礦井舊資源復(fù)采技術(shù)實(shí)踐探析

陳勇

摘 要 根據(jù)我礦復(fù)采3號(hào)煤層在頂板支護(hù)、探放老空積水、通風(fēng)、瓦斯防治、自然發(fā)火等管理方面摸索、總結(jié)出了一套切實(shí)可行的施工方法，解決了公司因受優(yōu)質(zhì)煤炭資源枯竭現(xiàn)狀困擾，為同類(lèi)礦井的生產(chǎn)時(shí)間提供了非常有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞 整合煤礦；煤層復(fù)采；技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD823 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）24-0069-02

1 煤層復(fù)采概述

1）必要性。

山西省長(zhǎng)治縣境內(nèi)的3號(hào)煤為特低硫、中灰、低磷、高熱值貧煤，是優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤。由于礦井整合前開(kāi)采技術(shù)生產(chǎn)工藝落后，開(kāi)采無(wú)序，“以掘代采”、“剝采”等方式，資源回收率極低，煤炭資源的浪費(fèi)。隨著煤炭市場(chǎng)的持續(xù)遇冷，優(yōu)質(zhì)資源逐漸枯竭，企業(yè)利潤(rùn)降低，企業(yè)要可持續(xù)發(fā)展，對(duì)3號(hào)煤層進(jìn)行復(fù)采具有重要意義。

2）可行性。

3號(hào)煤層位于山西組下部，上距下石盒子組底砂巖（K8）38.35 m，下距K7砂巖8.37 m左右，煤層厚度4.90～5.75 m，平均5.33 m，屬穩(wěn)定可采煤層。其直接頂板為灰黑色泥巖，厚度

5 m左右，極限抗壓強(qiáng)度為23.8～29.4 MPa，屬軟質(zhì)巖石，穩(wěn)固性較差，容易冒落；老頂為厚層砂巖，極限抗壓強(qiáng)度為44.8～53.7 MPa，屬中等堅(jiān)硬巖石，穩(wěn)固性較好；底板為灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖。這種頂板特性是回采后頂板非常容易冒落，泥巖有遇水泥化、膨脹、容易壓實(shí)的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)3-6個(gè)月沉積、壓實(shí)容易形成再生頂板，另外3號(hào)煤層瓦斯鑒定為低瓦斯，自燃傾向?yàn)棰箢?lèi)，屬不易自燃煤層，為復(fù)采提供了非常有利的條件。

3）遵循的原則。

頂板、水、通風(fēng)、瓦斯、自然發(fā)火等不安全因素的存在，給復(fù)采工作帶來(lái)很大的危險(xiǎn)。復(fù)采必須遵循以下原則。一是以安全生產(chǎn)為前提，以先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)為有效手段，制定合理的、有效的、具有可操作性施工方案，確保安全生產(chǎn)。二是遵循資源回收率增加的原則，延長(zhǎng)礦井的挖掘年限。三是平衡好安全與效益的矛盾，獲取利潤(rùn)最大。

2 煤層復(fù)采安全施工對(duì)策分析

1）積水的管理。

復(fù)采前，先探后掘進(jìn)、先治理后，充分了解工作面前方積水、積氣、煤層自然情況以及地質(zhì)條件，為制定和落實(shí)施工措施做好準(zhǔn)備。

①資料收集。

技術(shù)人員要全面搜集圖紙資料，認(rèn)真研究各種信息，綜合分析、判斷，準(zhǔn)確地確定復(fù)采區(qū)采掘情況，標(biāo)定好積水線、警戒線、探水線，為更有效地做好探放水工作夯實(shí)基礎(chǔ)。

②探放水措施。

掘進(jìn)施工前，按照探放老巷水的要求進(jìn)行探水鉆孔設(shè)計(jì)，加密鉆孔，保持不小于30米的超前鉆孔，以掌握工作面推進(jìn)前方存在的空巷中積水和瓦斯情況。為避免長(zhǎng)距離超前鉆探盲區(qū)的存在，要進(jìn)行輔助短距離超前鉆探，鉆眼深度不小于20米，保持不小于10米的超前鉆孔。掘進(jìn)至空巷前，要每班進(jìn)行鉆探，嚴(yán)密觀察工作面滲水情況，如出現(xiàn)異常，必須停止作業(yè)，進(jìn)行安全排除。

2）頂板支護(hù)管理。

①巷道布置方式。

優(yōu)化巷道布置，避免將掘進(jìn)巷道布置在復(fù)采區(qū)煤柱、構(gòu)造等應(yīng)力集中區(qū)，巷道斷面在滿足通風(fēng)、運(yùn)輸、行人、檢修、管路安裝、巷道變形等要求下盡量縮小巷道斷面。

②支護(hù)方式。

復(fù)采區(qū)大部分區(qū)域頂板遭到采動(dòng)破壞，采空區(qū)盡管經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉積、壓實(shí)，根據(jù)不同的地段采取以下支護(hù)措施。

實(shí)體煤區(qū)：采用以錨桿為基本支護(hù)的主動(dòng)支護(hù)。利用工程類(lèi)比、理論計(jì)算、數(shù)值模擬等方式綜合比較確定支護(hù)參數(shù)，選擇支護(hù)材料進(jìn)行支護(hù)。

