近水平厚煤层仓储式采空区下综合机械化放顶煤开采的探索与研究

田忠正

中煤新疆伊犁犁能煤炭有限公司 新疆伊犁 835000

1 矿井南翼6-7# 煤层上分层仓储式开采情况

该矿6-7# 煤层东西走向，由北向南倾斜，煤层倾角1-2°。矿井沿东西方向布置混合提升井（轨道运输大巷）和回风斜井（总回风大巷）。轨道运输大巷布置在+771m 水平，总回风大巷布置在+781m 水平。矿井首采南翼6-7# 煤层上分层煤炭资源，采用仓储式开采工艺。由北向南布置工作面运输巷和回风巷，工作面宽度95m，两巷之间间隔17m 布置区段回采巷道（铺设刮板输送机运输），在回采巷道内分3 个阶段（每个阶段25m）进行扩帮挑顶仓采，仓采阶段间和回采区段间均留设5m 保护煤柱。区段回采巷道高于工作面运输巷2.5m，便于刮板输送机转载矿车运输。

2 仓储式采空区下采煤工作面布置

矿井经优化升级改造，沿东西方向布置主皮带井（+781m 水平主皮带运输大巷）至东部井田边界，向矿井南翼分别布置皮带运输上山、轨道运输上山和回风上山至南翼6-7# 煤层底板+765m水平，并向南延伸南翼集中皮带、轨道和回风平巷，形成 “两进一回” 通风系统。沿东西方向布置6-7# 煤层下分层S201、S202 回采工作面，工作面长度80.5m，采用综采放顶煤采煤工艺，后退式开采，采高2.5m，放顶煤6-7.5m。

3 工作面回采前安全措施探究

由于6-7# 煤层+771m 水平以上受仓储式开采破坏，下分层采煤工作面顶板6m 以上遍布仓采采空区，若不提前采取措施进行治理，回采过程中将受到水、火、瓦斯、矿压等不利因素威胁，存在较大安全风险和隐患。在采取工作面超前钻探措施的同时，充分利用上分层仓采工作面运输巷和回风巷作为专用措施巷道，进行采空区探放水、有害气体检测、瓦斯防治、防灭火、超前预裂爆破等安全措施施工。

3.1 采空区探放水措施

采掘工作面采用钻探的方式进行超前探放水作业，最小超前水平钻距不小于30m，止水套管长度不小于10m。由于仓储式回采巷道底板标高高于工作面运输巷底板2.5m，在专用措施巷道内探放各采空区积水需在仓采工作面运输巷进行。钻探前检测采空区密闭内有害气体情况，钻探过程中随时检查气体成分，有害气体浓度超限立即停止钻探。放水前首先分析查明采空区水体空间位置、积水范围、积水量和水压等。放水时监视放水全过程，核对放水量和水压等。

3.2 有害气体检测、瓦斯防治及防灭火措施

利用自然发火监测系统和人工监测手段，对各采空区有害气体情况和温度进行检测，采样分析煤层自然发火标志性气体（CO、CO2、烷烃、烯烃、炔烃等）浓度，根据其自然发火临界值，确定自燃发展阶段。以注氮为主，必要时综合采取注水、注浆、注阻化剂或凝胶等防灭火措施。气体监测应在专用措施巷道回风巷采空区密闭墙观测孔进行；采用注氮的方式进行防灭火和瓦斯防治，应在专用措施巷道进风巷采空区密闭墙措施孔进行；采用注水、注浆、注阻化剂或凝胶等防灭火措施应在专用措施巷道回风巷施工等。

3.3 超前预裂爆破

对上分层采空区采取探放水、防灭火及瓦斯防治措施后，下分层工作面开采前，在专用措施巷道内进行钻眼，爆破上分层残留煤柱，使采空区冒落严实，同时对下分层回采煤层进行超前预裂爆破。

4 放顶煤方式探索

综放工作面回采过程中两刀一放，在液压支架处于最小控顶距状态下采取分段、低位、多轮放煤的方式，将工作面分成若干段，每段由两名放煤工配合作业。采用支撑掩护式低位放顶煤液压支架，减少煤尘飞扬和丢失底煤。每个放煤口放煤一定时间，到相邻分段放煤，待整个工作面放完一遍后，再放第二轮。循环2-3 轮将煤全部放出，见矸关闭放煤口。

5 预期效果

下分层放顶煤开采前，对上部仓储式采空区采取探放水、防灭火等安全措施，并且对残留煤柱及开采煤层进行了预裂爆破，降低回采过程中的安全风险。一是结合分段多轮放煤方式，顶板均匀、缓慢下沉，工作面支架受力均匀，避免应力集中，采空区顶板垮落及时，随采随冒，为顶板管理创造有利条件；二是工作面推进过程中顶板压力分布均匀，过巷道煤柱等应力集中区域，矿压显现平缓，超前支护压力均匀；三是采取探放水、防灭火等安全措施及上分层残留煤柱实施爆破后，采空区冒落严实，减少放煤过程中有害气体涌出，降低水、火、瓦斯等不利因素威胁；四是利用专用措施巷道实施超前预裂爆破，提高爆破质量和爆破安全，放顶煤顺畅，块煤率提高；五是通过放顶煤开采，将上分层淘汰落后开采方式残留的煤炭资源一并回收，顶煤回收率大幅提高等。

6 其它注意事项

综放工作面回采过程中应加强喷雾降尘和工作面冲尘；探索工作面风速控制在1.0m/s 俱佳；随时监测工作面上隅角、放煤口等重点区域有害气体浓度；根据煤层自然发火期及自然发火标志性气体临界值，合理地确定采空区自燃三带（即散热带、氧化升温带、窒息带）的范围，确定综放工作面最小推进速度，增强防灭火措施的针对性，提高防灭火工程的效果等。

7 结语

综上所述，通过近水平厚煤层仓储式采空区下综合机械化放顶煤开采的探索与研究，充分利用上分层仓采工作面运输巷和回风巷作为专用措施巷道，进行采空区探放水、有害气体检测、瓦斯防治、防灭火、超前预裂爆破等安全措施施工，有效预防下分层综放工作面回采过程中水、火、瓦斯、矿压等不利因素影响。提高回采率，增加经济效益，促进综放工作面安全生产。