煤層復(fù)采開采技術(shù)的應(yīng)用研究

李海濤

（山西蘭花集團(tuán)莒山煤礦有限公司，山西晉城048000）

由于煤炭屬于不可再生能源，同時也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要的能源結(jié)構(gòu)的組成部分，因此煤炭開發(fā)顯得非常重要。依據(jù)我國對能源的需求來講，在較長的時期內(nèi)我國煤炭主體地位并未發(fā)生變化，煤炭消耗總量占據(jù)總能源消耗的一半以上。

在開采煤礦時，通常表現(xiàn)為煤礦回采率低，因此會產(chǎn)生較大的資源浪費(fèi)。通常調(diào)研發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致回采率低表現(xiàn)為：礦井設(shè)計(jì)不科學(xué)、回采設(shè)置不合理等等，尤其對于規(guī)模比較小的企業(yè)，其采用的開采技術(shù)相對落后，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)大量的資源不能較好地實(shí)現(xiàn)回采[1]。要想能夠?qū)崿F(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)發(fā)展，最大限度地實(shí)現(xiàn)煤炭資源的回采，進(jìn)而必須加大開采力度，從而可以回采殘余的煤炭。當(dāng)前由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使得我國在煤炭方面的需求急劇增加，進(jìn)而導(dǎo)致我國煤炭儲量越來越少。因此，煤礦行業(yè)的技術(shù)人員需要對煤礦中的殘留煤進(jìn)行回采[2]。

1 復(fù)采煤礦概況

對于2017 復(fù)采工作面而言，其地面標(biāo)高為810～950m，工作面長度大致可以達(dá)到98m，走向長度可以達(dá)到306m，對應(yīng)的開采工作面長度為266m。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)可復(fù)采總面積可以達(dá)到22505m2，可以復(fù)采煤炭總賦存數(shù)量達(dá)到170kt 左右。圖1 表示相應(yīng)的2017 復(fù)采工作面平面布置[3]。

通常分析2017 工作面發(fā)現(xiàn)，在東部與中部位置存在較多的實(shí)體煤，同時在工作面起始位置也包含兩個面積較大的煤柱，以及在平行空巷內(nèi)也存在煤柱，其中煤柱的寬度可以達(dá)到12～22m的范圍內(nèi)。其中巷道寬度跨度比較大，其范圍在3～20m之間。

圖1 2017復(fù)采工作面平面布置圖

2 復(fù)采煤層開采技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 采煤方法確定

依據(jù)煤礦的實(shí)際選用如下兩個開發(fā)方案：綜采采煤技術(shù)、綜采放頂煤采煤技術(shù)。通過依據(jù)開采經(jīng)驗(yàn)，不管使用何種開采方式，都要保證復(fù)采工作的安全性。在開采時運(yùn)用放頂煤采煤的形式，進(jìn)而能夠有效地提高回采率。在使用放頂煤采煤的過程中，通?？梢允褂米灾貙?shí)現(xiàn)放煤，借助各種煤層實(shí)現(xiàn)開采作業(yè)。該方法的缺點(diǎn)是在煤口位置能產(chǎn)生較大的煤塵[4]。經(jīng)過考慮發(fā)現(xiàn)復(fù)采作業(yè)選用放頂煤采煤方法。

2.2 采煤參數(shù)的確定

將ZZ4000-17 型液壓支架運(yùn)用到2017 工作面上，同時對工作面現(xiàn)場礦壓檢測發(fā)現(xiàn)，該支架可以優(yōu)化頂板結(jié)構(gòu)。在對工作面實(shí)施測量時得到支架的最小支撐力范圍在64～187kN 之間，相應(yīng)的液壓最大支撐架范圍：2762～3893kN，該數(shù)值與理論保持一致[5]。

