复杂条件下煤柱工作面回采工艺研究

2016-12-01刘文越山西焦煤汾西矿业宜兴煤业山西晋中032000

山东工业技术 2016年18期

刘文越（山西焦煤汾西矿业宜兴煤业，山西晋中 032000）

复杂条件下煤柱工作面回采工艺研究

刘文越
（山西焦煤汾西矿业宜兴煤业，山西晋中 032000）

过去由于缺乏有效的方法，对于采煤困难的衰老煤矿采取直接废弃的方式，这对煤炭资源是一种极大的浪费。为提高煤炭资源的回收率，应当拓展回采工艺的应用领域。在实际情况中，煤柱工作面的地质条件相对复杂，本文通过具体案例，通过分析煤层岩石的结构，结合衰老煤矿的特点，对相关的回采工艺进行了研究。

煤柱工作面；复杂条件；回采工艺

煤柱工作面回采是延长衰老煤矿寿命，回收煤炭资源的一个有效手段。本文试图通过对一个具体事例的分析，，对复杂条件下煤柱工作面的回采工艺进行分析。

1　煤柱工作面问题

本案例为一以煤柱工作面为主的后期衰老型矿井。其地质条件十分复杂，主要在于断层较多，煤层的性质软硬间杂，且相互间差别较大。其工作面，无论是倾向，还是走向，都极不规则。这种条件复杂的煤矿在无回采工艺的时候，通常会由于其开采过于困难，而遭到废弃。当今煤炭资源呈现紧缺的趋势，因此应当采取回采工艺，最大限度利用煤矿资源。

（1）工作面的基本数据。本案例煤层厚度平均为6.0米，总厚度可达4.5～6.3米。走向最长处为218米，倾斜最长的为159米。是为本案例的简单情况。（2）顶底板岩石特点。本案例岩层直接顶、老顶和老底分别为三米厚的灰黑色泥性岩、三米八厚的灰黑色砂质泥岩和十米一厚的深灰色砂质泥岩，均含有少量云母与植物化石。（3）煤层构造。本案例煤层主要为亮煤，块状，颜色黑，并且具有一定的金属光泽，贝壳状断口，夹矸有三层，较不稳定。煤层底部是软媒，质地较为松散，大约厚度为0.7米。该煤层的平均倾角大概是10°左右，最大为20°。（4）开采方法及其程序。本案例拟采用的开采方法为无支护顶板煤炭自由垮落，用长柄耙子人力扒煤，溜子运煤，爆破落煤，并且沿底留顶后退式扩帮挑顶来进行本煤柱工作面的回采工作。

2　回采工艺的选择和巷道的设计

（1）回采工艺选择分析。在进行煤矿回采之前，首先要收集该煤矿过去的地质资料和采掘记录，并结合这些资料和记录，对矿井煤柱煤层的结构情况进行分析由于该煤矿工作面煤层较厚，有四米之厚，其布置方法只需以通常正常的工作布置方法即可，并根据其走向进行分层开采。同时进行如此啊分析：该煤层工作面具有不稳定斜长的特点，回收工艺易受到煤柱近边不规则的构造和不规则的形状的影响，采面内具有许多废巷，工作面穿过断层、废巷和其他采长变化较大的地段，因此应当采用全部垮落法，使用丌字型梁支柱和单体液压支柱，且进行爆破落煤等方法管理顶板。

（2）工作面巷道设计。煤柱回收应当尽最大限度回收煤炭，因此，在进行掘进时，工作面的上顺槽区域应当对煤柱边界进行保护，以沿露头保护为主。上顺槽和下顺槽都可以进行沿空掘巷，且下顺槽沿煤柱边界进行。回风方面可以联通回风大巷和上顺槽，运输和进风方面则使运输大巷和下顺槽进行联通。工作面出煤的向外运输路径依次为从下顺槽刮板输送机到联络巷装，再到大巷矿车。这与通常的途径不同，这是由于之前已经进行过采掘活动，采取煤仓基本受到破坏而无法使用的缘故。

3　回采技术探讨

（1）顶板控制技术。本案例煤柱工作面的特点在于老空老巷较多，回采工艺的工作面必须穿插其中，且集中压力的影响较为明显，因而顶板支护具有较大的难度，且容易发生破碎现象。如欲避免事故的发生，对采掘支护的质量管理就要特别加以强化。如采取丌字型梁支柱和单体液压支柱相互配合，进行支护。其具体的布置方式为齐梁直线柱形式。如二梁四柱，则其嘴角控顶距应当为2.4米；如三梁四柱，则其最大控顶距应当为3.6米。棚距可采用0.55米。其初撑力方面，顶分层要达到并超过九十千牛，底分层要达到并超过六十千牛，补液要及时。以四对也即把根丌字型梁支柱以一梁四柱的方式进行工作面刮板输送机的机头支护，长度为最大控顶距，也就是3.6米，并交替迈步进行。采面采空区要使用塑料网为挡矸，都要在煤壁十米以外超前替棚，并且超前支护走向抬棚和打点柱，是顶板支护效果达到最佳状态。

（2）工作面过废巷技术。在进行回采之前，应当以具体情况的基准，对全煤废巷进行崩落处理，对下部进行踏实处理，这样能使工作面的支护更加顺利方便地进行。对于工作面过于倾斜，甚至达至废巷的情况，应当对其有害有毒气体的情况和支护状况，及相关位置进行探明，可以采取斜切通过和前打探眼的方式，保证安全。要注意爆破炸药药量，并且依据其距废巷的远近，增减药量，一般离废巷越近，药量越少。在煤质松软地段，可采用手镐刷煤体，尽可能不适用炸药，可防止片帮。采煤是应当禁止空顶作业，挂梁禙顶要及时，并且设置临时的支护。如采煤地段空顶的高度已经超过了0.2米，就应当使用井字型绞架。在支柱的设置过程中，要想防止支柱下沉，就要在支柱下沿着工作面倾斜的方向，进行底梁的铺设，并且可以通过为支柱包裹铁柱垫来使支柱的初撑力得到保障。

（3）工作面调斜技术。首先需要根据煤柱工作面的具体情况选择适合的调斜方法，以便得到准确的调斜值。接着根据倾角计算支柱在每进行一次调斜之后的支护参数。然后根据每次调斜进度，对大眼方法进行调整，眼深、药量、位置和数量等参数对煤壁都会造成影响，要避免片帮。最后要有专人为支柱补液，以保证其初撑力，对于特殊地段，要用木垛等对支护进行加强。

4　经济价值分析

（1）社会效益。煤柱工作面回采工艺可延长矿井的寿命，最大限度回收煤炭资源，双运输机的铺设缩小了人工扒煤宽度，可增加生产的安全性，减少工人的劳动强度。（2）经济效益。回采工艺在本案例的应用过程中，使材料、人力都大大节约。（3）应用价值。通过本研究，在对衰老煤矿的分析研究的基础上，扩大了回采工艺的应用范围，并具有良好的支护效果。