灵活应用“树枝状”采煤法延长矿井服务年限

2013-08-22江日生

资源节约与环保 2013年5期

关键词：煤量上山斜坡

江日生

（福建省永安煤业公司加福煤矿福建三明 366019）

灵活应用“树枝状”采煤法延长矿井服务年限

江日生

（福建省永安煤业公司加福煤矿福建三明 366019）

本文指出“树枝状采煤法”在极薄煤层特殊块段开采中的灵活应用，为衰老矿井增加表外煤量延长矿井服务年限起到积极的作用；全文着重分析了“树枝状采煤法”在多种特殊块段布置回采巷道的具体做法及其注意事项，揭示了灵活应用“树枝状”采煤法对延长矿井服务年限的重要意义。

灵活应用；树枝状采煤法

0 引言

自2001年起，由于“树枝状”采煤法在极薄煤层开采中得到应用和推广，复采矿井加福矿在社会经济大潮中迎来了十二年的生机。随着开采的进一步深入，加福矿的表内储量急剧减少，再次显现出衰老的迹象。为缓解生产接替紧张的局面，必须在构造带、断层带、边角块段等特殊块段开发表外储量，延长矿井服务年限，同时也对“树枝状”采煤法的灵活应用提出了新的挑战。

“树枝状”采煤法的灵活应用增加矿井表外储量，对复采矿井加福矿来说具有重要的意义。按传统的“树枝状”采煤法布置回采巷道，其做法是在运巷每隔40至60米（构造简单取大值，复杂取小值）沿正倾向掘一回采上山，作为“树干”，而后拉南北分斜坡作为“树枝”至压薄带或回采边界后退采。

特殊块段的回采，准备巷道掘进过程中应组织技术力量，对巷道揭露的地质情况进行有效的跟踪监控，巷道掘进至采区边界后，对回采块段地质构造进行全面分析，结合巷道揭露的构造情况对采煤方法进行合理选择，灵活应用“树枝状”采煤法，合理布置回采巷道。具体做法及注意事项如下：

1 遇走向背向斜构造，“树枝状”采煤法回采巷道的布置

1.1 走向背向斜构造“树枝状”采煤法回采巷道布置的误区

按上述传统方法布置回采巷道会造成两种不良结果，一是当“树干”掘切在背向斜的两翼时，只能采出单翼向上的煤层而所在翼下插的煤层及另一翼的煤层就很难采出；二是当“树干”布置在背斜轴时只能采出轴部的煤层而两翼的煤层基本上无法采出，如此一来就造成了煤量的丢失，给生产接替带来被动的局面。因此，必须采取一种合理的回采巷道布置方法将“树枝状”采煤法灵活地应用在走向背向斜构造极薄煤层的开采中。

1.2 走向背向斜构造回采巷道布置的基本原则

多年的井下生产实践表明，采煤工作面遇走向背向斜构造时，不能一味的生搬硬套“树枝状”采煤方法布置回采巷道，而应根据现场实际加以灵活应用，首先将“树干”布置在向斜轴部，再将“树枝”往向斜轴两翼伸展，完成对两翼煤量的采出，如遇单一的背斜构造时则将“树干”布置在两翼的底部，“树枝”向上伸展实现单翼开采，以期尽可能多地采出煤量，提高煤炭资源回收率。回采范围赋存煤量少时，采取全煤眼布置回采巷道降低生产成本。

1.3 走向背向斜构造“树枝状”采煤法回采巷道的布置实例

以加福矿230C6S采面为例：“230C6S采面下运巷跟煤掘进揭露33线北91米至33线以北56米走向长35米区间存在一走向背向斜构造，该块段煤层节理发育，平均煤厚0.4米，向斜轴部弦长2米，两翼下部伸展舒缓上部收窄，煤层平均倾角32度，两翼走向坡度18度，单翼长25米，回采范围+230水平～+260水平。布置回采巷道时充分考虑到背向斜构造的特点，将“树干”以掘进破眼的方式，沿向斜轴掘切一条长约40米切眼作为回采上山，切眼要求装车口往上10米眼宽2米，再往上眼宽1.8米，眼高1.4米的切眼，切眼跟煤施工破底板留顶板，掘切眼时必须沿切眼中柱钉设挡煤板将行人和溜煤分开防止煤矸伤人。回采上山掘切到位后按“树枝状”采煤法的相关要求，从切眼迎头往下分别在“树干”两侧开采煤眼，朝两翼布置“树枝”（分斜坡眼）到煤层压薄不可采或背斜轴时往上顶直眼形成采面后退采，分斜坡要求眼宽3.5米，采用四排柱戴帽点柱支护，拉分斜坡眼时必须注意同向分斜坡间距控制在15至20米，异向分斜坡开口位置错开5到8米严禁对开。以上回采巷道布置充分结合井下采煤工作面的实际，巧妙地结合背向斜构造的特点，通过对“树枝状”采煤法的灵活应用有效地采出了该背向斜构造块段赋存的煤量，共采出煤量1030吨。”（走向背向斜构造回采巷道布置见附图一）

