應(yīng)用沿空留巷采煤技術(shù)提高資源回收率

王曉峰

(西山煤電(集團(tuán))公司, 山西 太原 030053)

沿空留巷采煤技術(shù)是采用一定的技術(shù)手段將上一區(qū)段(工作面)的順槽重新支護(hù)留給下一個區(qū)段(工作面)使用。沿空留巷回收了傳統(tǒng)采礦方式中留設(shè)的保安煤柱，實現(xiàn)了無煤柱開采，最大限度地提高資源回收率。

1 概 況

屯蘭礦是山西省西山煤電(集團(tuán))有限責(zé)任公司所屬的一座現(xiàn)代化大型礦井，地處山西省古交市以南6 km，原設(shè)計生產(chǎn)能力400萬t/a，核定生產(chǎn)能力500萬t/a。

該礦28109工作面地表位于上地里西北，風(fēng)坪嶺村以南，龍王溝以東，蓋山厚度約為162～304 m。區(qū)內(nèi)無建筑物，東北部與太嵐鐵路線相鄰。井下位于北一盤區(qū)右翼，東北與太嵐鐵路線保護(hù)煤柱相鄰，西與北一下組煤回風(fēng)巷相接，北邊為風(fēng)坪嶺村房屋保護(hù)煤柱，東南為28107采空區(qū)，上部為風(fēng)坪嶺煤礦2#煤采空區(qū)。

1.1 煤 層

煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含1～3層夾矸，煤層傾角2°～4°，平均3°，煤種為焦煤。28109工作面走向長839～855 m，平均847 m，傾向長233 m。煤層厚度1.7～2.65 m，平均厚度2.23 m。

1.2 煤層頂?shù)装?/h3>

煤層頂?shù)装迩闆r見表1。

表1 煤層頂?shù)装迩闆r一覽表

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

28109工作面整體呈單斜構(gòu)造，掘進(jìn)中28109皮帶順槽內(nèi)揭露正斷層1條， 對工作面影響較小。 28109軌道順槽內(nèi)揭露1條正斷層，對回采影響較小。28109皮帶順槽內(nèi)揭露E136陷落柱，該陷落柱對回采有一定影響。

1.4 水文地質(zhì)與防治水措施

該區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，全區(qū)帶壓開采，奧灰水靜水位標(biāo)高為890 m，工作面標(biāo)高為830～864 m，工作面水壓約0.26～0.60 MPa，突水系數(shù)為0.013 3～0.017 5 MPa/m。

28109工作面上部為風(fēng)坪嶺煤礦2#煤采空區(qū)，在28107工作面回采以前已對采空區(qū)水進(jìn)行疏放。經(jīng)打鉆驗證(在28109軌道順槽施工9個放水鉆孔，其中5#放水孔出水量為7 m3/h，3個放水孔打入采空區(qū)均無出水，其余5個孔打入煤柱)，并分析28107工作面回采情況，上部采空區(qū)積水對該工作面回采影響較小。

8#煤層上部有L1、K2及L4 三層灰?guī)r，由于地表離汾河較近，地下水補(bǔ)給充足，3層灰?guī)r及上部砂巖含水豐富，回采后灰?guī)r水、砂巖水將通過頂板裂隙涌入工作面。預(yù)計最大涌水量為80 m3/h以上，正常涌水量為20 m3/h。對該工作面回采影響較大。

工作面內(nèi)有T14鉆孔，該鉆孔終孔位置在10#煤底板下11 m，封孔資料不詳，回采至T14鉆孔附近時，需對鉆孔充水性進(jìn)行探測，以確保順利通過T14鉆孔。

1.5 其他情況

28109工作面相對瓦斯涌出量7.42 m3/t ，絕對瓦斯涌出量18 m3/min。煤塵具有爆炸性。煤的自燃傾向性為Ⅱ類自燃煤層。地溫、地壓均正常。

2 沿空留巷采煤技術(shù)措施

2.1 工作面巷道布設(shè)

28109工作面按一面三巷進(jìn)行布置，“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)，在8#煤層中布置皮帶、軌道順槽，在8#煤層底板下20 m左右的9#煤層中布置工作面底抽巷作回風(fēng)巷，底抽巷從工作面后部與軌道順槽貫通構(gòu)成Y型通風(fēng)系統(tǒng)，3條巷道平行布置。皮帶順槽為機(jī)軌合一巷，用于進(jìn)風(fēng)及原煤運(yùn)輸，軌道順槽輔助運(yùn)料。底抽巷抽采底板瓦斯，兼作回風(fēng)順槽。

