盤區(qū)煤柱工作面復(fù)雜條件下開采方法

李嘉裕

(晉能控股煤業(yè)集團(tuán) 煤峪口礦， 山西 大同 037041)

對于老礦或衰減礦井，所剩的煤炭資源大多是形狀不規(guī)則、煤厚不穩(wěn)定的邊角煤，周圍已采空，圍巖應(yīng)力復(fù)雜，開采難度大。隨著煤炭技術(shù)的進(jìn)步，邊角煤開采技術(shù)飛速發(fā)展，為了增加煤炭資源回收率，延長礦井服務(wù)年限，許多礦井對邊角煤進(jìn)行了開采，取得了良好的效果[1-4]. 煤峪口礦具有90多年的開采歷史，經(jīng)過多次改擴(kuò)建后，生產(chǎn)能力為1.5 Mt/a，侏羅紀(jì)可采儲量僅剩100多萬t. 該礦設(shè)計(jì)石炭系水平延深，預(yù)計(jì)可采儲量4 897萬t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2.4 Mt/a，服務(wù)年限14.6年。為保證銜接期產(chǎn)量，確保延伸期間礦井繼續(xù)正常生產(chǎn)，對11-12#層410盤區(qū)煤柱進(jìn)行回采。

1 工程概況

81001工作面位于11-12#層410盤區(qū)，位于煤峪口礦井田西部，工作面標(biāo)高989.9～1 004 m，工作面四周均為采空區(qū)，圍巖壓力大，是典型的孤島工作面，

工作面回采范圍內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜。8100工作面走向近似WS-NE，傾向SE，傾角1°～4°，平均2°. 煤層局部有一層0.10～0.30 m夾石，結(jié)構(gòu)簡單。煤體結(jié)構(gòu)為原生煤，弱黏煤，半暗型，較硬。煤層物理抗壓強(qiáng)度22.9 MPa，普氏硬度2.3，中等硬度。工作面區(qū)域內(nèi)煤層厚度在6.15～7.5 m，平均6.5 m. 工作面回采期間在進(jìn)風(fēng)順槽580 m處過一處溜煤眼，且在整個回采過程中通過多條上覆空巷，81001工作面過上覆空巷示意圖見圖1，工作面過巷情況見表1.

該回采工作面采用“一進(jìn)兩回”三巷布置。利用原盤區(qū)皮帶巷作為運(yùn)煤和進(jìn)風(fēng)順槽；原盤區(qū)回風(fēng)巷為回風(fēng)順槽，新掘一條巷道為運(yùn)料和回風(fēng)順槽。

進(jìn)風(fēng)順槽長度1 104 m，為機(jī)軌合一巷，巷道為拱形端面，采用U29五節(jié)棚支護(hù)，棚距1 000 mm，巷道斷面4 500 mm×3 000 mm，工作面回采期間，提前回撤進(jìn)風(fēng)順槽U29棚，并補(bǔ)打錨桿、錨索(工作面過空巷不回撤U29棚)，形成巷道斷面為4 840 mm×3 200 mm,擔(dān)負(fù)原煤運(yùn)輸、進(jìn)風(fēng)、行人任務(wù)。回風(fēng)順槽長度為700 m，與風(fēng)井相通，斷面為矩形斷面，錨桿、錨索、吊梁、金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，錨桿間排距為2 000 mm×900 mm，錨索間排距為2 000 mm×1 500 mm，巷道斷面4 000 mm×3 200 mm. 采用錨桿護(hù)幫，規(guī)格d20 mm×2 000 mm，間、排距1 m,擔(dān)負(fù)運(yùn)料、回風(fēng)、行人任務(wù)。

圖1 81001工作面過上覆空巷示意圖

表1 工作面過巷情況表

2 工作面回采方法

2.1 工作面開采方法

放頂煤開采相對分層開采具有生產(chǎn)效率高、成本低、巷道掘進(jìn)量小、搬家次數(shù)少、對煤厚變化適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適合于煤厚為6～10 m、硬度小于3、地質(zhì)構(gòu)造簡單的緩傾斜煤層。81001工作面地質(zhì)條件符合放頂煤開采的要求，該工作面所在盤區(qū)均采用放頂煤開采方法，技術(shù)相對成熟且經(jīng)濟(jì)效益高，所以該工作面采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化一次采全高低位放頂煤采煤方法，采用全部垮落法處理采空區(qū)頂板，隨著工作面推進(jìn)，巷道逐漸縮短，巷道維護(hù)量減少，通風(fēng)容易，有利于回采工作面管理，其安全、高效、單產(chǎn)高、工人勞動強(qiáng)度低，可實(shí)現(xiàn)安全、高效回采等優(yōu)點(diǎn)，保證礦井產(chǎn)量。

