煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)問題淺析

楊義　李華沖

摘要：煤炭開采企業(yè)面臨生產(chǎn)系統(tǒng)龐大，但可開采的煤炭儲量卻很少的困境，因此，多數(shù)企業(yè)都從煤炭資源回收角度考慮對其進行回采，主要方法是重新對煤柱工作面進行布置和回采。文章在總結(jié)闡釋煤柱工作面回采特征、煤柱工作面回采礦壓特征、圍巖控制及空巷加固方法的基礎(chǔ)上，探析了煤柱工作面回采的關(guān)鍵技術(shù)與壓架預(yù)防措施，并探索性地提出了改進措施與建議。

關(guān)鍵詞：煤柱工作面；回采關(guān)鍵技術(shù)；壓架預(yù)防；煤炭開采企業(yè)；礦壓特征；圍巖控制 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD822 文章編號：1009-2374（2015）01-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0078

煤炭開采企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展基本都要面臨一個問題，就是生產(chǎn)系統(tǒng)非常龐大，但可開采的煤炭儲量卻很少的困境。因此，多數(shù)企業(yè)都從煤炭資源回收角度考慮對其進行回采，主要目的之一就是為了提高煤炭礦井的資源利用效率，試圖更大幅度地延長礦井使用年限；主要方法是重新對煤柱工作面進行布置和回采。實踐證明，該種方法對進一步提高煤炭礦井利用率、煤炭儲量有限情況下提高煤炭產(chǎn)量發(fā)揮了重要作用。為保證煤柱工作面回采的安全，筆者就煤柱工作面回采過程的關(guān)鍵技術(shù)作簡要的總結(jié)與探討。

1 煤柱工作面回采特征及生產(chǎn)作業(yè)組織

1.1 煤柱工作面回采生產(chǎn)特征

煤炭工作面回采不同于首次開采，主要區(qū)別在于回采的工作面切眼較短，因此多采用中部斜切進刀技術(shù)回采，先后往返一個來回割煤一刀完成一個循環(huán)。煤炭工作面回采過程中的前半部分割煤與后半部分放煤是分開進行的，滿足一刀一放要求，并且回采過程中工作面人員作業(yè)的相互干擾大大減少?；夭蛇^程中的循環(huán)次數(shù)要多于首次開采，一個圓班推進可以達到十二刀，最高時還可以達到十六刀。

1.2 煤柱工作面回采生產(chǎn)組織

首先，檢查煤柱工作面通風(fēng)系統(tǒng)情況，檢查改進通風(fēng)系統(tǒng)，想方設(shè)法加大工作面的通風(fēng)量；其次，檢查煤柱工作面空巷的漏風(fēng)情況，盡量減少工作面空巷的漏風(fēng)量，旨在滿足煤柱工作面回采過程中的風(fēng)量需要。

1.3 煤柱工作面回采生產(chǎn)保證措施

煤柱工作面開采多使用轉(zhuǎn)載機，其橋身可利用長度一般為10.5米，簡言之，就是一天縮一次皮帶機尾只能滿足十三個正規(guī)循環(huán)連續(xù)推進，而煤工作面正?；夭煽梢赃_到十二個循環(huán)，最高可以達到十六個循環(huán)之多。因此，為了更好地滿足煤柱工作面回采生產(chǎn)需要，需要采取以下措施來保證生產(chǎn)的正常進行：第一，交叉作業(yè)方式生產(chǎn)；即生產(chǎn)作業(yè)與檢修作業(yè)相互交叉進行，間隔約兩個小時，在完成兩個生產(chǎn)循環(huán)進尺后由檢修班進行一次的縮皮帶作業(yè)。第二，在回采割煤過程中最好機頭甩刀、機尾臨時多進刀二者同時進行。

2 煤柱工作面回采礦壓特征、圍巖控制及空巷的加固

2.1 煤柱工作面礦壓呈現(xiàn)特征

如前所述，煤柱工作面回采具有切眼短、割煤推進速度快等特征。結(jié)合筆者多年的煤柱工作面回采現(xiàn)場礦壓觀察、實測經(jīng)驗，對于煤柱工作面基本頂斷裂的發(fā)生較礦壓要滯后一些，煤柱工作面礦壓具有以下顯著特點：（1）周期來壓步距比較長；（2）來壓強度比較大，動載系數(shù)比較高；（3）來壓時中部礦壓呈現(xiàn)較為劇烈等。同時，在回采作業(yè)過空巷期間，平行空巷群對基本頂?shù)钠茐挠绊戄^大，其可能改變破斷步距，導(dǎo)致基本頂超前工作面數(shù)米提前發(fā)生斷裂。

