天安煤業(yè)一礦殘煤資源復(fù)采技術(shù)研究

李清華

（平頂山天安煤業(yè)股份公司一礦，河南 平頂山467000）

煤炭是不可再生能源，是我國重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料，在一次能源結(jié)構(gòu)中，將長期作為主要能源。由于受各種因素制約，煤炭資源回采率一直很低。近幾年，我國煤炭產(chǎn)量迭創(chuàng)新高，隨著大強度的煤炭開采，煤炭保有儲量越來越少；特別是早期建設(shè)的礦井，礦井剩余儲量日益減少。如何提高資源回收率，對煤礦殘煤資源進行復(fù)采，是衰老礦井面臨的嚴峻問題。

該礦經(jīng)過50多年的開采，礦井一、二水平正規(guī)回采已經(jīng)結(jié)束。一、二水平正規(guī)回采結(jié)束后，殘煤資源復(fù)采技術(shù)研究提上議事日程，成為礦井穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。礦井從2005年開始加大殘煤資源復(fù)采技術(shù)研究，從采區(qū)設(shè)計到工作面布置、巷道支護方式、回采工藝等各個環(huán)節(jié)入手，以安全生產(chǎn)、提高效益為主要目標，探索、研究符合礦井生產(chǎn)實際的開采方法和途徑，著力解決殘煤采區(qū)資源回采問題，取得了較好的效果。

1 方案

1.1 優(yōu)化殘采區(qū)采區(qū)設(shè)計

針對煤礦殘煤資源開采，需要從地質(zhì)構(gòu)造、殘余煤炭狀況、煤層賦存條件及自然發(fā)火期、先前開采巷道布置等多種因素優(yōu)化殘采區(qū)采區(qū)設(shè)計。

1.2 優(yōu)化采煤工作面設(shè)計，確定合理的采煤工藝

根據(jù)生產(chǎn)布局、巷道壓力、采場支護方式、頂板支護等情況，選擇合理、靈活多變的開采方式、方法。

按照“宜炮則炮、宜綜則綜”的原則，合理確定回采工藝。對煤層厚度不穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，塊段不規(guī)則的區(qū)段宜采用炮采工藝；在煤層厚度較為穩(wěn)定、儲量塊段稍大、塊段比較規(guī)則的區(qū)段宜采用綜合機械化回采方法。結(jié)合回采工藝的不同，確立合理的巷道支護方式及工作面配套設(shè)備。炮采工作面宜選擇懸移支架進行支護，取代不太穩(wěn)定的單體液壓支柱，進一步提高工作面初撐力，減輕工人勞動強度，提高安全程度；綜采工作面則根據(jù)煤層賦存、礦山壓力、瓦斯等情況選用初撐力較大、適合復(fù)雜條件回采的配套設(shè)備。

2 措施

殘采區(qū)掘進及回采過程中，受地質(zhì)構(gòu)造、老巷、老空水、瓦斯等影響較大，必須加強管理，確保安全生產(chǎn)

2.1 掘進期間采取的措施

（1）防治水措施。在工作面風、機巷掘進時，根據(jù)探放水設(shè)計要求進行超前鉆探，超前鉆探鉆眼深度不小于200 m，每次鉆探可掘進距離為170m，保持不小于30m的超前距離，以掌握工作面推進前方存在的老巷中水文和瓦斯情況，做到底清數(shù)明，提前采取必要的應(yīng)對措施。

在探明老巷位置后出現(xiàn)涌出水時，必須停止工作面所有作業(yè)，撤出人員，測量出水量，掏挖臨時水倉，及時安設(shè)潛水泵利用先前鋪設(shè)好的排水管路排水。排水過程中，要根據(jù)涌水量和排水情況適當增加放水眼，直至排出所有涌水后方可恢復(fù)工作面正常生產(chǎn)作業(yè)。在掘進至老巷前，要每天進行鉆探，對工作面滲水情況進行嚴密觀察，一旦出現(xiàn)異常情況，必須停止作業(yè)進行排除。

