不規(guī)則煤層分布工作面沿空留巷回采技術(shù)探討

王云鵬

(河南能源義煤公司華興礦業(yè),河南三門峽 472441)

不規(guī)則煤層分布工作面沿空留巷回采技術(shù)探討

王云鵬

(河南能源義煤公司華興礦業(yè),河南三門峽 472441)

河南能源義煤公司華興礦業(yè)采用沿空留巷回采技術(shù),將15130工作面不規(guī)則含煤帶劃分成全煤段和渣段,成功的進行了回采。本文介紹了沿空留巷采煤工藝、采取的安全技術(shù)措施及取得的技術(shù)經(jīng)濟效果。

不規(guī)則煤層分布 沿空留巷 探討

河南能源義煤公司華興礦業(yè)為了提高煤炭采出率,降低噸煤成本,提高煤炭質(zhì)量,經(jīng)過長期的采煤方法探索與改革,先后進行了工作面摩擦支柱向單體液壓支柱的變革,工作面留設(shè)煤柱開采到無煤柱開采的轉(zhuǎn)變,并針對煤層分布不均工作面成功地采用沿空留巷進行回采,該方法為提高煤炭質(zhì)量和不規(guī)則煤層的采出率探索出了一條較為安全、經(jīng)濟的途徑。

1 15130工作面概況

15130工作面為15采區(qū)東部一炮采工作面。機、風巷沿煤層底板布設(shè),走向長650m,傾斜長135m,平均煤厚2.7m,煤層傾角12～16°,煤層賦存較穩(wěn)定,地質(zhì)儲量28.4萬t。頂板偽頂為砂質(zhì)泥巖,泥巖不易支護,隨采隨落;老頂,俗稱“大占砂巖”,巖性為灰白色中厚層狀中一粗粒長石石英砂巖,由長石、石英及少量巖屑組成,層面富含白云母片,分選中等,硅質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié),具大型交錯層理,工作面附近鉆孔顯示厚度13.85～26.24m,平均約21m,為煤層平均厚度的7倍以上,屬一級頂板。頂板厚度大,比較堅硬,裂隙不發(fā)育,回采時不易發(fā)生冒頂事故。

由于地質(zhì)條件限制及其它因素,回采后期15130工作面煤層厚度不均衡,如何安全合理地完成15130工作面的后期回采是一大難題。經(jīng)過公司相關(guān)技術(shù)、地測部門的現(xiàn)場研究分析,最終決定采用沿空留巷回采技術(shù):將工作面煤厚不均衡區(qū)域劃分成上、下 2 個區(qū)段,下部區(qū)段為全煤回采區(qū)段,上部區(qū)段為渣段。下部區(qū)段回采、收作時均采用沿空留巷方式,工作面攛梁放頂后,輔助平巷(即沿空留巷段)留下來作為回風、行人、運料巷使用。

2 沿空留巷分區(qū)采煤工藝及安全技術(shù)措施

2.1 工藝過程

該工作面采用走向長壁后退式采煤法,沿煤層底板進行回采,采高2.0m。工作面使用DW22/30--100型單體液壓支柱,2.4mπ型鋼梁,一米四棚、兩梁五柱支護,齊梁直線支護,排距1.2m,支柱打成直線,偏差不超過±100mm,迎山角2°～4°,并用防倒繩連成一體。柱距0.25m,柱距不超過±50mm。塑編網(wǎng)(2.0m×1.5m)、背木棍、荊笆、背板作為輔助支護材料。工作面采用全部垮落法處理老塘頂板,隨攛隨放,即攛梁1.2m,放頂1.2m,切頂線特殊支護為單排戧柱;沿空留巷處(輔助平巷)沿走向進行超前支護,始終保持超前煤壁3-5m,采用2.4mπ型鋼梁配合單體柱進行支護,一梁兩柱,一米四棚,巷高不低于1.8m,并在沿空留巷上、下幫打設(shè)雙抬棚加強支護、一梁三柱。

圖2 工作面沿空留巷段支護

2.2 安全技術(shù)措施

沿空留巷除擔負著工作面回風外,還擔負著行人、運料,必須保證有足夠的斷面,沿空留巷受采動影響壓力集中,是維護該工作面安全的重點,各項安全技術(shù)指標必須達到規(guī)程要求。具體做法如下:首先縮短工作面下部溜子長度,并對上下端頭、沿空留巷開口位置以上所有支架進行整修、加固和二次補液,確保支架質(zhì)量合格,一米四棚,兩梁五柱,支柱迎山有力,初撐力不小于90kN,嚴禁支架出現(xiàn)扭斜推磨,缺梁少柱及失效柱,頂網(wǎng)要連接牢固。在沿空留巷期間,要經(jīng)常對沿空留巷以上切眼段支架進行檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。回柱放頂后必須在輔助平巷下方根據(jù)頂板跨落情況打設(shè)木垛或密集支柱加強支護,隨著工作面推進木垛或密集支柱要連成一排。回采時,輔助平巷以下5m范圍內(nèi)采用手鎬落煤,如煤質(zhì)較硬時,可放底眼松動性小炮,每眼裝藥量不超過1個藥卷。工作面的出口必須保障暢通無阻,沿空留巷上幫刷齊,片幫冒頂處用荊芭背實;支柱配穿柱鞋,防止柱子鉆底。工作面及沿空留巷支護方式見圖2所示。

2.3 沿空留巷礦壓顯現(xiàn)特征

回采過程中通過礦壓觀測,沿空留巷在距工作面煤墻后方0～20m為礦壓顯現(xiàn)升高區(qū),壓力顯現(xiàn)峰值在巷道距工作面10～20m處,該處頂板下沉量大,片幫嚴重。觀測發(fā)現(xiàn)周期來壓時,支柱承載大,柱子鉆底嚴重。沿空留巷靠近煤壁第一排支柱鉆底40mm,第二排支柱鉆底80mm,第三排支柱鉆底150mm,第四排支柱鉆底190mm,頂?shù)装遄畲笠平俣葹?2mm/d;工作面50m以外,頂板下沉趨向穩(wěn)定。巷道的頂板下沉量主要發(fā)生在工作面后方0～20m范圍內(nèi)。采動趨向穩(wěn)定期內(nèi)頂板下沉速度為14mm/d。

3 技術(shù)經(jīng)濟效果分析

采用沿空留巷回采方法的成功應(yīng)用,解決了回采大塊段煤層分布不規(guī)則工作面這一技術(shù)難題。減少了工作面回采渣段的長度,降低了勞動強度,減少雷管炸藥等火工品的消耗,提高工作面煤炭質(zhì)量,在提高煤炭資源回收率的同時,也取得了顯著的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

(1)該工藝可提高煤炭資源采出率,增加煤炭可采儲量,而且為工作面煤炭質(zhì)量的提高,探索出了一條可行的路子。(2)技術(shù)上合理,安全上可靠。沿空留巷回采,采用單體液壓支柱支護,外加特殊支護木垛、戧棚等完全可以滿足技術(shù)要求。(3)經(jīng)濟效益和社會效益顯著。該工藝成功采用大大提高了煤層分布不均工作面回采的安全系數(shù)和煤炭采出率,提高煤炭質(zhì)量,降低噸煤投資成本。(4)為類似礦井的采煤工藝改革提供了技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。(5)地質(zhì)構(gòu)造帶易造成應(yīng)力集中,沿空留巷應(yīng)盡量避開構(gòu)造應(yīng)力帶;沿空留巷壓力大,維護困難,保留時間不宜過長。