近水平厚煤層倉(cāng)儲(chǔ)式采空區(qū)下綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的探索與研究

田忠正

中煤新疆伊犁犁能煤炭有限公司 新疆伊犁 835000

1 礦井南翼6-7# 煤層上分層倉(cāng)儲(chǔ)式開(kāi)采情況

該礦6-7# 煤層?xùn)|西走向，由北向南傾斜，煤層傾角1-2°。礦井沿東西方向布置混合提升井（軌道運(yùn)輸大巷）和回風(fēng)斜井（總回風(fēng)大巷）。軌道運(yùn)輸大巷布置在+771m 水平，總回風(fēng)大巷布置在+781m 水平。礦井首采南翼6-7# 煤層上分層煤炭資源，采用倉(cāng)儲(chǔ)式開(kāi)采工藝。由北向南布置工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷，工作面寬度95m，兩巷之間間隔17m 布置區(qū)段回采巷道（鋪設(shè)刮板輸送機(jī)運(yùn)輸），在回采巷道內(nèi)分3 個(gè)階段（每個(gè)階段25m）進(jìn)行擴(kuò)幫挑頂倉(cāng)采，倉(cāng)采階段間和回采區(qū)段間均留設(shè)5m 保護(hù)煤柱。區(qū)段回采巷道高于工作面運(yùn)輸巷2.5m，便于刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載礦車(chē)運(yùn)輸。

2 倉(cāng)儲(chǔ)式采空區(qū)下采煤工作面布置

礦井經(jīng)優(yōu)化升級(jí)改造，沿東西方向布置主皮帶井（+781m 水平主皮帶運(yùn)輸大巷）至東部井田邊界，向礦井南翼分別布置皮帶運(yùn)輸上山、軌道運(yùn)輸上山和回風(fēng)上山至南翼6-7# 煤層底板+765m水平，并向南延伸南翼集中皮帶、軌道和回風(fēng)平巷，形成 “兩進(jìn)一回” 通風(fēng)系統(tǒng)。沿東西方向布置6-7# 煤層下分層S201、S202 回采工作面，工作面長(zhǎng)度80.5m，采用綜采放頂煤采煤工藝，后退式開(kāi)采，采高2.5m，放頂煤6-7.5m。

3 工作面回采前安全措施探究

由于6-7# 煤層+771m 水平以上受倉(cāng)儲(chǔ)式開(kāi)采破壞，下分層采煤工作面頂板6m 以上遍布倉(cāng)采采空區(qū)，若不提前采取措施進(jìn)行治理，回采過(guò)程中將受到水、火、瓦斯、礦壓等不利因素威脅，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患。在采取工作面超前鉆探措施的同時(shí)，充分利用上分層倉(cāng)采工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷作為專(zhuān)用措施巷道，進(jìn)行采空區(qū)探放水、有害氣體檢測(cè)、瓦斯防治、防滅火、超前預(yù)裂爆破等安全措施施工。

3.1 采空區(qū)探放水措施

采掘工作面采用鉆探的方式進(jìn)行超前探放水作業(yè)，最小超前水平鉆距不小于30m，止水套管長(zhǎng)度不小于10m。由于倉(cāng)儲(chǔ)式回采巷道底板標(biāo)高高于工作面運(yùn)輸巷底板2.5m，在專(zhuān)用措施巷道內(nèi)探放各采空區(qū)積水需在倉(cāng)采工作面運(yùn)輸巷進(jìn)行。鉆探前檢測(cè)采空區(qū)密閉內(nèi)有害氣體情況，鉆探過(guò)程中隨時(shí)檢查氣體成分，有害氣體濃度超限立即停止鉆探。放水前首先分析查明采空區(qū)水體空間位置、積水范圍、積水量和水壓等。放水時(shí)監(jiān)視放水全過(guò)程，核對(duì)放水量和水壓等。

