復(fù)雜條件下煤柱工作面回采工藝研究

劉文越（山西焦煤汾西礦業(yè)宜興煤業(yè)，山西 晉中 032000）

復(fù)雜條件下煤柱工作面回采工藝研究

劉文越
（山西焦煤汾西礦業(yè)宜興煤業(yè)，山西 晉中 032000）

過去由于缺乏有效的方法，對(duì)于采煤困難的衰老煤礦采取直接廢棄的方式，這對(duì)煤炭資源是一種極大的浪費(fèi)。為提高煤炭資源的回收率，應(yīng)當(dāng)拓展回采工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。在實(shí)際情況中，煤柱工作面的地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，本文通過具體案例，通過分析煤層巖石的結(jié)構(gòu)，結(jié)合衰老煤礦的特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)的回采工藝進(jìn)行了研究。

煤柱工作面；復(fù)雜條件；回采工藝

煤柱工作面回采是延長(zhǎng)衰老煤礦壽命，回收煤炭資源的一個(gè)有效手段。本文試圖通過對(duì)一個(gè)具體事例的分析，，對(duì)復(fù)雜條件下煤柱工作面的回采工藝進(jìn)行分析。

1　煤柱工作面問題

本案例為一以煤柱工作面為主的后期衰老型礦井。其地質(zhì)條件十分復(fù)雜，主要在于斷層較多，煤層的性質(zhì)軟硬間雜，且相互間差別較大。其工作面，無論是傾向，還是走向，都極不規(guī)則。這種條件復(fù)雜的煤礦在無回采工藝的時(shí)候，通常會(huì)由于其開采過于困難，而遭到廢棄。當(dāng)今煤炭資源呈現(xiàn)緊缺的趨勢(shì)，因此應(yīng)當(dāng)采取回采工藝，最大限度利用煤礦資源。

（1）工作面的基本數(shù)據(jù)。本案例煤層厚度平均為6.0米，總厚度可達(dá)4.5～6.3米。走向最長(zhǎng)處為218米，傾斜最長(zhǎng)的為159米。是為本案例的簡(jiǎn)單情況。（2）頂?shù)装鍘r石特點(diǎn)。本案例巖層直接頂、老頂和老底分別為三米厚的灰黑色泥性巖、三米八厚的灰黑色砂質(zhì)泥巖和十米一厚的深灰色砂質(zhì)泥巖，均含有少量云母與植物化石。（3）煤層構(gòu)造。本案例煤層主要為亮煤，塊狀，顏色黑，并且具有一定的金屬光澤，貝殼狀斷口，夾矸有三層，較不穩(wěn)定。煤層底部是軟媒，質(zhì)地較為松散，大約厚度為0.7米。該煤層的平均傾角大概是10°左右，最大為20°。（4）開采方法及其程序。本案例擬采用的開采方法為無支護(hù)頂板煤炭自由垮落，用長(zhǎng)柄耙子人力扒煤，溜子運(yùn)煤，爆破落煤，并且沿底留頂后退式擴(kuò)幫挑頂來進(jìn)行本煤柱工作面的回采工作。

2　回采工藝的選擇和巷道的設(shè)計(jì)

（1）回采工藝選擇分析。在進(jìn)行煤礦回采之前，首先要收集該煤礦過去的地質(zhì)資料和采掘記錄，并結(jié)合這些資料和記錄，對(duì)礦井煤柱煤層的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行分析由于該煤礦工作面煤層較厚，有四米之厚，其布置方法只需以通常正常的工作布置方法即可，并根據(jù)其走向進(jìn)行分層開采。同時(shí)進(jìn)行如此啊分析：該煤層工作面具有不穩(wěn)定斜長(zhǎng)的特點(diǎn)，回收工藝易受到煤柱近邊不規(guī)則的構(gòu)造和不規(guī)則的形狀的影響，采面內(nèi)具有許多廢巷，工作面穿過斷層、廢巷和其他采長(zhǎng)變化較大的地段，因此應(yīng)當(dāng)采用全部垮落法，使用丌字型梁支柱和單體液壓支柱，且進(jìn)行爆破落煤等方法管理頂板。

（2）工作面巷道設(shè)計(jì)。煤柱回收應(yīng)當(dāng)盡最大限度回收煤炭，因此，在進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，工作面的上順槽區(qū)域應(yīng)當(dāng)對(duì)煤柱邊界進(jìn)行保護(hù)，以沿露頭保護(hù)為主。上順槽和下順槽都可以進(jìn)行沿空掘巷，且下順槽沿煤柱邊界進(jìn)行?；仫L(fēng)方面可以聯(lián)通回風(fēng)大巷和上順槽，運(yùn)輸和進(jìn)風(fēng)方面則使運(yùn)輸大巷和下順槽進(jìn)行聯(lián)通。工作面出煤的向外運(yùn)輸路徑依次為從下順槽刮板輸送機(jī)到聯(lián)絡(luò)巷裝，再到大巷礦車。這與通常的途徑不同，這是由于之前已經(jīng)進(jìn)行過采掘活動(dòng)，采取煤倉(cāng)基本受到破壞而無法使用的緣故。

