转变设计理念 提高采区回采率

苗攀登 王云鹏 杨楠

(河南能源义煤公司华兴矿业,河南三门峡 472441)

转变设计理念 提高采区回采率

苗攀登 王云鹏 杨楠

(河南能源义煤公司华兴矿业,河南三门峡 472441)

本文就华兴公司14120工作面设计时,转变设计理念,坚持煤厚大于1.2m可采的原则,使工作面走向长度与原设计相比增加530m,倾向长度增加145m,减少资源丢失49.7万吨这一事实加以总结,对类似地质条件下的工作面设计和资源回收,具有重要的参考价值和指导意义。

设计理念 转变 工作面布置 可采储量 资源回收

华兴矿业公司位于河南省渑池县境内,行政隶属渑池县陈村乡,为义马煤业集团西部矿区之一,所采煤层为二叠系山西组二1煤层,煤层倾角12—18°,平均厚度2.38m,结构简单,煤层厚度变化大,厚煤带、薄煤层、无煤带等变化无明显规律,整个井田施工钻孔111个,其中不可采见煤点9个,无煤孔14个,煤层厚度0—9.1m,两极值相差较大;二1煤在井田范围内属一中厚煤层,稳定性属不稳定偏极不稳定型。

1 14120工作面概况

1.1 工作面相对位置

14120工作面位于一四采区皮带下山西翼中上部,上邻14100工作面采空区、F21断层保护煤柱(30m);下临14160工作面采空区;东临一四采区皮带下山保护煤柱(30m);西邻采区边界煤柱(30m),和二七采区27030工作面采空区相对应。

1.2 工作面范围内钻孔情况

本工作面范围内共有四个钻孔,分别是:补-4孔,二1煤厚2.49m;24-4孔,二1煤厚3.53m;23-6孔,二1煤厚1.32m;M-4孔,二1煤厚1.12m。

1.3 煤层顶、底板情况

该工作面顶板为灰白色中厚层状云母石英砂岩,俗名“大占砂岩”,成份以石英为主,长石次之。具波状层理和斜层理,层面上具有丰富的白云母片。泥质胶结,局部含黑色泥岩团块和黄铁矿结核。上部和下部夹薄层泥岩或粉砂质泥岩。

工作面底板为灰—灰黑色泥岩,夹薄层细、中粒沙岩,含较多黄铁矿结核及植物化石。

1.4 水文及地质构造

该工作面设计范围内钻孔封闭良好,区内无小窑、老空及积水巷道,工作面上部为14100采空区,主要补给水源为顶板砂岩裂隙水。据已回采的14100工作面及14090工作面资料分析,涌水量不会太大,工作面水文地质条件简单,

根据本区钻孔资料,该工作面地质构造简单,未发现落差较大的断层,由于控制程度较低,工作面内可能隐藏有小断层,总体为单斜构造,走向60°～70°,顶板褶曲宽缓,沿走向方向煤层底板有一定起伏,局部可能会有小褶曲。

2 14120工作面原设计方案

2.1 设计依据

14100工作面(走向长300m,倾向长80m)掘进及回采期间所揭露的煤层情况以及薄煤带情况(无煤或薄煤1m-1.2m),工作面范围内钻孔情况(补-4孔、23-6孔、M-4孔)等。

2.2 14120工作面设计说明

14120工作面原设计走向长300m,倾向长70～155m,面积38000m2。地表位于寺沟村一带,地形复杂,沟谷发育,地面有零星住户,无大的建筑物及水体,地面标高+870～+635m,可采储量16.1万吨。服务年限6个月。

14120工作面上巷开口位于一四采区皮带下山内14100工作面下巷向下70m处,开口后以248°(真方向)向前掘进110m,穿越薄煤带后开始以292°(真方向)斜向上掘进,掘进97m(与14100下巷留设20m煤柱)再以248°(真方向)向前掘进至设计位置。

14120工作面下巷开口处位于一四采区皮带下山内第四联络巷对面,开口后以248°(真方向)向前掘进至设计位置。

3 转变设计理念使14120工作面新的设计方案更趋科学、经济

针对我矿井煤层赋存情况,回采工作面的巷道布置坚持“走直不走平”,上、下巷除留设采区间煤柱外要掘进至采区边界,并确定煤厚等于大于1.2m必须进行回采的新理念。

3.1 14120工作面设计方案变更

围绕这一指导思想,决定对14120工作面原设计进行修改。根据14100工作面(1990年已回采)下巷所揭露的煤层情况,下巷正头煤厚1.25m(当时视为不可采煤层),且23-6孔煤厚1.32m。由于钻孔控制半径约为50m～100m(我公司历年经验), 且该孔在14120工作面原设计上巷西43m处,因此,判断14120上巷300m处向西肯定有煤(煤厚至少1.3m),须继续向前掘进,直至27030工作面采空区(留设40m煤柱)。在上巷掘进过程中,在距开口位置270m处、580m处分别遇到薄煤带,走向分别为130m、120m,煤厚0.2m～1m,按照新理念继续向前掘进,坚信穿过薄煤带后煤层肯定会变厚,几经波折、终见曙光,终使工作面总长度达到945m,其中上巷煤厚平均2.4m,最厚达到3.0m。

在设计过程中,为减少煤柱损失,增加采区回采率,结合我矿井煤层赋存特点,决定将14120工作面与14140工作面合并为一个工作面,原14120下巷作为工作面回采期间的运输巷、进风巷;新下巷采用沿空掘巷布置,与14160工作面上巷留设3m煤柱,共减少煤柱损失10.1万吨。

3.2 14120工作面新设计方案说明

变更设计后,工作面走向长度平均830m,倾向长度平均260m,回采面积215800m2,该工作面于09年12月中旬贯通。为多回收27030工作面上部受小窑积水威胁的煤炭资源,利用地面、井下瞬变电磁及物探手段,配合直流电法,边探边掘,在工作面左上方又送出一走向长度105m,倾向长度65～85m的副工作面,储量3.73万吨。

3.3 储量计算

根据薄煤带情况划分为三个区域进行分别计算,共计储量80.3万吨。

4 方案比较

通过提升设计理念,积极使用无煤柱掘巷技术,工作面走向长度增加了530m,倾向长度增加了145m;且与原设计相比,将两个工作面合并为一个工作面进行回采,减少了40m煤柱损失,共计储量10.1万吨。相比原设计,共计增加储量49.7万吨,使工作面服务年限延长了18个月,缓解了我矿接替紧张的局面。

5 结语

工作面设计时,应根据煤层赋存情况,放弃以前的旧观念,牢固树立薄煤层可采的思想,通过运用沿空掘巷、无煤柱护巷技术、直流电法、瞬变电磁等技术,合理开发利用资源,最大限度的提高资源回收率,延长工作面服务年限。陕渑煤田煤层赋存情况不稳定,呈鸡窝状,薄煤带分布无规律,在设计时要充分考虑各种因素,巷道掘进期间遇薄煤带,可采用物探技术或钻探技术分析薄煤带长度,回采期间应视薄煤层赋存情况进行合理改造,最大限度地回收煤炭资源。

苗攀登(1983—),男,河南商水县人,助理工程师,2006年7月毕业于平顶山工业职业技术学院采矿工程专业,现任河南能源华兴矿业公司生产技术部副部长。