多空巷采區(qū)孤島煤柱綜放回收開采實(shí)踐

文/崔文峰

山西蘭花集團(tuán)莒山煤礦位于沁水煤田南部，設(shè)計(jì)能力90 萬噸/年。礦井3#煤層回采已接近尾聲，經(jīng)過對(duì)3# 煤層遺留煤柱進(jìn)行全面調(diào)查分析設(shè)計(jì)，將綜采放頂煤技術(shù)應(yīng)用于采區(qū)孤島煤柱回采。

一、工作面概況

1.工作面煤層賦存情況

ZF302 工作面主要回收六采區(qū)上山保護(hù)煤柱。 煤層厚度6.13m，煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，直接頂為砂質(zhì)頁巖， 厚度2.25m；基本頂為中砂巖，厚度17.43m；直接底為砂質(zhì)頁巖，厚度0.3m；基本底為中砂巖，厚度4.35m。 煤層內(nèi)局部夾1～2 層炭質(zhì)泥巖， 厚約0.1～0.16m。 礦井為低瓦斯礦井，3＃煤層為不易自燃煤層，煤塵無爆炸性。

2.工作面井上下位置

ZF302 工作面西面為3602、3604 上中下分層工作面 （已回采），北面為六采區(qū)東翼運(yùn)輸巷，東面為3601、3603 分層工作面及ZF301 工作面（已回采），南面為3#煤運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷。 工作面長度74.6m，走向長度303m，蓋山厚度54～93m，平均73m。

工作面推進(jìn)過程中將于6 條上分層煤層頂板空巷、3 條中分層煤層空巷下方通過，與7 條煤層斜交巷道、3 條煤巖層斜交巷道 （即1# 煤倉、1# 進(jìn)風(fēng)眼、采區(qū)材料暗斜井）相交，并于2 條底板巖層空巷（采區(qū)集中運(yùn)輸巷、采區(qū)材料車場(chǎng)）上部通過。 工作面平面位置如圖。

二、巷道布置及支護(hù)

工作面巷道沿煤層底板單巷式布置，運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽于原中、下分層保安煤柱間布置，與下分層工作面停采線留設(shè)7～10m 寬度煤柱，開切眼與原六采區(qū)東翼運(yùn)輸巷留設(shè)煤柱10m。

工作面兩順槽均采用梯形斷面，12 號(hào)礦工鋼支架支護(hù)，上口寬3000mm， 下口寬3800mm， 高度2550mm，斷面積8.67m2。 運(yùn)輸順槽與3# 煤運(yùn)輸大巷，回風(fēng)順槽與六采區(qū)集中回風(fēng)巷相接。 開切眼采用梯形斷面， 木對(duì)棚配合錨網(wǎng)支護(hù)， 上寬7000mm，下 寬 7400mm， 高 度2350mm。 斷面16.92m2。

三、回采工藝

采用走向長壁后退式綜采放頂煤方法，全部垮落法管理頂板。 循環(huán)進(jìn)尺0.6m， 機(jī)采高度2.2m， 放煤高度3.93m， 采放比1∶1.786。

1.采煤工藝

采煤機(jī)斜切進(jìn)刀→割煤→移架→推前部輸送機(jī)→放頂煤→拉后部輸送機(jī)。

2.進(jìn)刀方式

采用端部斜切割三角煤進(jìn)刀方式。

3.移架方式

采取帶壓擦頂移架，盡可能保持頂煤的完整性。 移架時(shí)，控制頂梁下降量小于200 mm， 支架初撐力不得低于31.4MPa。 且移架滯后采煤機(jī)后滾筒3～5m，追機(jī)作業(yè)。

4.放煤工藝

工作面平面位置圖

放頂煤采用依次順序從機(jī)頭往機(jī)尾或從機(jī)尾往機(jī)頭放煤的方法進(jìn)行，放頂煤工序與割煤工序采用交替作業(yè)方式， 且放煤過程中，要相互配合，盡量不讓頂煤流出刮板輸送機(jī)外。 嚴(yán)格遵循“見矸收尾梁”的原則。

四、 過空巷期間的通風(fēng)瓦斯、頂板管理

1.回采前支護(hù)加固空巷

（1）上分層、中分層煤層巷道：采用梯形木質(zhì)親口棚加木垛支護(hù)。

（2）煤層斜交巷道：采用木點(diǎn)柱+木垛+錨桿（索）支護(hù)。

（3）煤巖層斜交巷道：對(duì)位于巖層中的部分采用碎矸石充填，為防止采煤機(jī)下陷，上部靠近煤層的800mm 高度改用強(qiáng)度等級(jí)不低于C20 的素混凝土充填。 對(duì)位于煤層中的部分采用煤和水泥漿的拌合物充填， 采用標(biāo)號(hào)為425# 水泥按0.6 的水灰比配制水泥漿， 然后再加入水泥重量1.2 倍的煤渣攪拌均勻后逐層灌入煤倉。