2 遇倾向褶曲构造，“树枝状”采煤法回采巷道的布置

煤层赋存条件正常时（煤层为单斜构造，倾角25度到35度之间，顶底板完好），“树枝状”采煤法的“树干”沿正倾向破底板留顶板跟煤掘切。遇倾向褶曲构造时如按上述方法布置回采上山，回采上山一段穿煤一段穿煤层顶板一段穿煤层底板，如此一来跟煤缺失不具备连续性布置分斜坡有较大的难度不说且煤层顶板将受到较大程度的破坏，支护困难不利于采场顶板管理，那样布置回采巷道不但不能有效地采出煤炭资源还会给生产带来安全威胁。遇走向褶曲构造，巷道方位的控制是前提，回采上山的布置是关键，分斜坡的布置是辅助，应根据煤层的赋存情况，褶曲构造的大小从以下几方面着手合理布置回采巷道。

2.1 遇倾向褶曲构造时应及时做好巷道施工方案的调整

为避免无效进尺的产生薄煤层开采在运巷跟煤掘进过程中每隔一段距离必须沿倾向上施工切眼及时探明倾向上的煤层赋存情况，为下一步的采掘工作提供技术指导。如果倾向上的切眼揭露煤层存在倾向褶曲构造，则应及时调整巷道施工方位，将巷道迎头往底板方向靠以揭露褶曲构造中煤层的褶曲底部所在，跟煤运巷揭露出倾向上褶曲构造煤层底端位置后应拉抬跟煤高度将煤线的最低高度（即煤层褶曲底部高度）控制在轨道面往上1.3米至1.5米之间，为后期布置回采巷道确保有足够的装车高度提供先决条件。

2.2 遇倾向褶曲构造时“树枝状”采煤法回采上山的布设

布置回采巷道回采上山（“树干”）时，必须将“树干”布在煤层的底板上，小眼开口位置为运巷煤线的最低位置，采用风钻破底板留顶板的方式沿正倾向施工掘进（切眼坡度大时采用伪斜施工切眼坡度控制在30度左右）。掘进切眼要求刚好穿过褶曲构造煤层的最底端但又不破坏煤层顶板，其余非跟煤段则沿底板掘进，非跟煤段的切眼煤层的底板则成了切眼的顶板，该顶板是一个穹隆状的岩块必须加强小眼顶板管理，确保足够的支撑强度否则有垮落的危险。走向上褶曲构造的“树干”切眼在掘切过程中必须加强支护管理，支护方式要求顶板岩性好且完整时，跟煤段切眼采用戴帽点柱支护，顶板变差时（顶板不完整、节理发育、裂隙、破碎等）必须采用架棚支护，非跟煤段切眼煤层底板遭破坏后形成的危矸必须及时撬干净，穹隆顶必须采用大材径材料并采取架棚支护，顶邦过实背紧，防止掉顶事故的发生。（回采上山的布置见附图二）

2.3 遇倾向褶曲构造时“树枝状”采煤法分斜坡的布设

采煤工作面回采上山布到位以后，在回采上山的每个见煤点以全煤眼的方式分别往南北方向拉分斜坡，回采上山跟煤长度较长的情况下南北分斜坡开口位置必须错开3-5米的间距，不能对开，如受条件限制回采上山见煤点跟煤长度不足，切实需对开的话必须缩小分斜坡的开口断面以减小分斜坡开口后开口位置空顶面积过大，从而降低上覆岩层对开口处顶板的压力，便于顶板的支撑维护与管理。分斜坡开口后应视褶曲轴向坡度情况合理布置分斜坡施工方位，如褶曲轴上有坡度的情况下，将分斜坡布置在底轴部推进到压薄不可采处后往东西向（倾向上）顶直眼至褶曲顶轴后退采，底轴坡度平时要做好助推工作，如底轴坡度太平确实无法助推时可考虑将分斜坡往东西方向（倾向上）伪斜延伸至褶曲顶轴后退采，此法布置分斜坡可增加溜煤坡度，降低工人劳动强度，但会造成一定煤量的损失。（分斜坡的布置见附图三）

3 断层边找煤时，“树枝状”回采巷道的布置

受地质运动的作用，一块完整连续的岩（煤）层受挤压、扭曲、剪切后发生断裂、错位就形成了断层，断层带的特殊性使得煤炭赋存较为复杂，断层带的煤层储量可靠性较差，其煤量一般不计入表内。在断层边找煤，采区内区段运巷揭露断层后，应沿着断层面布置回采主干，掘切回采主干时应尽可能保护好顶板，做好特殊支护工作，如采用大材径木支架架棚支护，顶邦危矸撬干净并用半圆木或厚板皮过实背紧，支架及时跟到迎头，回采主干见煤后跟煤掘进。主干眼掘到位后按“树枝状”采煤法相关规定布置分斜坡到煤层压薄等不可采块段后退采，断层带附近易伴生小构造，可能存在小范围的孤顶，回采过程中必须加强敲邦问顶把危顶放掉，对有裂隙面积较大的老顶应采用丛柱、木垛、密集等特殊支护方式，强化采场顶板管理。

4 边角块段找煤，“树枝状”回采巷道的布置

边角块段煤层（采区边界煤、三角煤柱、地质构造复杂可采性差块段）赋存煤量较小走向上和倾向上连续性也较差，采用“树枝状”采煤法回采边角块段煤层时，为避免产生无效进尺原则上不安排掘进工程量，一般采用采煤小眼施工回采上山，而后施工分斜坡至遇煤压薄则沿着煤厚的方向拉回采眼像树枝一样伸展到切实无法拉进后尽可能多地采出煤量。