小煤柱護(hù)巷技術(shù)在沿空留巷中的研究及應(yīng)用

王立明 岳龍?zhí)?/p>

(山東華源礦業(yè)集團(tuán)公司有限公司,山東泰安 271200)

小煤柱護(hù)巷技術(shù)在沿空留巷中的研究及應(yīng)用

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(山東華源礦業(yè)集團(tuán)公司有限公司,山東泰安 271200)

為了最大限度的回收煤炭資源,減少巷道掘進(jìn)量,緩解接續(xù)緊張,作者在華源集團(tuán)友眾煤業(yè)3#煤一采區(qū)深入研究了小煤柱護(hù)巷技術(shù)在沿空留巷中的應(yīng)用,希望此成果能對(duì)我國(guó)煤炭能源的沿空留巷開(kāi)采起到一些參考價(jià)值。

小煤柱護(hù)巷 沿空留巷 回采工作面

1 引言

上世紀(jì)60年代，世界上一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)對(duì)采用沿空留巷方法以實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開(kāi)采的技術(shù)進(jìn)行了大量研究，基本普及無(wú)煤柱開(kāi)采。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)在沿空留巷技術(shù)方面也取得了重大成績(jī)。沿空留巷一般適用于開(kāi)采緩斜和傾斜、厚度在2m以下的薄及中厚煤層。這種方法與留煤柱時(shí)相比，不僅可減少區(qū)段煤柱損失，而且可大量減少巷道掘進(jìn)工程量[1]。

2 友眾煤業(yè)3#煤一采區(qū)采區(qū)工作面位置概況

(1)采區(qū)四鄰情況：北部、西部均為實(shí)體煤；南部、東部均為已揭露巷道。(2)煤層情況：該區(qū)為3＃煤，煤層傾角6°～12°。煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，普含1～2層夾矸，層位屬太原組中部，主要為亮煤，煤質(zhì)較好。3＃煤的可采系數(shù)為0.9，煤厚變異系數(shù)為20%，煤層硬度為1.9～2.2之間，其類(lèi)型為穩(wěn)定性煤層。(3)頂?shù)装迩闆r：3#煤頂板自下而上為直接頂、基本頂，無(wú)偽頂，直接頂厚度2.7m～4.9m，為砂質(zhì)泥巖和砂巖；基本頂厚度9.8m～13.6m，為中砂巖；直接底厚度6.2m～11.6m，為灰黑色砂質(zhì)泥巖。(4)該區(qū)平均走向長(zhǎng)度約600m，傾斜長(zhǎng)度約520m，布置3個(gè)工作面，各工作面參數(shù)如下：30101W面：走向長(zhǎng)度773m，傾斜長(zhǎng)度168m，采高2.4m；30102W面：走向長(zhǎng)度650m，傾斜長(zhǎng)度168m，采高2.4m；30103W面：走向長(zhǎng)度530m，傾斜長(zhǎng)度168m，采高2.4m。

3 沿空留巷的3種設(shè)計(jì)方案

方案1：矸石帶充填法：先開(kāi)采下部工作面，矸石充填帶建在工作面上端頭，長(zhǎng)度5m，隨著工作面推進(jìn)逐漸壘設(shè)。為了充填帶的穩(wěn)定，在充填帶的下方緊貼煤壁走向方向每隔0.5m支設(shè)一棵木支柱，支柱間也要充填碎矸石，以此來(lái)保留巷道作為上部工作面的下出口[2]。

方案2：支設(shè)密集支柱加木垛沿空留巷：在工作面的上、下幫，采用單體支柱配合鉸接頂梁支護(hù)，支設(shè)兩排支柱，兩排支柱的間隔不大于0.4m，并每間隔5m打一木垛以加強(qiáng)支護(hù)，以此來(lái)保留巷道。

方案3：小煤柱護(hù)巷沿空留巷：回采工作面每推進(jìn)走向10m，在上出口留設(shè)規(guī)格長(zhǎng)×寬=10m×5m的煤柱，然后工作面上端頭與上平巷掘透，小出口凈寬4m高度為全煤高。掘透下一小出口時(shí)，可以將矸石充填至上一小出口。為加強(qiáng)支護(hù)，所要留設(shè)巷道在工作面回采以前采用單體支柱配合工字鋼梁加強(qiáng)支護(hù)，支護(hù)垂直于巷道走向，一梁量?jī)芍啪?m[3]。

