采煤方法选择及回采工艺探讨

王淑军

（山西阳城阳泰集团 伏岩煤业有限公司，山西 阳城 048105）

1 矿井概况

山西宁武大运华盛老窑沟煤业有限公司，以宁武能源投资有限责任公司为主体，依托宁武县大运华盛煤矿老窑沟井田扩井田范围，兼并宁武周家沟煤业有限公司。整合后批准开采5号煤层，生产规模0.60 Mt/a，井田面积5.124 8 km2。

2 采煤方法的选择分析

1)5号煤层赋存及开采条件：①5号煤层位于太原组下段，厚度5.91～17.94 m、平均10.66 m，含1～5层夹矸，结构简单-复杂，全区稳定可采。②煤层倾角4°～29°，属缓倾斜-倾斜煤层。③顶板为砂质泥岩、泥岩；底板为泥岩、砂质泥岩。④矿井为低瓦斯矿井。自燃倾向Ⅱ类，属自燃煤层，煤尘有爆炸危险性。⑤井田地层倾角变化大，断层发育，井田构造总体为中等，水文地质条件为中等。

2）根据煤层特征，结合国内技术，有分层开采和放顶煤一次采全高两种采煤方法。‘分层开采’适应范围较大,但因掘进工作量大、分层间使用金属网假顶,而使矿井生产吨煤成本加大,影响企业综合效益；故不做为首选方法,只在煤层赋存条件不宜放顶煤开采时考虑使用。

3） ‘放顶煤开采’关键在于顶煤的可放性,其由煤层赋存条件、力学性质、裂隙 (节理)发育状况、夹矸特征、顶底板性质等因素综合确定。①煤层厚度：一次采全高以5.00～10.00 m为宜，最大不超过12.00 m。该矿5号煤层厚度5.91～15.20 m、平均13.61 m。根据国内经验，采用一次采全高放顶煤法的效果良好。②煤层倾角：该井田总体为单斜构造，煤层倾角在8°～29°之间。西部倾角较小（小于15°），东部倾角较大（最高达29°），该矿首采区煤层倾角小于15°，符合一次采全高放顶煤开采条件。③煤层赋存深度：该井田5号煤层埋藏深度均大于100 m，符合放顶煤开采条件。④煤层硬度和节理:5号煤层坚固性系数f=1.5～2,在f≤3的放顶煤开采范围之内。⑤自燃倾向性:5号煤层吸氧量0.66 cm3/g，自燃等级Ⅱ级，属自燃煤层。⑥顶底板岩性:5号煤层顶板为砂质泥岩、泥岩；底板为泥岩、砂质泥岩。

4）根据矿井开拓部署，结合生产管理水平,推荐5号煤层采用走向长壁综合机械化放顶煤一次采全高采煤方法,全部垮落法管理顶板。①该矿副斜井净宽3.4 m，倾角24°40′，为单钩串车提升，升降的最大件重量不宜超过8 t，否则所选用的绞车过大。因受副斜井井口场地的限制 (井口前方约30 m处为山地)安装非常困难，电机功率也非常大，运行起来也不经济，因此选用ZF8500/22/42型液压支架（下放时解体，下井后在硐室组装）。采高范围2.2～4.2 m，从安全生产管理考虑，确定采高3.5 m,最大放顶煤高度10.5 m。②5号煤层厚5.91～17.94 m、平均10.66 m，井田南部煤厚达到16 m,首采下山北部区域的厚度均小于14 m，采高3.5 m，放顶煤高度7.16 m，采放比1∶2.1。符合《煤矿安全规程》之采放比不大于1∶3规定。③该矿原为走向长壁式分层开采，矿井投产第一次采用放顶煤开采时，必须考虑顶板、煤层、瓦斯、自燃发火、水文地质、煤尘爆炸性、冲击地压等地质特征和灾害危险性。放顶煤开采时，要求进行采空区瓦斯抽放、黄泥灌浆防火、煤层注水防尘、安排专人负责用探水钻探水、液压支架达到规定阻力等相应工作。

3 回采工艺及相关事项

1） 工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤，全部垮落法管理顶板，循环进度0.6 m，首采开采下山北部井田时，确定工作面采高3.5 m，放顶煤最大高度10.5 m。①放顶煤工作面回采之初，为了防止老顶突然来压造成威胁，开始只进行回采而不放顶煤，待工作面推进一段距离后再开始工作面全长第一次放煤，称为初次放煤距离。为了缩短初次放煤距离、提高顶煤采出率，将初次放煤距离定为5 m，即支架全部前移出开切眼口开始放煤、其放煤循环步距为0.6 m。②工作面邻近停采线，即将结束回采前的一段时间的采煤称为末采，末采也有是否放煤的问题；根据采煤面的具体条件，尽量缩短末采停止放煤的距离，将末采停止放煤的距离定为12 m。③放煤方式：工作面放煤方式有单轮顺序放煤、多轮顺序放煤和单轮间隔放煤以及多轮间隔放煤方式，鉴于单轮顺序放煤和多轮顺序及多轮间隔放煤方式都存在顶煤损失量大，混矸多的缺点，因此采用单轮间隔放煤方式。

2）工作面的回采方向及超前关系：501采区的工作面布置在采区内采用后退式，回采工作面采用后退式开采。工作面的长度及年推进度：根据《煤炭工业矿井设计规范》,并考虑地方煤矿管理水平，确定工作面长度120 m，采用“四六”工作制，每日4班（三个班生产，1个班检修），每班工作时间6 h。按80%的正规循环率，5号煤层年推进度475 m。回采率：据《煤炭工业矿井设计规范》，5号煤层采区回采率75%。

4 结束语

综上所述，该矿5号煤层采用走向长壁综合机械化放顶煤一次采全高采煤方法,全部垮落法管理顶板。501采区的工作面布置在采区内采用后退式，回采工作面采用后退式开采，采用单轮间隔放煤方式。5号煤层年推进度475 m，采区回采率75%。