不规则煤层分布工作面沿空留巷回采技术探讨

王云鹏

(河南能源义煤公司华兴矿业,河南三门峡 472441)

不规则煤层分布工作面沿空留巷回采技术探讨

王云鹏

(河南能源义煤公司华兴矿业,河南三门峡 472441)

河南能源义煤公司华兴矿业采用沿空留巷回采技术,将15130工作面不规则含煤带划分成全煤段和渣段,成功的进行了回采。本文介绍了沿空留巷采煤工艺、采取的安全技术措施及取得的技术经济效果。

不规则煤层分布 沿空留巷 探讨

河南能源义煤公司华兴矿业为了提高煤炭采出率,降低吨煤成本,提高煤炭质量,经过长期的采煤方法探索与改革,先后进行了工作面摩擦支柱向单体液压支柱的变革,工作面留设煤柱开采到无煤柱开采的转变,并针对煤层分布不均工作面成功地采用沿空留巷进行回采,该方法为提高煤炭质量和不规则煤层的采出率探索出了一条较为安全、经济的途径。

1 15130工作面概况

15130工作面为15采区东部一炮采工作面。机、风巷沿煤层底板布设,走向长650m,倾斜长135m,平均煤厚2.7m,煤层倾角12～16°,煤层赋存较稳定,地质储量28.4万t。顶板伪顶为砂质泥岩,泥岩不易支护,随采随落;老顶,俗称“大占砂岩”,岩性为灰白色中厚层状中一粗粒长石石英砂岩,由长石、石英及少量岩屑组成,层面富含白云母片,分选中等,硅质或钙质胶结,具大型交错层理,工作面附近钻孔显示厚度13.85～26.24m,平均约21m,为煤层平均厚度的7倍以上,属一级顶板。顶板厚度大,比较坚硬,裂隙不发育,回采时不易发生冒顶事故。

由于地质条件限制及其它因素,回采后期15130工作面煤层厚度不均衡,如何安全合理地完成15130工作面的后期回采是一大难题。经过公司相关技术、地测部门的现场研究分析,最终决定采用沿空留巷回采技术:将工作面煤厚不均衡区域划分成上、下 2 个区段,下部区段为全煤回采区段,上部区段为渣段。下部区段回采、收作时均采用沿空留巷方式,工作面撺梁放顶后,辅助平巷(即沿空留巷段)留下来作为回风、行人、运料巷使用。

2 沿空留巷分区采煤工艺及安全技术措施

2.1 工艺过程

该工作面采用走向长壁后退式采煤法,沿煤层底板进行回采,采高2.0m。工作面使用DW22/30--100型单体液压支柱,2.4mπ型钢梁,一米四棚、两梁五柱支护,齐梁直线支护,排距1.2m,支柱打成直线,偏差不超过±100mm,迎山角2°～4°,并用防倒绳连成一体。柱距0.25m,柱距不超过±50mm。塑编网(2.0m×1.5m)、背木棍、荆笆、背板作为辅助支护材料。工作面采用全部垮落法处理老塘顶板,随撺随放,即撺梁1.2m,放顶1.2m,切顶线特殊支护为单排戗柱;沿空留巷处(辅助平巷)沿走向进行超前支护,始终保持超前煤壁3-5m,采用2.4mπ型钢梁配合单体柱进行支护,一梁两柱,一米四棚,巷高不低于1.8m,并在沿空留巷上、下帮打设双抬棚加强支护、一梁三柱。

图2 工作面沿空留巷段支护

2.2 安全技术措施

沿空留巷除担负着工作面回风外,还担负着行人、运料,必须保证有足够的断面,沿空留巷受采动影响压力集中,是维护该工作面安全的重点,各项安全技术指标必须达到规程要求。具体做法如下:首先缩短工作面下部溜子长度,并对上下端头、沿空留巷开口位置以上所有支架进行整修、加固和二次补液,确保支架质量合格,一米四棚,两梁五柱,支柱迎山有力,初撑力不小于90kN,严禁支架出现扭斜推磨,缺梁少柱及失效柱,顶网要连接牢固。在沿空留巷期间,要经常对沿空留巷以上切眼段支架进行检查,发现问题及时处理。回柱放顶后必须在辅助平巷下方根据顶板跨落情况打设木垛或密集支柱加强支护,随着工作面推进木垛或密集支柱要连成一排。回采时,辅助平巷以下5m范围内采用手镐落煤,如煤质较硬时,可放底眼松动性小炮,每眼装药量不超过1个药卷。工作面的出口必须保障畅通无阻,沿空留巷上帮刷齐,片帮冒顶处用荆芭背实;支柱配穿柱鞋,防止柱子钻底。工作面及沿空留巷支护方式见图2所示。

2.3 沿空留巷矿压显现特征

回采过程中通过矿压观测,沿空留巷在距工作面煤墙后方0～20m为矿压显现升高区,压力显现峰值在巷道距工作面10～20m处,该处顶板下沉量大,片帮严重。观测发现周期来压时,支柱承载大,柱子钻底严重。沿空留巷靠近煤壁第一排支柱钻底40mm,第二排支柱钻底80mm,第三排支柱钻底150mm,第四排支柱钻底190mm,顶底板最大移近速度为12mm/d;工作面50m以外,顶板下沉趋向稳定。巷道的顶板下沉量主要发生在工作面后方0～20m范围内。采动趋向稳定期内顶板下沉速度为14mm/d。

3 技术经济效果分析

采用沿空留巷回采方法的成功应用,解决了回采大块段煤层分布不规则工作面这一技术难题。减少了工作面回采渣段的长度,降低了劳动强度,减少雷管炸药等火工品的消耗,提高工作面煤炭质量,在提高煤炭资源回收率的同时,也取得了显著的技术效果和经济效益。

4 结语

(1)该工艺可提高煤炭资源采出率,增加煤炭可采储量,而且为工作面煤炭质量的提高,探索出了一条可行的路子。(2)技术上合理,安全上可靠。沿空留巷回采,采用单体液压支柱支护,外加特殊支护木垛、戗棚等完全可以满足技术要求。(3)经济效益和社会效益显著。该工艺成功采用大大提高了煤层分布不均工作面回采的安全系数和煤炭采出率,提高煤炭质量,降低吨煤投资成本。(4)为类似矿井的采煤工艺改革提供了技术指导和理论依据。(5)地质构造带易造成应力集中,沿空留巷应尽量避开构造应力带;沿空留巷压力大,维护困难,保留时间不宜过长。