3.2 有害氣體檢測(cè)、瓦斯防治及防滅火措施

利用自然發(fā)火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人工監(jiān)測(cè)手段，對(duì)各采空區(qū)有害氣體情況和溫度進(jìn)行檢測(cè)，采樣分析煤層自然發(fā)火標(biāo)志性氣體（CO、CO2、烷烴、烯烴、炔烴等）濃度，根據(jù)其自然發(fā)火臨界值，確定自燃發(fā)展階段。以注氮為主，必要時(shí)綜合采取注水、注漿、注阻化劑或凝膠等防滅火措施。氣體監(jiān)測(cè)應(yīng)在專(zhuān)用措施巷道回風(fēng)巷采空區(qū)密閉墻觀測(cè)孔進(jìn)行；采用注氮的方式進(jìn)行防滅火和瓦斯防治，應(yīng)在專(zhuān)用措施巷道進(jìn)風(fēng)巷采空區(qū)密閉墻措施孔進(jìn)行；采用注水、注漿、注阻化劑或凝膠等防滅火措施應(yīng)在專(zhuān)用措施巷道回風(fēng)巷施工等。

3.3 超前預(yù)裂爆破

對(duì)上分層采空區(qū)采取探放水、防滅火及瓦斯防治措施后，下分層工作面開(kāi)采前，在專(zhuān)用措施巷道內(nèi)進(jìn)行鉆眼，爆破上分層殘留煤柱，使采空區(qū)冒落嚴(yán)實(shí)，同時(shí)對(duì)下分層回采煤層進(jìn)行超前預(yù)裂爆破。

4 放頂煤方式探索

綜放工作面回采過(guò)程中兩刀一放，在液壓支架處于最小控頂距狀態(tài)下采取分段、低位、多輪放煤的方式，將工作面分成若干段，每段由兩名放煤工配合作業(yè)。采用支撐掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架，減少煤塵飛揚(yáng)和丟失底煤。每個(gè)放煤口放煤一定時(shí)間，到相鄰分段放煤，待整個(gè)工作面放完一遍后，再放第二輪。循環(huán)2-3 輪將煤全部放出，見(jiàn)矸關(guān)閉放煤口。

5 預(yù)期效果

下分層放頂煤開(kāi)采前，對(duì)上部倉(cāng)儲(chǔ)式采空區(qū)采取探放水、防滅火等安全措施，并且對(duì)殘留煤柱及開(kāi)采煤層進(jìn)行了預(yù)裂爆破，降低回采過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。一是結(jié)合分段多輪放煤方式，頂板均勻、緩慢下沉，工作面支架受力均勻，避免應(yīng)力集中，采空區(qū)頂板垮落及時(shí)，隨采隨冒，為頂板管理創(chuàng)造有利條件；二是工作面推進(jìn)過(guò)程中頂板壓力分布均勻，過(guò)巷道煤柱等應(yīng)力集中區(qū)域，礦壓顯現(xiàn)平緩，超前支護(hù)壓力均勻；三是采取探放水、防滅火等安全措施及上分層殘留煤柱實(shí)施爆破后，采空區(qū)冒落嚴(yán)實(shí)，減少放煤過(guò)程中有害氣體涌出，降低水、火、瓦斯等不利因素威脅；四是利用專(zhuān)用措施巷道實(shí)施超前預(yù)裂爆破，提高爆破質(zhì)量和爆破安全，放頂煤順暢，塊煤率提高；五是通過(guò)放頂煤開(kāi)采，將上分層淘汰落后開(kāi)采方式殘留的煤炭資源一并回收，頂煤回收率大幅提高等。

6 其它注意事項(xiàng)

綜放工作面回采過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)噴霧降塵和工作面沖塵；探索工作面風(fēng)速控制在1.0m/s 俱佳；隨時(shí)監(jiān)測(cè)工作面上隅角、放煤口等重點(diǎn)區(qū)域有害氣體濃度；根據(jù)煤層自然發(fā)火期及自然發(fā)火標(biāo)志性氣體臨界值，合理地確定采空區(qū)自燃三帶（即散熱帶、氧化升溫帶、窒息帶）的范圍，確定綜放工作面最小推進(jìn)速度，增強(qiáng)防滅火措施的針對(duì)性，提高防滅火工程的效果等。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)近水平厚煤層倉(cāng)儲(chǔ)式采空區(qū)下綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采的探索與研究，充分利用上分層倉(cāng)采工作面運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷作為專(zhuān)用措施巷道，進(jìn)行采空區(qū)探放水、有害氣體檢測(cè)、瓦斯防治、防滅火、超前預(yù)裂爆破等安全措施施工，有效預(yù)防下分層綜放工作面回采過(guò)程中水、火、瓦斯、礦壓等不利因素影響。提高回采率，增加經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)綜放工作面安全生產(chǎn)。