單一特厚傾斜煤層采準(zhǔn)同時(shí)布置的探討

付寶生

摘要：本文以平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司五家煤礦為研究雛形，探討單一特厚傾斜煤層采準(zhǔn)巷道布置原則，并全面闡述煤層防滅火的處理方法，旨在以單一特厚傾斜煤層開(kāi)采實(shí)踐豐富采煤理論，在采煤技術(shù)研究方面實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)我惶睾駜A斜煤層 采準(zhǔn)巷道 煤層防滅火

1 概況

平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司五家煤礦位于赤峰市東南60公里處，座落在老哈河畔，隸屬于平莊煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司。礦區(qū)內(nèi)有葉赤鐵路通過(guò)，北至赤峰市60公里與京通鐵路相接。緊鄰赤朝公路和平雙公路。

五家煤礦四井坐落在西露天礦南端，它的開(kāi)采范圍是西露天礦南區(qū)三角煤，待后期擴(kuò)建后開(kāi)采西露天深部區(qū)，目前仍在開(kāi)拓延深。

所采煤種為老年褐煤，節(jié)理較為發(fā)育，煤的普氏系統(tǒng)f=2-3，為單一特厚傾斜煤層，煤層平均厚度20米（14米-28米），傾斜角為35°-45°，靠井筒側(cè)煤層厚度為28米。傾斜角為35°，在井田邊界部分煤層厚度為14米，煤層傾斜角為45°，由煤質(zhì)、煤層厚度及傾角等諸因素，煤的發(fā)火期較短，一般為20天-2個(gè)月。

2 原采準(zhǔn)巷道的布置

由于井田東部為西露天坑下掘場(chǎng)，目前在短期內(nèi)還不能進(jìn)行開(kāi)采，可采區(qū)在井筒西部。而且可采區(qū)內(nèi)煤層走向長(zhǎng)度唯有200米左右，所以是單翼開(kāi)采。傾斜煤層單翼開(kāi)采首先要解決的是采場(chǎng)的接續(xù)問(wèn)題，原來(lái)我們采取是分區(qū)段，布置走向沿層自滑工作面進(jìn)行開(kāi)采，以分區(qū)段的方式來(lái)解決工作面的接續(xù)問(wèn)題，我們?cè)陂_(kāi)采的過(guò)程中，遇到如下幾方面的問(wèn)題：

2.1 安全條件不好，自滑工作面傾角大，在35°-45°之間，人員上下、材料運(yùn)輸、回收等方面，都存在安全隱患。

2.2 工作面上三角自燃發(fā)火問(wèn)題，由于自滑工作面傾角大，工作面風(fēng)流有一部分是從采空區(qū)中繞行，加上工作面上三角不易落嚴(yán)（落垮的貨滑向工作面下部），所以在工作面的上三角就極易產(chǎn)生煤層自燃發(fā)火，在我們采

過(guò)的兩個(gè)自滑面，在回采過(guò)程中都發(fā)生了上三角發(fā)火問(wèn)題。

2.3 發(fā)生冒頂不易處理，丟煤嚴(yán)重回采率低。由于自滑工作面傾角大，一旦工作面發(fā)生冒頂，工作面就向一個(gè)溜煤眼、冒落的煤、矸將工作面的下部堵住，或在工作面中間插住，從下部處理不安全，從上部處理通風(fēng)又不良，處理起來(lái)極為困難，如果冒頂嚴(yán)重造成工作面堵嚴(yán)、工作面不通風(fēng)。這種情況下就得另送切眼，我們采的一個(gè)自滑工作面，補(bǔ)切眼就有三次之多。由于丟煤嚴(yán)重，勢(shì)必造成回采率低。

2.4 生產(chǎn)能力低，不能進(jìn)行機(jī)械化開(kāi)采。平均月產(chǎn)5000噸，最多也只有6000噸左右。

3 新采準(zhǔn)巷道的布置

我們初步定為把沿層布置的自滑工作面，改成斜切分層布置，這就有一個(gè)工作面接續(xù)問(wèn)題，由于沒(méi)有倒段地塊，如進(jìn)行斜切分層布置工作面，就得在上層回采的同時(shí)，掘下層工作面的巷道，形成在上層采動(dòng)影響的條件下，下層直接送準(zhǔn)備工作面局面（分幅6-8米）。這在采礦上是比較忌諱的，這樣搞行不行，針對(duì)巷道是否能保住、維修量大小等問(wèn)題，進(jìn)行了全面分析和試驗(yàn)，首先對(duì)有利的方面逐項(xiàng)進(jìn)行了分析。

①我井煤層硬度大，F(xiàn)=2-3，這是主要的一點(diǎn)。

②因煤層傾角大。采動(dòng)影響的礦壓將由煤體自身沿煤層形成一個(gè)斜支撐而會(huì)減小對(duì)下層巷道的壓力。

③根據(jù)觀測(cè)，本層工作面回采時(shí)，兩道及上、下出口附近礦壓顯現(xiàn)很小，這一實(shí)踐數(shù)據(jù)，初步認(rèn)為此方案可行。