4 3#煤一采區(qū)工作面沿空留巷方案的選擇

此區(qū)工作面自上而下為30101W、30102W、30103W。首采面是30103W面。30103W面上出口需要保留作為30102W工作面的下出口，30102W面上出口需要保留作為30101W工作面的下出口。經(jīng)研究，方案1所用矸石量大，無(wú)法全部從此區(qū)獲得，回采面下巷為運(yùn)輸巷，矸石需由下向上轉(zhuǎn)運(yùn)，施工繁瑣。方案2單體支柱及鉸接頂梁使用量大，頂板支護(hù)強(qiáng)度弱，后維護(hù)量大。方案3留設(shè)10m小煤柱，能保證頂板支護(hù)強(qiáng)度。且可將矸石充填至上小出口，既能加強(qiáng)支護(hù)，又可以降低煤炭含矸率。因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，決定采用方案3。

小煤柱護(hù)巷具體要求：①小煤柱的規(guī)格：長(zhǎng)×寬=10m×5m；②留設(shè)小煤柱位置：嚴(yán)格控制距離，自邊切眼開(kāi)始，在上平巷留設(shè)第一個(gè)小煤柱。在此推進(jìn)位置，也就是工作面已推進(jìn)14m位置，上端頭與上平巷掘透，掘透小出口凈寬4m巷高與采高一致。然后隨著回作面繼續(xù)推進(jìn)，留設(shè)第二個(gè)煤柱，掘透第二個(gè)小出口。依次循環(huán)，直至回采面結(jié)束；③制定措施，小出口采用人工風(fēng)鎬掘透。頂板支護(hù)為錨網(wǎng)帶及單體支柱配合工字鋼梁支護(hù)，錨桿排距1m，每排3顆錨桿，工字鋼梁與鋼帶平行，排距也為1m，兩幫不支護(hù)。待下一出口掘透，上一出口單體支柱及工字鋼梁可撤除。撤除工字鋼梁后，將回采面矸石填至上一出口，并接頂。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

小煤柱護(hù)巷沿空留巷法與傳統(tǒng)留設(shè)20m的煤柱的方法現(xiàn)相比所產(chǎn)生的效益如下：(1)多回收煤炭的價(jià)值：30101W、30102W、30103W走向長(zhǎng)度分別為773m、650m、530m。共計(jì)約90個(gè)小出口，每個(gè)小出口回收煤量4.2m×5m×2.4m×1.4×90=6350t?；厥彰褐毫?20m-5m)×650m×2.4m×1.4=32760t。共多回收煤量39110t。按照2013年平均銷(xiāo)售價(jià)格260元/t，成本180元/t，每噸盈利80元，此項(xiàng)可盈利39110t×80元/t=3128800元≈312.9萬(wàn)元。(2)所減少的掘進(jìn)工程量及費(fèi)用。采用沿空留巷總巷道掘進(jìn)工程量為3423m，比傳統(tǒng)方法少掘進(jìn)2條巷道，約1200m，同期掘進(jìn)巷道成本單價(jià)1900元/m，此項(xiàng)可節(jié)省資金1200m×1900元/m=228萬(wàn)元。(3)小出口所需費(fèi)用。小出口的規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高=5m×4.2m×2.4m，成本單價(jià)為1300元/m，經(jīng)計(jì)算，每個(gè)小出口支護(hù)費(fèi)用5m×1300元/m=6500元，則90個(gè)小出口工需資金58.5萬(wàn)元。

綜上所述采用小煤柱護(hù)巷沿空留巷比傳統(tǒng)方法總計(jì)多創(chuàng)收312.9+228-58.5=482.4萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用小煤柱護(hù)巷沿空留巷技術(shù)實(shí)踐得知，與留設(shè)20m煤柱相比，最大限度的提高了煤炭回收率，減少了巷道掘進(jìn)工程量及支護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。此項(xiàng)技術(shù)雖然比較成功，但是它的使用范圍，目前僅限于頂板比較完整、煤層較薄、傾角較小的工作面，下一步有待于在各種條件的工作面進(jìn)行推廣實(shí)驗(yàn)。

[1]徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].徐州.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1999.

[2]安士春等.充填工作面矸石條帶沿空留巷技術(shù)研究與實(shí)踐[J].山東煤炭科技,2012(2)：141-142.

[3]劉厚剛.窄小煤柱沿空留巷技術(shù)研究及推廣應(yīng)用[J].山東煤炭科技,2012(6)：19-20.