形成再生頂板的采空區(qū)：由于再生頂板的軟弱性和不完整性，錨桿、錨索不容易錨固在堅(jiān)硬頂板中，優(yōu)選工字鋼鋼架支護(hù)。用不低于11號(hào)工字鋼，鋼架連成一體，鋪菱形網(wǎng)，用木料或水泥背板背實(shí)頂幫，增強(qiáng)鋼架穩(wěn)定性。根據(jù)壓力值，選棚間距600 mm-800 mm。掘進(jìn)期合理布置放炮參數(shù)或綜掘機(jī)循環(huán)進(jìn)度，避免對(duì)頂板造成大的破壞和空頂時(shí)間，防止冒頂事故發(fā)生。如頂板十分軟弱，預(yù)先打錨桿、鋼釬超前支護(hù)，如效果不佳，可考慮使用注漿錨桿進(jìn)行注漿加固頂板；臨時(shí)支護(hù)可用前探梁，有條件的單位可以利用液壓泵用液壓?jiǎn)误w進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。液壓?jiǎn)误w支護(hù)及時(shí)性、安全性更高。

斷面較大、應(yīng)力集中區(qū)：該區(qū)域使用三岔門(mén)、四岔口支護(hù)，根據(jù)頂板完整情況可以采用雙抬棚支護(hù)或錨索梁支護(hù)。

沒(méi)有冒實(shí)的空區(qū)支護(hù)：掘進(jìn)施工除按以上的支護(hù)方式外，巷道兩側(cè)要支設(shè)木垛進(jìn)行支護(hù)。木垛應(yīng)靠至前方工作面，間距不大于3 m；兩木垛之間空頂部分應(yīng)用圓木橫搭于木垛頂部，橫梁間距不大于1.2 m，并與木垛連為一體，保證支護(hù)的有效強(qiáng)度。支打木垛時(shí)應(yīng)采取先支打一定數(shù)量的戴帽木點(diǎn)柱或液壓?jiǎn)误w臨時(shí)支護(hù)護(hù)身，嚴(yán)禁空頂作業(yè)，如條件允許，可考慮壘矸石墻進(jìn)行支護(hù)。

揭露老巷：當(dāng)掘進(jìn)距離空巷5 m時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)掘進(jìn)巷內(nèi)的臨時(shí)、永久性的支護(hù)，并及時(shí)利用探孔釋放瓦斯。要淺打眼、少裝藥、放小炮，盡量避免震動(dòng)圍巖或因爆破引起冒頂；爆破前永久支架緊跟到工作面迎頭，爆破后及時(shí)架設(shè)臨時(shí)支護(hù)，若難以控制和管理頂板，改用手鎬方法掘進(jìn)。

3）通風(fēng)、防滅火管理。

①瓦斯管理。

全面了解煤層瓦斯涌出量并合理選擇通風(fēng)機(jī)。選擇通風(fēng)機(jī)要留有一定的備用系數(shù)，保證在異常情況下通風(fēng)量能有效稀釋瓦斯、不超限。排放老巷、采空區(qū)瓦斯時(shí)嚴(yán)格按《規(guī)程》要求制定專門(mén)措施、預(yù)案排放瓦斯。采掘作業(yè)時(shí)，如鉆孔內(nèi)瓦斯含量較大，則要停止工作面作業(yè)，在煤壁靠近支架頂梁處加打鉆孔，利用鉆孔提前釋放瓦斯及其它有害氣體，直至瓦斯值達(dá)標(biāo)方可施工。

②通風(fēng)、防滅火管理。

及時(shí)密閉所有揭露巷道和采空區(qū)，自然發(fā)火嚴(yán)重的區(qū)域必須進(jìn)行筑墻密閉；對(duì)煤層酥軟或巖層冒落不實(shí)存在漏風(fēng)的地段要進(jìn)行噴漿封堵，必要時(shí)進(jìn)行壁后注漿加固。

3 實(shí)效分析

通過(guò)以上管理，我礦復(fù)采區(qū)掘進(jìn)安全施工進(jìn)尺1138 m，揭露老巷26條，過(guò)采空區(qū)160 m，截止目前已安全采煤25萬(wàn)噸。這一施工方案符合我礦的地質(zhì)條件，使煤炭資源回收率提升到80%以上。

4 幾點(diǎn)補(bǔ)充說(shuō)明

1）該施工措施和方案適合回采后冒落較好、容易形成再生頂板的軟巖類(lèi)頂板，特別適合泥巖類(lèi)容易泥化、沉積的頂板；對(duì)于結(jié)構(gòu)完整，冒落性不好的砂巖、灰?guī)r等，容易形成塊狀矸石的頂板還需要進(jìn)一步的探索。

2）回采設(shè)備選型盡量選擇支架頂梁帶有伸縮梁、護(hù)幫板的支架，以便能在采煤機(jī)割煤后及時(shí)超前護(hù)頂、護(hù)幫，防止冒頂、片幫。

3）針對(duì)頂板十分軟弱和破碎極易發(fā)生冒頂事故的區(qū)域，可采用工作面機(jī)道內(nèi)支設(shè)單體支柱護(hù)頂或打錨桿、鋼釬超前支護(hù)。

4）回采期間，工作面也要進(jìn)行超前探水，防止采煤時(shí)工作面突水事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[2]徐永圻.煤礦開(kāi)采學(xué)[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.endprint