3　回采技術(shù)探討

（1）頂板控制技術(shù)。本案例煤柱工作面的特點(diǎn)在于老空老巷較多，回采工藝的工作面必須穿插其中，且集中壓力的影響較為明顯，因而頂板支護(hù)具有較大的難度，且容易發(fā)生破碎現(xiàn)象。如欲避免事故的發(fā)生，對(duì)采掘支護(hù)的質(zhì)量管理就要特別加以強(qiáng)化。如采取丌字型梁支柱和單體液壓支柱相互配合，進(jìn)行支護(hù)。其具體的布置方式為齊梁直線柱形式。如二梁四柱，則其嘴角控頂距應(yīng)當(dāng)為2.4米；如三梁四柱，則其最大控頂距應(yīng)當(dāng)為3.6米。棚距可采用0.55米。其初撐力方面，頂分層要達(dá)到并超過九十千牛，底分層要達(dá)到并超過六十千牛，補(bǔ)液要及時(shí)。以四對(duì)也即把根丌字型梁支柱以一梁四柱的方式進(jìn)行工作面刮板輸送機(jī)的機(jī)頭支護(hù)，長(zhǎng)度為最大控頂距，也就是3.6米，并交替邁步進(jìn)行。采面采空區(qū)要使用塑料網(wǎng)為擋矸，都要在煤壁十米以外超前替棚，并且超前支護(hù)走向抬棚和打點(diǎn)柱，是頂板支護(hù)效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

（2）工作面過廢巷技術(shù)。在進(jìn)行回采之前，應(yīng)當(dāng)以具體情況的基準(zhǔn)，對(duì)全煤廢巷進(jìn)行崩落處理，對(duì)下部進(jìn)行踏實(shí)處理，這樣能使工作面的支護(hù)更加順利方便地進(jìn)行。對(duì)于工作面過于傾斜，甚至達(dá)至廢巷的情況，應(yīng)當(dāng)對(duì)其有害有毒氣體的情況和支護(hù)狀況，及相關(guān)位置進(jìn)行探明，可以采取斜切通過和前打探眼的方式，保證安全。要注意爆破炸藥藥量，并且依據(jù)其距廢巷的遠(yuǎn)近，增減藥量，一般離廢巷越近，藥量越少。在煤質(zhì)松軟地段，可采用手鎬刷煤體，盡可能不適用炸藥，可防止片幫。采煤是應(yīng)當(dāng)禁止空頂作業(yè)，掛梁禙頂要及時(shí)，并且設(shè)置臨時(shí)的支護(hù)。如采煤地段空頂?shù)母叨纫呀?jīng)超過了0.2米，就應(yīng)當(dāng)使用井字型絞架。在支柱的設(shè)置過程中，要想防止支柱下沉，就要在支柱下沿著工作面傾斜的方向，進(jìn)行底梁的鋪設(shè)，并且可以通過為支柱包裹鐵柱墊來使支柱的初撐力得到保障。

（3）工作面調(diào)斜技術(shù)。首先需要根據(jù)煤柱工作面的具體情況選擇適合的調(diào)斜方法，以便得到準(zhǔn)確的調(diào)斜值。接著根據(jù)傾角計(jì)算支柱在每進(jìn)行一次調(diào)斜之后的支護(hù)參數(shù)。然后根據(jù)每次調(diào)斜進(jìn)度，對(duì)大眼方法進(jìn)行調(diào)整，眼深、藥量、位置和數(shù)量等參數(shù)對(duì)煤壁都會(huì)造成影響，要避免片幫。最后要有專人為支柱補(bǔ)液，以保證其初撐力，對(duì)于特殊地段，要用木垛等對(duì)支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)。

4　經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析

（1）社會(huì)效益。煤柱工作面回采工藝可延長(zhǎng)礦井的壽命，最大限度回收煤炭資源，雙運(yùn)輸機(jī)的鋪設(shè)縮小了人工扒煤寬度，可增加生產(chǎn)的安全性，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。（2）經(jīng)濟(jì)效益?；夭晒に囋诒景咐膽?yīng)用過程中，使材料、人力都大大節(jié)約。（3）應(yīng)用價(jià)值。通過本研究，在對(duì)衰老煤礦的分析研究的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大了回采工藝的應(yīng)用范圍，并具有良好的支護(hù)效果。

5　總結(jié)

對(duì)復(fù)雜條件下煤柱工作面的回采，需要注意老硐頂板的支護(hù)，使回采環(huán)境更加安全?？梢愿鶕?jù)開采的特點(diǎn)和具體情況，選擇炮采或綜采方式；采取針對(duì)頂板穿層老硐和底板穿層老硐的不同支護(hù)方法，來避免工作面的變形冒落。另外采取合適的回采技術(shù)方案，也是保證煤炭回收效率的重要條件。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.055