（2）幫頂控制措施。過老巷時，應(yīng)區(qū)別老巷與掘進工作面的空間位置關(guān)系，分清是垂直還是平行。采用π型長鋼梁前探配合木橫梁超前托住頂板，再視工作面具體情況找到實底，及時安設(shè)柱腿，縮小棚間距，并在棚架頂梁下加打中柱。

對于老巷內(nèi)煤與矸石已冒落嚴實的地段，可采用預(yù)穿鋼釬的方法以控制頂板，必須在確保有效供風及瓦斯等有害氣體濃度均在煤礦安全規(guī)程允許范圍內(nèi)時方能進行隱患處理、支設(shè)臨時支護等工序，人員只有在可靠支護下方能進行后續(xù)處理工作，嚴禁人員進入無支護段進行施工作業(yè)。遵循自上而下、從外向內(nèi)、由近及遠的施工程序。當掘進至老巷5m時，應(yīng)加強掘進巷道內(nèi)的臨時、永久性的支護，并及時利用探孔釋放瓦斯。

2.2 回采期間采取的措施

（1）防治水及防瓦斯措施。在工作面回采過程中，為能夠提前預(yù)測推進前方存在的殘采老巷，必須加強超前鉆探，探明老巷內(nèi)積水和瓦斯等有毒有害氣體的具體情況，先探后采，探眼深度不小于20m，保持超前距離不小于10 m，并作好記錄。在工作面通過老巷后應(yīng)再推進1～2個循環(huán)，仍需嚴格執(zhí)行超前鉆探制度。

（2）幫頂控制措施。在工作面綜合機械化回采初期，若遇到較大面積的老巷，在采煤機割煤時，首先要逐漸取掉原切眼背幫支護后再割煤，每次取掉背幫支護的距離不大于10m，采煤機割煤10m后停機閉鎖機組及工作面運輸機，然后撤除前方10m的背幫支護再割煤，如此循序漸進。若煤層頂幫松散，即使采取了超前移架并伸出前插板的方法，上部煤層也多數(shù)從支架頂梁前端冒落下來，導(dǎo)致支架頂梁端面出現(xiàn)空頂現(xiàn)象，部分地段支架頂梁上面至冒落后的頂板之間的空間達到2m、3m以上甚至更高，且其間存在大量的懸煤、懸矸，嚴重影響生產(chǎn)，則必須采取架設(shè)木跺、穿工字鋼、原木等方法及時進行支護。

（3）采高控制措施。工作面煤體中因殘采老巷的存在，局部地段產(chǎn)生底鼓現(xiàn)象，在工作面推進過程中，根據(jù)生產(chǎn)需要，采煤機在此地段運行時，必須對割煤高度進行調(diào)整，同時考慮在頂板鋪設(shè)金屬網(wǎng)，在該段前后備足單體液壓支柱、坑木、大板等支護材料，有效地控制頂板。在工作面其它煤壁破碎地段，配合穿設(shè)鋼釬措施的實施，節(jié)約工作面的維護時間，提高工作面推進速度。為減小矸石對采煤機截齒的損傷，需對部分矸石較硬的地段進行松動爆破，爆破作業(yè)時要對周邊支架及管路等設(shè)備設(shè)施進行有效的保護?？紤]到煤炭的銷售效益，也要最大限度地控制采出矸石的含量，因此，在工作面割煤過程中要根據(jù)不同地段的具體條件來確定適當?shù)牟筛?，做到開采便利和經(jīng)濟效益的最佳結(jié)合。

3 效果

平煤股份一礦通過進一步優(yōu)化采區(qū)設(shè)計，合理布置采煤工作面，選擇適合礦井生產(chǎn)的回采工藝，取得了較好的生產(chǎn)效果。在一水平殘采區(qū)戊80－F17020工作面采用懸移支架放頂煤回采工藝，實現(xiàn)了平均月產(chǎn)35.1kt的水平，在戊80－17113工作面采用綜合機械化回采工藝，實現(xiàn)了薄煤層（戊組第三分層）月產(chǎn)62kt的水平，確保了安全生產(chǎn)，穩(wěn)定了礦井產(chǎn)量，走出了一條殘采采區(qū)高效集約化生產(chǎn)之路。