在2017 復(fù)采工作面存在一定的應(yīng)力集中，以及受到采空區(qū)的影響從而導(dǎo)致工作面煤壁極易產(chǎn)生滑幫現(xiàn)象。因此，在對2017工作面進(jìn)行復(fù)采時，可以選用多進(jìn)度與小循環(huán)的工作方式，進(jìn)而控制頂板與煤壁，通常循環(huán)進(jìn)度可以設(shè)置為0.6m。與此同時，保證工作面支架不能位于采空區(qū)位置，在實(shí)施開采的過程中，必須使得端頭超過端尾10m左右。同時需要依據(jù)殘留煤柱具體狀況，從而可以對工作面實(shí)施調(diào)斜。

3 復(fù)采工作面開采技術(shù)研究

3.1 過煤柱頂板管理技術(shù)

過煤柱超前作業(yè)時，超前探測必須做到位，工作人員必須充分掌握煤柱的具體情況。借助物探以及相應(yīng)的鉆探等形式實(shí)現(xiàn)對工作面前方存在的積水以及相應(yīng)的積氣狀況等進(jìn)行監(jiān)測，進(jìn)而可以有效地掌握殘留煤柱的具體尺寸。在作業(yè)之前，只有將瓦斯以及積水排除之后，才能夠?qū)嵤?fù)采。當(dāng)使用超前探測檢測到煤柱之后，還應(yīng)該對是否存在空巷進(jìn)行檢測，進(jìn)一步了解殘留煤柱的破碎情況，通過分析超前檢測數(shù)據(jù)制定出合理的方案，進(jìn)而確?？梢詢?yōu)化復(fù)采安全系數(shù)[6]。

假如在開采時煤柱的寬度較大，那么在集中應(yīng)力的作用下極易導(dǎo)致液壓支架出現(xiàn)故障。同時進(jìn)一步導(dǎo)致片幫加深，進(jìn)而出現(xiàn)冒頂與漏矸石現(xiàn)象。為此需要借助人工的形式對液壓支架進(jìn)行反復(fù)的操作，進(jìn)而可以有效地處理頂煤，從而可以有效地釋放頂板壓力，進(jìn)一步提升開采效率，優(yōu)化煤炭資源達(dá)到復(fù)回采。當(dāng)在實(shí)施作業(yè)遇到片幫較寬時，必須對煤幫實(shí)施加固優(yōu)化，進(jìn)一步提升煤體的抵抗力，進(jìn)而能夠有效地避免出現(xiàn)漏矸的現(xiàn)象。

3.2 復(fù)采過程中積水處理技術(shù)

在處理采空位置的積水時，必須進(jìn)行物探與鉆探相結(jié)合的探測方式，進(jìn)而可以根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而不僅可以對冒裂帶的影響情況進(jìn)行預(yù)測，以及保證采煤工作面設(shè)置充足的排水裝置，以此達(dá)到排水的效果。

（1）在設(shè)置開采巷道之前，應(yīng)該對周圍水害進(jìn)行全面的了解，必須掌握采空區(qū)域積水量以及積水面積，對臨近礦井積水問題進(jìn)行分析，尤其要充分考慮雨季突發(fā)洪水問題[7]。

（2）實(shí)施復(fù)采作業(yè)之前，首先使用物探與化探的形式實(shí)施探傷，對積水源進(jìn)行檢查，緊接著可以選擇合適的補(bǔ)給通道。在對煤柱附近采空區(qū)進(jìn)行分析，將相關(guān)的信息設(shè)置在采掘作業(yè)圖紙上面，在開采作業(yè)的過程中可以依據(jù)圖紙作業(yè)。

4 結(jié)語

在對煤礦實(shí)施復(fù)采可以加大煤炭資源的使用率，不僅可以為煤炭行業(yè)帶來新的活力，而且能夠解決我國能源問題。因此在對殘煤區(qū)域?qū)嵤?fù)采時，應(yīng)該充分考慮井下工況。借助合適的復(fù)采技術(shù)，不僅優(yōu)化復(fù)采效率，而且能夠提高煤炭資源的開采量。與此同時，在實(shí)施復(fù)采時，借助相關(guān)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對積水的探測，同時依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)編制行之有效的作業(yè)流程，為復(fù)采作業(yè)提供安全保障，進(jìn)而能夠最大限度地提高煤炭復(fù)采效率。