2.2 采煤方法

采用傾斜長壁后退式一次采全高頂板全部垮落綜合機(jī)械化采煤方法。

2.3 回采工藝

工作面按照“六采兩充”組織施工，每推進(jìn)2個循環(huán)，充填1次。每個采煤班生產(chǎn)3刀，每天生產(chǎn)6刀。

回采工序：割煤→推溜(裝、運(yùn)煤)→移架→充填。

充填工序：運(yùn)料備料→移架、充填空間維護(hù)→機(jī)械立模、空間布置→上料充填→沖洗充填泵和管路→充填體凝固→噴漿接頂。

沿空留巷充填材料選用膏體混凝土，其主要成分是：硅酸鹽、碎石、砂子、粉煤灰、添加劑及水，每次充填墻體尺寸為：長×寬=2.4 m×2.5 m。

充填設(shè)備：BSM1002-E充填泵、ZZHCY15000/20/35型巷旁充填側(cè)模板支架、ZZHCY13400/22/35型巷旁充填后模板支架及YZM1880/26/4型液壓支護(hù)模板。

2.4 巷道支護(hù)

兩順槽超前支護(hù)均采用單體液壓支柱加鐵柱帽進(jìn)行維護(hù)，柱距為1.0 m。

沿空留巷采用充填墻體和單體工字鋼進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。沿空留巷補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)每隔2 m架設(shè)一組對對棚，補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)長度不小于200 m，隨工作面前移從后部回撤棚梁，重新補(bǔ)打于前端。棚梁為4 m長的11#礦用工字鋼，對對棚為“一梁三柱”，棚腿為DZ-4200或DZ-3800型單體液壓支柱。

3 資源/儲量估算

3.1 工作面回采范圍布設(shè)

1) 沿空留巷采煤的工作面布設(shè)。28109工作面回采范圍是由28109軌道順槽、28109皮帶順槽、切眼和停采線圈定而成，見圖1，由A、B、F、E 4點圈定。

圖1 28109工作面回采范圍示意圖

2) 一般綜采工作面布設(shè)，如圖1所示，由A、B、C、D 4點圈定，而由C、D、E、F 4點圈定留設(shè)的工作面間順槽煤柱(一般留設(shè)寬度為25 m)。

3.2 工作面動用量、采出量和損失量

28109工作面所在8#煤層為穩(wěn)定煤層，煤層傾角2°～4°，厚度變化不大，產(chǎn)狀平緩，故采用水平投影的開采塊段法進(jìn)行資源儲量估算，公式如下：

Q=(S×m×d)/1 000

式中：

Q—工作面塊段的資源儲量，kt，不保留小數(shù)；

S—塊段的水平投影面積，m2；

m—塊段的煤層平均厚度，m；

d—煤層的平均視密度，t/m3。

工作面動用儲量表見表2。

表2 工作面動用儲量表

但是，28109工作面在實際回采過程中，丟底煤厚度為0.02 m，落煤損失系數(shù)為0.025 t/m2，工作面采出量、損失量見表3。

表3工作面動用量、采出量、損失量匯總表

由表3可知，沿空留巷采煤技術(shù)與一般綜采技術(shù)，除工作面回采面積不同外，參與資源儲量估算的其他指標(biāo)均一致。因此，工作面回采率=(工作面采出量/工作面動用儲量)×100%，求得工作面平均回采率均為98.3%。

3.3 采區(qū)動用量、采出量和損失量

沿空留巷采煤技術(shù)與一般綜采技術(shù)的最大區(qū)別在于是否留設(shè)工作面之間的區(qū)段煤柱(即：順槽煤柱)，其動用量、采出量和損失量見表4。

表4采區(qū)動用量、采出量、損失量匯總表

由表4可知，28109工作面采用沿空留巷采煤技術(shù)回采，采區(qū)動用儲量為574 kt，則采區(qū)采出量為528 kt，采區(qū)損失量為46 kt，采區(qū)回采率為92%。采用一般綜采技術(shù)回采，采區(qū)動用儲量574 kt，采區(qū)采出量為474 kt，采區(qū)損失量為100 kt，采區(qū)回采率為82.6%。

比較兩種采煤技術(shù)，在采區(qū)動用儲量相同的情況下，沿空留巷采煤技術(shù)的采區(qū)采出量均大于一般綜采的采出量，而沿空留巷采煤技術(shù)的采區(qū)損失量遠(yuǎn)小于一般綜采的損失量。沿空留巷的采區(qū)回采率較一般綜采的采區(qū)回采率提高了近10%。

4 結(jié)束語

通過對沿空留巷采煤技術(shù)與一般綜采技術(shù)從工作面的布設(shè)、工作面動用量、采出量、損失量、回采率等方面進(jìn)行了分析對比，得出沿空留巷采煤技術(shù)較一般綜采技術(shù), 減少巷道掘進(jìn)進(jìn)尺，緩解接續(xù)緊張， 減少掘進(jìn)隊組個數(shù)，節(jié)約大量掘進(jìn)費用。 又去掉了工作面間區(qū)段煤柱(順槽煤柱)，實現(xiàn)了無煤柱開采，最大限度地提高了資源回收率，延長了礦井服務(wù)年限。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]中國煤田地質(zhì)總局.DZ/T 0215-2002 煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：地質(zhì)出版社，2002：7-11.

[2]袁樹來.沿空留巷開采技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2013：18-20.