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    應(yīng)用沿空留巷采煤技術(shù)提高資源回收率

    2014-07-30 03:14:48王曉峰
    山西焦煤科技 2014年6期
    關(guān)鍵詞:損失量空留巷采區(qū)

    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.

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