（4）對(duì)煤層底板巖巷采用碇后注漿+錨桿（索）+鋼筋網(wǎng)支護(hù)。

2.過空巷期間的頂板管理經(jīng)驗(yàn)

（1）過空巷前必須對(duì)與空巷相交的工作面相交范圍進(jìn)行木垛加固，保證木垛支撐有力。 加強(qiáng)空巷附近的超前支護(hù)，保證柱體初撐力不低于18MPa， 所有單體柱穿鐵靴，增加單體柱支撐強(qiáng)度，降低回柱難度。

（2）過空巷前工作面采用調(diào)斜的方式推進(jìn)，盡量減小空巷與工作面相交面積，使工作面與空巷分段相交。 嚴(yán)格控制采高，采煤機(jī)必須沿底板作業(yè)，不得留底煤，必要時(shí)可以割底板，保證工作面液壓支架前探梁與空巷頂板有效銜接。

（3） 過空巷期間礦壓明顯增大， 工作面煤壁出現(xiàn)嚴(yán)重片幫、塌矸現(xiàn)象時(shí)，要及時(shí)超前移架、伸出前探梁強(qiáng)行護(hù)頂，減少防止支架前方冒矸量。

（4） 加快工作面推進(jìn)速度，抑制了工作面頂板大幅度下沉量。

（5）空巷內(nèi)的坑木必須由支架前方取出，防止木柱進(jìn)入工作面影響生產(chǎn)。備足液壓柱、木梁、道木等備用材料，以供過空巷期間維護(hù)頂板使用。

3.過空巷時(shí)的通風(fēng)瓦斯管理

回采前對(duì)所有空巷進(jìn)行檢查密閉， 隔斷采空區(qū)和工作面的聯(lián)系。 回采過程中，在工作面進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)通過進(jìn)風(fēng)孔對(duì)每條空巷進(jìn)行適量配風(fēng)，每班由專職測(cè)風(fēng)員定時(shí)監(jiān)測(cè)工作面運(yùn)輸、回風(fēng)、原采區(qū)回風(fēng)集中回風(fēng)巷及空巷附近的風(fēng)速、瓦斯等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)匯報(bào)調(diào)度室進(jìn)行處理。

五、礦壓觀測(cè)

1.工作面礦壓觀測(cè)內(nèi)容及方法

采用液壓支架所配BZY-60/60 礦用數(shù)字壓力表進(jìn)行支架阻力測(cè)量。在工作面按上中下布置三個(gè)測(cè)區(qū)，安裝12 臺(tái)數(shù)字化礦壓儀，定期收集壓力數(shù)據(jù)。

每天統(tǒng)計(jì)一次端面頂板的破碎及煤幫片幫情況，同時(shí)統(tǒng)計(jì)液壓支架安全閥開啟率和支架因頂板壓力損壞的部件等情況。

2.兩順槽觀測(cè)

巷道圍巖表面位移：在巷道中設(shè)置觀測(cè)基點(diǎn)，每30m 布置一組測(cè)點(diǎn)，每天觀測(cè)一次，用測(cè)桿測(cè)量頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平俣群鸵平俊?/p>

超前單體支柱阻力觀測(cè)：利用單體支柱壓力表在超前支柱支設(shè)時(shí)開始觀測(cè)支柱阻力的變化情況，每班記錄一次，運(yùn)輸和回風(fēng)順槽每巷選兩根液壓柱安裝壓力表，初始位置距工作面15m 和30m，隨工作面向前推進(jìn)該液壓柱也隨之相應(yīng)前移。

3.支護(hù)質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

由技術(shù)員對(duì)工作面支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容：工作面包括支架阻力、 煤幫片幫值、梁端距、 采高及端面頂板冒落情況；兩巷包括單體支柱初撐力、超前支護(hù)及巷道支護(hù)完好情況等。

工作面、順槽支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測(cè)貫穿于工作面整個(gè)生產(chǎn)期間。

4.觀測(cè)成果

直接頂初次垮落距6.0m，基本頂初次來壓步距14m，基本頂周期來壓步距3～8m， 基本頂來壓強(qiáng)度一般為30～35Mpa,最大達(dá)38 Mpa。工作面中部及機(jī)尾來壓頻繁且強(qiáng)度高，工作面機(jī)頭側(cè)受保護(hù)煤柱支撐作用，來壓次數(shù)較少。

六、主要經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

ZF302 工作面回采時(shí)間3 個(gè)月，回采遺留煤柱煤量17 萬噸，工作面回采率達(dá)87%，工效13.59 噸/工日。 噸煤直接成本219.62 元；噸煤綜合成本443.10 元； 噸煤利潤340.5 元；共實(shí)現(xiàn)利潤5788.5 萬元，為公司創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

莒山煤礦運(yùn)用綜采放頂煤技術(shù)成功回收采區(qū)孤島煤柱，提供了一條提高煤炭資源回收率的有效途徑，對(duì)類似條件下老礦的挖潛降耗、延長礦井服務(wù)年限、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的推廣價(jià)值。