2.2 煤柱工作面回采圍巖控制

煤柱工作面回采過程中過空巷情況較多，是開采難點，需要進行控制；依據(jù)空巷揭露時工作面和空巷圍巖結(jié)構(gòu)的特征，空巷上方的基本頂可以概括為兩種狀態(tài)：一種為懸臂梁狀態(tài)，另一種為砌體梁狀態(tài)。如果空巷上方的基本頂處于懸臂梁狀態(tài)，那么煤柱及工作面支架的載荷并不是很大，基本處于安全負荷要求范圍內(nèi)，支護狀況較好。但是伴隨工作面回采的進行，空巷上方基本頂會沿著空巷外幫發(fā)生斷裂或者發(fā)生局部回轉(zhuǎn)。依據(jù)基本頂斷裂、回轉(zhuǎn)情況不同可能發(fā)生兩種變形，分別為限定變形和給定變形。兩種變形情況下的礦壓變化不盡相同，限定變形下，煤柱自重和工作面上覆載荷基本都被傳遞到深部煤體上，破斷基本頂巖塊在夾持作用下發(fā)生回轉(zhuǎn)的可能性較小或者發(fā)生的回轉(zhuǎn)量較小，這種情況下的煤柱工作面礦壓一般不會劇烈的呈現(xiàn)；給定變形下，煤柱砌體梁和上覆載荷基本都作用在煤柱和工作面支架上，這就會導(dǎo)致煤柱工作面礦壓劇烈呈現(xiàn)，該種情況下工作面過空巷會很困難。

2.3 煤柱工作面回采空巷的加固

煤柱工作面回采過程中遇到最多，也是最難開采的就是“空巷”，為保證生產(chǎn)安全需要提前對其進行加固，并清除空巷內(nèi)的雜物。就加固方法可以分為三種：第一種，使用全錨網(wǎng)支護方式進行加固，即在空巷內(nèi)原工字鋼棚支護基礎(chǔ)上，在空巷交岔點處加打錨索來提高支護強度。第二種，使用打木垛、構(gòu)建十字型砌塊墻垛方式進行加固，即在空巷內(nèi)部打木垛、構(gòu)建十字型砌塊墻垛對空巷進行加固，并根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定是否打設(shè)連鎖木垛。第三種，注高水材料充填加固方式進行加固，主要針對空巷中的局部頂板冒落點，利用高水材料充填進行加固。

3 煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)與壓架預(yù)防措施

3.1 煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)

（1）工作面連續(xù)調(diào)斜過平行空巷群。在機頭正式揭露空巷后，采用機尾甩刀、機頭多進刀方式，加快工作面回采前部支架的推進，帶動工作面后半部支架快速通過空巷，直到排頭架頂至空巷煤壁。在一次完成過平行空巷后，要及時對工作面進行調(diào)整，為回采下一條平行空巷做好準(zhǔn)備；（2）使用超前拉架的方式頂徹煤墻，并對高頂區(qū)及時上料絞頂；（3）回采過空巷期間要保證支架立柱的光潔度，要不少于500毫米；（4）及時檢測工作面支架初撐力，保證其達標(biāo)，旨在保持良好的支架受力；（5）在距離空巷10米左右時要注意適當(dāng)減少放煤量，在距離空巷5米時放煤作業(yè)應(yīng)該停止；（6）提前進行工作面機電設(shè)備的檢修，保證作業(yè)正式開始前設(shè)備的工作狀態(tài)完好；（7）為保證采礦工人人身安全，支架前柱應(yīng)該掛設(shè)安全防護網(wǎng)，旨在防止有鐵器甩出。

3.2 煤柱工作面回采壓架預(yù)防措施

在工作面過平行空巷群時，伴隨控頂距的加大，頂板壓力也會不斷增大，這時很容易發(fā)生壓架事故，有必要采用專門的壓架預(yù)防措施：（1）實時監(jiān)測工作面礦壓變化，并進行數(shù)據(jù)分析，及時發(fā)出來壓預(yù)報，以便采取措施預(yù)防；（2）來壓期間及時進行局部的快速推進，在保證采高前提下在支架壓下前要完成支架的推進；（3）對于落架收縮加長段，有必要進行隔架處理，要求要及時打設(shè)臨時單體柱，旨在防止頂板突然劇烈下沉。

4 煤柱工作面回采技術(shù)改進與提高

（1）加固空巷時空巷的兩幫目前采用最多是高強度螺紋鋼錨桿，回采過程中可能會出現(xiàn)其損壞設(shè)備、影響正常生產(chǎn)的情況，同時也不利于工作面快速推進，強烈建議使用高強度的玻璃鋼錨桿；（2）一般情況下，初次來壓對工作面的影響是最大的，在生產(chǎn)過程中可以考慮采用深孔爆破切頂?shù)姆椒刂苹卷敵醮蝸韷翰骄?，可以有效減小來壓對工作面產(chǎn)生的不利影響。

5 結(jié)語

煤柱工作面回采與正常的煤炭礦井開采不同，其有自己的生產(chǎn)特征，需要在充分了解煤柱工作面巷道礦壓變化、對煤柱工作面進行必要圍巖控制及采取科學(xué)的壓架預(yù)防措施的基礎(chǔ)上，科學(xué)運用相關(guān)回采技術(shù)，從而保證煤礦企業(yè)的安全正常生產(chǎn)。本文所探討的煤柱工作面回采關(guān)鍵技術(shù)及其改進，為今后條件相似的煤柱工作面回采提供了科學(xué)、有效的工藝技術(shù)和安全管理方法，具有較高的應(yīng)用推廣價值。

參考文獻

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作者簡介：楊義（1984—），肥城礦業(yè)集團曹莊煤礦助理采礦工程師，研究方向：井下煤炭開采和巷道支護；李華沖（1986—），肥城礦業(yè)集團曹莊煤礦助理測繪工程師，研究方向：煤礦地質(zhì)測量。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint