不穩(wěn)定厚煤層復采技術的實踐

徐衍合

（山東能里能彥礦業(yè)有限公司，山東 鄒城273517）

教學三礦的開拓方式為立井單水平分區(qū)式開拓，開采水平為＋40m，煤層傾角小于8°，屬于近水平煤層，瓦斯等級為低瓦斯。主要開采的二1煤層厚度為3～15m，平均厚度為6.35m，共有3個采區(qū)，采用單體支柱或懸移支架放頂煤開采過程中，由于地質條件與開采技術問題，部分頂煤沒有放出，部分區(qū)域留有煤底，煤炭采出率低，大量的煤炭遺留在采空區(qū)內，造成資源和經(jīng)濟損失。據(jù)礦方提供的數(shù)據(jù)估算，僅11采區(qū)遺留下的煤炭就達60多萬噸，所以復采煤炭勢在必行。

1 11采區(qū)復采工作面的布置

11采區(qū)位于本礦區(qū)東部，北至本礦與建業(yè)煤炭有限公司邊界保護煤柱，南鄰13采區(qū)，西至本礦與二礦有限公司邊界保護煤柱，東鄰16采區(qū)。11采區(qū)布置2條下山巷道，東軌道巷擔任采區(qū)輔助運輸及采區(qū)進風，東皮帶巷擔任采區(qū)煤炭運輸及采區(qū)回風。

11012 復采工作面位于11011采空區(qū)內，東部為采空區(qū)，北部為11011采空區(qū)，南部為采空區(qū)，西部為礦井保護煤柱。

11012 復采工作面上巷（回風巷）從原南北皮帶巷與東皮帶交叉口處，設計工程量520m，設計方位64°，沿底掘進；下巷（進風巷）開口位置：從12皮帶巷與12052上巷交叉口處，設計工程量190m，設計方位244°。上、下巷掘進過程中可根據(jù)實際情況調整施工方案，待完工后從上巷開口向北掘進與下巷貫通作為工作面切眼；工作面切眼貫通后從原南北皮帶巷向北90m處開口掘進11012下巷。

11012 工作面上巷為工作面進風巷，擔任工作面輔助運輸，下巷為工作面回風巷，擔任工作面主要運輸，切巷作為工作面。上、下巷采用礦工鋼對棚支護（梯形），礦工鋼規(guī)格2.2m×2.6m，巷道凈寬4.2m，凈高2.3m，巷道凈斷面積7.0m2。切巷采用單體液壓支柱配π型鋼梁對棚支護（矩形），規(guī)格2.2m×2.4m，巷道凈寬2.0m，凈高2.0m，巷道凈斷面積4.0m2。

2 合理支護強度的計算

1）采用經(jīng)驗公式計算

本設計參照近水平不穩(wěn)定厚煤層放頂采煤法研究報告中的支護強度計算，利用最危險狀態(tài)的近似計算分析來確定工作面每架合理的支護強度：

式中：Pt為工作面合理的支護強度，kN／m2；H為直接頂厚度，m；h為采高，m；s為支護面積，m2；γ為頂板巖石重力密度，t／m3，一般可取2.5t／m3；k為工作面支柱應該支護的上覆巖層厚度與采高之比，一般為4～8，應根據(jù)具體情況合理選取。開采煤層較薄、頂板條件好、周期來壓不明顯時，應選用低倍數(shù)，反之則采用高倍數(shù)。取系數(shù)6。

2）支架有效初撐力確定

式中：Rt為支柱實際支撐能力，kN／根；Kg為工作系數(shù)，0.99；Kz為增阻系數(shù)，0.95；Kb為不均勻系數(shù)，0.9；Kh為采高系數(shù)，1.0；Ka為傾角系數(shù)，1.0；R為支柱額定工作阻力，300kN。

3）工作面合理的支護密度

式中：N為支柱密度，根／m2。

工作面實際支護密度為5／1.2＝4.2，因4.2＞1.11，故支護密度合理。

4）合理控頂距的選擇，最大控頂距3.4m，最小控頂距2.4m。

5）支護設備選擇。根據(jù)上述有關參數(shù)，結合采高等因素，11012工作面選用DW22－300／100單體液壓支柱配2.4mπ型鋼梁支護。

3 采煤工藝及設備配置

3.1 采煤工藝

該工作面采用走向長壁后退式炮采一次采全高采煤方法。

采煤工藝：爆破落煤→裝煤→運煤→工作面支護→采空區(qū)處理。

回采工藝流程：打眼→注水→打眼→放炮→移主梁老塘柱（站副梁中柱）→采煤→支護（移主梁）→放頂（移副梁）→放頂煤→移溜子站中柱→交接班→檢修。

3.2 工作面采用單體液壓支柱配π型鋼梁，每棚“兩梁五柱”

型號說明：DW22－300／100型外注式單體液壓支柱。DW為外注式單體液壓支柱；22為支柱最大高度的公稱值；300為額定工作阻力，kN；100為油缸內徑，mm。

3.3 主要技術參數(shù)

標準配置見表1。

表1 主要技術參數(shù)

4 工作面頂板控制

4.1 正常工作時期頂板支護方式

根據(jù)我礦和鄰礦同煤層礦壓觀測資料，工作面采用DW22－300／100單體液壓支柱配2.4mπ型鋼梁支護，每棚“兩梁五柱”，正常生產(chǎn)時，柱距500mm±50mm，最大控頂距3400mm，最小控頂距2400mm，放頂步距1000mm。

4.2 工作面上、下安全出口

工作面機頭采用8對4mπ型鋼梁配單體液壓支柱進行支護，安全出口長4000mm，行人道寬不小于700mm，高不低于1600mm，最大控頂距5000mm，最小控頂距4000mm；π型鋼梁與工字鋼交接要實，不實處用木楔背實，摘除機頭側工字鋼棚腿。

工作面機尾采用采面相同支架支護。

4.3 超前支護

超前支護前6m范圍內采用自動步移端頭液壓支架，配合采用DW22－300／100單體液壓支柱配2.4mπ型鋼梁支護走向20m范圍內布置，“一梁三柱”雙排布置。支柱穿柱鞋并拴齊拴牢防倒鏈。

5 結語

本文介紹了教學三礦進行復采的技術工藝，包括復采工作面的布置、巷道支護強度的計算、工作面的頂板控制采煤工藝。復采技術及工藝的研究，可在一定程度上提高煤炭資源的回采率，創(chuàng)造直接的經(jīng)濟價值，同時在礦井資源緊張情況下，可進一步延長礦井的服務年限。

〔1〕錢鳴高，劉聽成.礦山壓力及其控制〔M〕.北京：煤炭工業(yè)出版社，1991.

〔2〕金 太，等.緩傾斜厚煤層開采礦山壓力與巖層控制〔M〕.徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2000.

〔3〕張頂立.綜放工作面煤巖穩(wěn)定性研究及控制〔D〕.博士論文.徐州：中國礦業(yè)大學，1995.5.