但這只是在分析的基礎(chǔ)上，本層工作面巷道礦壓顯現(xiàn)情況，真正實(shí)行上邊回采，下層送道還不能說(shuō)有十分把握，為穩(wěn)當(dāng)起見(jiàn)，進(jìn)行了開(kāi)采實(shí)踐，在設(shè)計(jì)011回風(fēng)巷時(shí)，有意將回風(fēng)巷與011溜子進(jìn)行重疊布置（巷道頂?shù)紫嗑?米），在011工作面回采的同時(shí)，從其底下順利地送出了011工作面的回風(fēng)巷掘至距011工作面前20米至25米處，巷道開(kāi)始出現(xiàn)局部片幫及抽頂現(xiàn)象，但巷道木支護(hù)棚子基本完好。在工作面推過(guò)后回風(fēng)巷的礦壓顯現(xiàn)仍然很小，只需清理一下片幫掉下來(lái)的碎貨，剎一下即可，一直到011采終都無(wú)任何問(wèn)題，巷道維修量小，通過(guò)理論分析和實(shí)踐驗(yàn)證，完全可以在上層回采時(shí)，送下層工作面巷道。我井徹底改變了自滑工作面布置，全部改為斜切分層工作面布置，這種布置目前已開(kāi)采了兩個(gè)工作面。附圖：

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特厚傾斜煤層斜切分層采準(zhǔn)同時(shí)布置示意圖

將自滑工作面改成斜切分層工作面后取得了如下效果：

①解決了工作面的接續(xù)問(wèn)題，在上層回采時(shí)，下層可直接送各工作面的巷道。

②安全得到了保障。工作面為近水平，人員的上、下、材料運(yùn)輸?shù)葐?wèn)題得到了解決，工作面安溜子回采，成為正規(guī)的炮采工作面。

③工作面生產(chǎn)能力得到了大幅的提高，從原來(lái)月產(chǎn)5000噸，提高到平均月產(chǎn)8000噸，最高達(dá)1萬(wàn)噸，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

④提高了采區(qū)回采率，采區(qū)回采率由原來(lái)的50%提高到目前的81%，提高的主要因素：A：去掉了原分區(qū)段開(kāi)采需留設(shè)的區(qū)段煤柱；B：增加頂煤的回收；C：回風(fēng)巷沿底板掘進(jìn)，溜子道靠頂板掘進(jìn)?；仫L(fēng)巷為內(nèi)錯(cuò)，溜子道為外錯(cuò)，溜子道頂部的2米護(hù)頂煤，在下層回采時(shí)，可以回收。

⑤為上采掘機(jī)械化打下了良好的基礎(chǔ)。工作面為近水平，適應(yīng)各種采掘設(shè)備，目前我井正計(jì)劃上滑移回采工藝。

4 煤層防滅火的處理

在防止煤層自然發(fā)火的問(wèn)題上，過(guò)去是采取采后對(duì)采空區(qū)進(jìn)行預(yù)防性灌漿，來(lái)防止煤層自然發(fā)火。這在有倒段工作面的情況下，是一種非常有效的防止煤層自然發(fā)火措施。但由于我井為單翼開(kāi)采，外加煤層厚傾角大的因素，在進(jìn)行了斜切分層開(kāi)采后，防止煤層自然發(fā)火問(wèn)題就更為突出，如按常規(guī)上層采過(guò)后，打閉對(duì)采空區(qū)進(jìn)行灌漿，就會(huì)造成上層采空區(qū)在灌漿，下層進(jìn)行回采的局面，這不但因滲水會(huì)影響下層的開(kāi)采，而且灌漿水會(huì)全部涌入采空區(qū)，對(duì)正在回采的下分層是極不安全的，也是絕對(duì)不可取的，針對(duì)這種情況，對(duì)煤層自然發(fā)火進(jìn)行了全面分析。

①在自滑工作面時(shí)，工作面傾角大，采空區(qū)冒落后的碎貨大部都涌向工作面下部，造成上三角落頂不嚴(yán)，由于部分風(fēng)流從采空區(qū)繞行，造成上三角發(fā)火，現(xiàn)在采取斜切分層開(kāi)采上三角可全部落嚴(yán)，此問(wèn)題得到了解決。

②煤層的自然發(fā)火，主要是由漏風(fēng)造成的。對(duì)所有漏風(fēng)渠道進(jìn)行了逐個(gè)研究。在我礦的其它進(jìn)口，其煤層為緩傾斜煤層，是分區(qū)段開(kāi)采，在上、下就得設(shè)有保護(hù)煤柱，區(qū)段保護(hù)煤柱在礦壓的作用下，煤柱就會(huì)產(chǎn)生微小裂隙。這個(gè)工作面雖已采空但相鄰工作面正在回采，在風(fēng)壓的作用下，就勢(shì)必產(chǎn)生漏風(fēng)，造成采空區(qū)內(nèi)碎煤的自燃，我們認(rèn)為這是主要的漏風(fēng)渠道，另一個(gè)漏風(fēng)渠道是從采空區(qū)到地面的漏風(fēng)，引起的煤層自燃。一般來(lái)講在密閉處的漏風(fēng)很小，從以上分析來(lái)看，漏風(fēng)主要是以上三個(gè)渠道，即：上下兩道保護(hù)煤柱和地面。鑒于其它井口，又對(duì)我井的漏風(fēng)具體情況進(jìn)行了分析。從我井看，采取斜切分層開(kāi)采后，溜子道和回風(fēng)道都緊靠煤層的頂?shù)装?，它沒(méi)有煤體保護(hù)煤柱，兩道兩側(cè)為頂?shù)装鍘r石，也沒(méi)有回采工作面、所以從上下兩道的兩側(cè)來(lái)看，不存在漏風(fēng)渠道，只有采空區(qū)與地面塌隱區(qū)之間的一條漏風(fēng)渠道。三條主要漏風(fēng)渠道，我井只有一條，通過(guò)綜合分析，認(rèn)為只要堵住地面漏風(fēng)，就可減小煤層自然發(fā)火的可能，所以，決定采用灌堵門(mén)漿的方法來(lái)防止煤層自燃，又可防止大量灌漿水進(jìn)入上層采空區(qū)。

所以采取在上、下兩道各打兩道密閉，兩道密閉的位置，掏槽深度等，必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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