浅析综采工作面回采工艺研究

2018-09-06梁飞

山西化工 2018年4期

梁飞

(汾西矿业两渡煤业，山西灵石 031302)

引言

21012工作面采用的沿空留巷无煤柱开采技术，主要是随工作面回采推进，利用巷旁充填等手段，沿采空区边缘维护保留原回采巷道，从而取消护巷煤柱，作为下区段工作面沿空回采巷道使用。然而，由于充填岩柱及巷道稳定性控制问题难以解决，随着工作面推进，留巷围岩变形严重，导致巷道返修频繁，致使造价高昂；加之沿空留巷的支护及施工工艺复杂，部分工作要在不受保护的采空区作业，工人劳动强度高，安全程度低；此外，留巷施工工艺无法进行平行作业，严重限制推采速度，不能实现高效回采，因此，留巷的支护与维护成了制约工作面安全高效开采的最大瓶颈。

1 工作面概况

21012工作面位于两渡煤业二采区集中大巷西南方向，东北部为三条集中大巷，其材料巷西面为F3断层，运输巷东面为21013工作面，切眼外侧为和家山保安煤柱边界。工作面标高为：550 m～518 m，地面标高为：850 m～950 m,煤层盖山厚度在435 m～421 m。本工作面开采煤层为石炭系太原组10#煤。10#煤层以亮煤及半亮煤为主，暗煤次之，层状结构，硬度大，属中强度煤层，该煤层稳定，煤层总厚度为3.49 m～3.79 m，平均厚度3.64 m，倾角3°～12°，平均倾角7°～8°，容重1.45 t/m3,属于中灰高硫瘦煤。工作面走向长699 m，倾斜长178 m，可采储量为53万t， 10#煤煤尘有爆炸性，且具有自燃性，煤层自燃发火期为52 d。掘进期间工作面相对涌出量为1.55 m3/t，绝对瓦斯涌出量为3.52 m3/min。

2 留巷存在的问题

工作面留巷内矿压显现明显，局部地段巷道变形严重，顶板破碎离层，顶底板移近量最大为1.2 m，造成单体支柱、π梁不同程度损坏。

21012留巷原为21012运巷，巷道受掘进、采动两次影响，顶板压力显现明显，且由于留巷采用高水速凝充填技术进行巷旁充填，采空区顶板跨落后，巷道上方顶板呈悬臂梁状态，相当一部分岩石的重量压在巷道充填体，导致巷道充填体支承压力增大，应力由两帮传至底板，底板为敞开未支护状态，从而造成留巷底鼓严重。

3 工作面回采工艺方案对比

3.1 方案提出

方案一：21012工作面继续使用Y型通风沿空留巷技术，工作面回采工艺为割煤→移架→推溜→端头支护→清理工作面浮煤→超前支护及巷道的回收→支设柔模并充填高水速凝材料。

方案二：将21012留巷密闭，21012工作面采用一进一回U型通风，工作面回采工艺为割煤→移架→推溜→端头支护→清理工作面浮煤→超前支护及巷道的回收。

3.2 方案对比

3.2.1 技术对比

方案一中要继续采用Y型通风技术，势必要对留巷加强管理，一方面要加强留巷支护强度，另一方面要组织专用队组进行拉底维护，耗费大量人力、物力、财力。同时工作面在工艺上多一道巷旁充填，增加了工作面的循环时间，降低了工作面的生产效率，但是减少了21014工作面的巷道掘进工程量，21014工作面可利用21012留巷进行生产。

而方案二使用U型通风技术，需要在21014工作面回采前重新施工一条巷道，增加了巷道掘进工程量，但是却在回采工艺上更加简单并减少了人员投入，不需要安排专用队组进行拉底维护。

3.2.2 安全对比

方案一中由于留巷的存在，底鼓严重，局部地段巷道支护已经失效，在补强支护及拉底维护中对人员造成一定威胁，维护困难大，危险系数大。方案二则是将危险系数大的留巷进行密闭，将工作面调整为U型通风，生产工艺简单，安全系数高。

3.2.3 经济对比

1) 方案一的费用增加了拉底维护、充填工艺两部分费用(巷道剩余长度为1 400 m)。

充填费用罗列如下。支护材料费用，包括钢筋网片、对拉锚杆、螺纹钢锚杆、菱形金属网、W钢带、锚固剂、托梁、托盘、充填包、高水速凝充填料，见表1。

留巷支护材料费用为6 385.35×1 400=893.9万元，人工费用为1 495×1 400=209.3万元。

拉底维护费用为1 854×1 400=468.8万元。

2) 方案二的费用增加了一条巷道(长度1 800 m)的掘进，根据测算，掘进一条半煤岩巷费用为5 835×1 800=1 050.3万元。

方案二比方案一可节省费用312.4万元。