盘区煤柱工作面复杂条件下开采方法

李嘉裕

(晋能控股煤业集团 煤峪口矿， 山西 大同 037041)

对于老矿或衰减矿井，所剩的煤炭资源大多是形状不规则、煤厚不稳定的边角煤，周围已采空，围岩应力复杂，开采难度大。随着煤炭技术的进步，边角煤开采技术飞速发展，为了增加煤炭资源回收率，延长矿井服务年限，许多矿井对边角煤进行了开采，取得了良好的效果[1-4]. 煤峪口矿具有90多年的开采历史，经过多次改扩建后，生产能力为1.5 Mt/a，侏罗纪可采储量仅剩100多万t. 该矿设计石炭系水平延深，预计可采储量4 897万t，设计生产能力2.4 Mt/a，服务年限14.6年。为保证衔接期产量，确保延伸期间矿井继续正常生产，对11-12#层410盘区煤柱进行回采。

1 工程概况

81001工作面位于11-12#层410盘区，位于煤峪口矿井田西部，工作面标高989.9～1 004 m，工作面四周均为采空区，围岩压力大，是典型的孤岛工作面，

工作面回采范围内地质条件复杂。8100工作面走向近似WS-NE，倾向SE，倾角1°～4°，平均2°. 煤层局部有一层0.10～0.30 m夹石，结构简单。煤体结构为原生煤，弱黏煤，半暗型，较硬。煤层物理抗压强度22.9 MPa，普氏硬度2.3，中等硬度。工作面区域内煤层厚度在6.15～7.5 m，平均6.5 m. 工作面回采期间在进风顺槽580 m处过一处溜煤眼，且在整个回采过程中通过多条上覆空巷，81001工作面过上覆空巷示意图见图1，工作面过巷情况见表1.

该回采工作面采用“一进两回”三巷布置。利用原盘区皮带巷作为运煤和进风顺槽；原盘区回风巷为回风顺槽，新掘一条巷道为运料和回风顺槽。

进风顺槽长度1 104 m，为机轨合一巷，巷道为拱形端面，采用U29五节棚支护，棚距1 000 mm，巷道断面4 500 mm×3 000 mm，工作面回采期间，提前回撤进风顺槽U29棚，并补打锚杆、锚索(工作面过空巷不回撤U29棚)，形成巷道断面为4 840 mm×3 200 mm,担负原煤运输、进风、行人任务。回风顺槽长度为700 m，与风井相通，断面为矩形断面，锚杆、锚索、吊梁、金属网联合支护，锚杆间排距为2 000 mm×900 mm，锚索间排距为2 000 mm×1 500 mm，巷道断面4 000 mm×3 200 mm. 采用锚杆护帮，规格d20 mm×2 000 mm，间、排距1 m,担负运料、回风、行人任务。

图1 81001工作面过上覆空巷示意图

表1 工作面过巷情况表

2 工作面回采方法

2.1 工作面开采方法

放顶煤开采相对分层开采具有生产效率高、成本低、巷道掘进量小、搬家次数少、对煤厚变化适应性强等优点，适合于煤厚为6～10 m、硬度小于3、地质构造简单的缓倾斜煤层。81001工作面地质条件符合放顶煤开采的要求，该工作面所在盘区均采用放顶煤开采方法，技术相对成熟且经济效益高，所以该工作面采用走向长壁后退式综合机械化一次采全高低位放顶煤采煤方法，采用全部垮落法处理采空区顶板，随着工作面推进，巷道逐渐缩短，巷道维护量减少，通风容易，有利于回采工作面管理，其安全、高效、单产高、工人劳动强度低，可实现安全、高效回采等优点，保证矿井产量。

2.2 过溜煤眼及上覆空巷的回采方法

在回采过程中遇到溜煤眼和上覆空巷时采取如下方法：

1) 过溜煤眼的开采方法。

回采期间距溜煤眼100 m时，提前将盘区溜煤眼10 m范围内砌碹体拱顶、直墙部分全部进行加密支护，拱顶补打锚索并挂网。将盘区溜煤眼以d2 m小孔打开，眼口范围铺设临时11#工字钢梁；准备d18.5 mm的钢丝绳，与工字钢梁使用绳卡捆绑固定，下吊至溜煤眼通道底板，通道口密排支设木柱、砌墙封闭盘区皮带巷与溜煤眼通道，调整工作面皮带，将溜煤眼填充满。溜煤眼眼口范围起底，使用30#工字钢梁、11#工字钢梁及24 K钢轨铺设在溜煤眼开口处，混凝土浇灌眼口，回采转载、破碎机、端头支架、变电站设备正常通过溜煤眼。回采工作面通过溜煤眼后，将溜煤眼充填的原煤通过大巷溜煤嘴放至矿车内运走，溜煤眼内原煤放至溜煤眼通道底齐平位置，启封溜煤眼通道，距层底4 m高处眼壁打眼插梁施工假顶，假顶上部充填粉煤灰和马丽散。

2) 过上覆空巷的开采方法。

当回采工作面距空巷10 m位置时，逐步调整工作面头支架高度，将采高控制到2.5 m；同时调整工作面头尾进尺，使工作面与空巷斜交。在空巷范围内U型棚下采用锚索配合钢梁架设吊梁抬棚，钢梁平行于巷道布置在巷道中心部位，严格控制采高，空巷前后10 m范围内不放顶煤；机组割完煤后，及时伸出伸缩梁，缩小端面距至最小控顶距；采取追机移架方式，缩小端面距，减小空顶时间；在保证工程质量和安全的前提下加快工作面推进速度。

3 实施效果

1) 该工作面设计服务年限为5.4个月，预计可采产量36万t，通过采取该回采方法，实际生产6.5个月，生产原煤39万t，确保完成了矿井全年的产量指标，提高了煤炭资源回收率，延长了矿井服务年限。

2) 通过提前制定过溜煤眼和上覆空巷的开采方法，确保了开采速度，避免冒顶等事故，增大了在过溜煤眼和上覆空巷的开采安全系数，同时也丰富了盘区煤柱的回采经验。

4 结 语

通过利用废旧巷道改造盘区煤柱工作面运输顺槽和回风顺槽，实现了废旧巷道的二次利用，节约了开掘巷道的投入，降低了生产成本，通过在过溜煤眼、上覆空巷提前加强支护，采取调整工作面，与上覆空巷形成角度，追机移架，减小控顶距等方法，使得盘区煤柱工作面安全顺利通过溜煤眼、多条上覆空巷，保证了工作面的安全高效回采，并达到增产、增效、保产的目的。面对矿井资源日近枯竭的局面，盘区煤柱工作面复杂条件下开采方法的使用与推广可提高资源回收率，延长矿井服务年限。