤采煤法目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用不多，因此沒有資料可供參考，所以在軒崗礦區(qū)第一次推廣應(yīng)用具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面簡(jiǎn)述其風(fēng)險(xiǎn)性及對(duì)策。

（1）綜掘機(jī)沿5號(hào)煤頂板掘進(jìn)頂分層回采巷道，在軒崗礦區(qū)尚屬首次，是否成功有待分析研究后方可決定實(shí)施。

（2）5號(hào)煤頂分層巷道掘進(jìn)時(shí)的瓦斯管理將成為該采煤方法的主要問(wèn)題。

（3）沿頂分層回采時(shí)，需測(cè)定煤層瓦斯釋放量及殘存量，如殘存瓦斯量大，需采取措施降低底分層瓦斯含量，以利于沿底回采時(shí)的瓦斯管理。