2.2 過溜煤眼及上覆空巷的回采方法

在回采過程中遇到溜煤眼和上覆空巷時采取如下方法：

1) 過溜煤眼的開采方法。

回采期間距溜煤眼100 m時，提前將盤區(qū)溜煤眼10 m范圍內(nèi)砌碹體拱頂、直墻部分全部進(jìn)行加密支護(hù)，拱頂補(bǔ)打錨索并掛網(wǎng)。將盤區(qū)溜煤眼以d2 m小孔打開，眼口范圍鋪設(shè)臨時11#工字鋼梁；準(zhǔn)備d18.5 mm的鋼絲繩，與工字鋼梁使用繩卡捆綁固定，下吊至溜煤眼通道底板，通道口密排支設(shè)木柱、砌墻封閉盤區(qū)皮帶巷與溜煤眼通道，調(diào)整工作面皮帶，將溜煤眼填充滿。溜煤眼眼口范圍起底，使用30#工字鋼梁、11#工字鋼梁及24 K鋼軌鋪設(shè)在溜煤眼開口處，混凝土澆灌眼口，回采轉(zhuǎn)載、破碎機(jī)、端頭支架、變電站設(shè)備正常通過溜煤眼?；夭晒ぷ髅嫱ㄟ^溜煤眼后，將溜煤眼充填的原煤通過大巷溜煤嘴放至礦車內(nèi)運(yùn)走，溜煤眼內(nèi)原煤放至溜煤眼通道底齊平位置，啟封溜煤眼通道，距層底4 m高處眼壁打眼插梁施工假頂，假頂上部充填粉煤灰和馬麗散。

2) 過上覆空巷的開采方法。

當(dāng)回采工作面距空巷10 m位置時，逐步調(diào)整工作面頭支架高度，將采高控制到2.5 m；同時調(diào)整工作面頭尾進(jìn)尺，使工作面與空巷斜交。在空巷范圍內(nèi)U型棚下采用錨索配合鋼梁架設(shè)吊梁抬棚，鋼梁平行于巷道布置在巷道中心部位，嚴(yán)格控制采高，空巷前后10 m范圍內(nèi)不放頂煤；機(jī)組割完煤后，及時伸出伸縮梁，縮小端面距至最小控頂距；采取追機(jī)移架方式，縮小端面距，減小空頂時間；在保證工程質(zhì)量和安全的前提下加快工作面推進(jìn)速度。

3 實(shí)施效果

1) 該工作面設(shè)計(jì)服務(wù)年限為5.4個月，預(yù)計(jì)可采產(chǎn)量36萬t，通過采取該回采方法，實(shí)際生產(chǎn)6.5個月，生產(chǎn)原煤39萬t，確保完成了礦井全年的產(chǎn)量指標(biāo)，提高了煤炭資源回收率，延長了礦井服務(wù)年限。

2) 通過提前制定過溜煤眼和上覆空巷的開采方法，確保了開采速度，避免冒頂?shù)仁鹿剩龃罅嗽谶^溜煤眼和上覆空巷的開采安全系數(shù)，同時也豐富了盤區(qū)煤柱的回采經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié) 語

通過利用廢舊巷道改造盤區(qū)煤柱工作面運(yùn)輸順槽和回風(fēng)順槽，實(shí)現(xiàn)了廢舊巷道的二次利用，節(jié)約了開掘巷道的投入，降低了生產(chǎn)成本，通過在過溜煤眼、上覆空巷提前加強(qiáng)支護(hù)，采取調(diào)整工作面，與上覆空巷形成角度，追機(jī)移架，減小控頂距等方法，使得盤區(qū)煤柱工作面安全順利通過溜煤眼、多條上覆空巷，保證了工作面的安全高效回采，并達(dá)到增產(chǎn)、增效、保產(chǎn)的目的。面對礦井資源日近枯竭的局面，盤區(qū)煤柱工作面復(fù)雜條件下開采方法的使用與推廣可提高資源回收率，延長礦井服務(wù)年限。