閘河煤田火成巖侵蝕區安全回采及天然焦回收技術

摘 要：本技術以岱河礦業Ⅲ331、Ⅲ4110及Ⅲ531等工作面的現場施工為依據，針對火成巖侵蝕區安全回采技術進行研究，分析火成巖侵蝕區頂板管理以及安全回采技術措施，總結出一套有效解決火成巖侵蝕區安全回采的辦法；并根據現場實際情況，采用合理控制采高，選擇適宜的炮眼布置形式回采天然焦及在老塘拆網使用搪瓷溜槽的辦法回采垮落的天然焦，施工簡便可靠。自2008年開始使用這種辦法以來，共回收天然焦2萬多噸，產生巨大的經濟效益。

關鍵詞：天然焦；回收；煤田

1 項目背景

岱河煤礦屬于淮北濉蕭礦區閘河煤田。該煤田為受巖漿侵入影響較為嚴重的礦區，巖性有輝綠巖、閃長玢巖、煌斑巖、石英斑巖等多種巖性，侵入煤層中的火成巖主要是順層侵入的渡狀起伏、規模大小不一的巖床，巖床在巷道剖面中呈現層狀、渡狀、渾圓狀、串珠狀、樹叉狀、扁狀等復雜形態。岱河煤礦主要含煤段即3、4、5及2煤層。其中3煤層為主采煤層，其對比程度高，可靠性好，煤層結構簡單、厚度穩定，井田內大部分地段可采。受后期巖漿侵入影響嚴重，侵入面積達68.9%。4、5煤層為局部可采煤層。4煤層結構復雜，大部分地段與3煤層合并，因結構復雜，灰分較高，為不穩定煤層。在回采3、4煤層工作面（主要集中在Ⅲ3、Ⅲ1及Ⅲ2采區）時，常由于火成巖侵蝕造成回采困難，火成巖沿3煤或4煤頂板侵入煤層，侵入不規則和不連續，造成頂板起伏不平，在回采時，由于火成巖多為巖漿巖，硬度較高，難以破碎，打眼放炮及頂板管理難度增大，給工作面安全生產帶來極大隱患。

火成巖侵蝕區伴隨大量的天然焦產生，閘河礦區天然焦的分布與侵入煤層火成巖體的分布是密切相關的。若巖漿煤層全部吞噬，就不可能產生天然焦，當火成巖與煤層之間夾有牯土巖層，由牯土巖遮隔了熱量和氣態物質的傳遞，也不能形成天然焦。天然焦發熱量較高，市場價格也比煤貴，但灰分較高，如何合理的回收天然焦資源，提高礦井經濟效益，延長礦井壽命，也是我礦及閘河礦區其他老礦要解決的重要問題。

2 成果主要做法

2.1 過火成巖侵蝕區安全管理

2.1.1 過火成巖侵蝕區頂板管理

（1）火成巖侵蝕區頂板情況分析

火成巖侵蝕區頂板巖性堅硬，多為砂巖。回采時易在采空區形成較大面積懸頂，頂板大面積垮落一是容易造成推垮棚事故；二是形成巨大的空氣沖擊波，不僅將老塘內的瓦斯和煤塵瞬間向工作面涌出，造成風流逆轉和瓦斯爆炸事故，而且沖擊波的能量會造成設備損壞和人員傷亡。

火成巖侵蝕區由于煤層受巖漿侵蝕，煤層和頂板遭到不同程度的破壞，形成白泥、天然焦和火成巖，回采時多為托天然焦回采，頂板構成不穩定，火成巖侵蝕煤層造成局部巖性混亂，造成天然焦與煤復合頂板。

（2）支護工藝選擇

以往采用鉸接梁配單體支柱的回采工藝，老塘懸頂時只設切頂支柱。在Ⅲ331工作面回采時經現場實踐，鉸接梁配單體支柱無法提供足夠的支護強度，支架變形嚴重。更改為∏梁鋼梁配單體支柱，由于Π型鋼梁對棚支護工藝，一是解決了煤壁機道頂板主動支護問題，使煤壁頂板得到及時有效支護；二是加強了對頂板的支護強度；三是配合塑料網使用，對工作頂板和老塘封嚴實，支架整體穩固性好。

在現場施工時，在老塘支設切頂支柱效果不大，根據實際情況將Π梁竄成齊梁齊柱回采，減少支護面積，有效地提高了支護強度。

（3）回采工藝選擇

根據現場施工實踐，選擇采用走向長壁傾斜分層下行垮落法跟焦采煤，與跟頂回采相比優點有：①能有效地撇開火成巖侵蝕給采煤帶來的生產難度，減輕工人的勞動強度②提高煤質，實現增產增收；③給下分層的開采創造有利的條件。

現場施工實例：Ⅱ432工作面火成巖普遍沿3煤層頂板侵入，由于火成巖侵入不規則和不連續性，選擇煤層頂板火成巖侵入體下一層厚約300～400mm的變質程度較高的天然焦做為工作面的頂板，因而避免了頂板的起伏不平程度，保證了工作面頂板的整體性、穩定性、連續性，使工作面能夠架設正規有勁的支架，有利于頂板管理。要求在放炮后及時撅棚維護，避免煤幫及頂板掉落大塊。

2.1.2 過火成巖侵蝕區回采安全技術措施

根據相關工作面回采實踐，總結如下：

（1）火成巖侵蝕嚴重段應采用留巷分段回采。Ⅲ531工作面臨近收作時，機尾向下20m全部收火成巖侵蝕，礦根據現場情況，果斷采取留巷分段回采的辦法，多回收煤炭資源3萬余噸。

（2）局部侵蝕段要采用分采分運的辦法，Ⅲ4110工作面中部約10m受火成巖侵蝕，安排一班負責對火成巖侵蝕段進行回采，運輸區安排專門矸石車運送，由副井提升至地面，有效地避免了矸石混入原煤造成灰分下降。

（3）火成巖巖性堅硬，小塊矸石卡住鏈條就會造成斷鏈，因此要加強機電設備的維修，更換新型溜槽刮板，有效預防斷鏈條事故的發生，確保生產效率。

（4）天然焦為比較好的導體，雷管腳線接頭如果接觸到天然焦上就會造成局部短路，最終導致部分雷管拒爆。因此在裝藥時采用彩帶系綁在雷管上，放炮后由班長聯同放炮員首先驗炮，確認無誤后方可施工。

2.2 天然焦回收技術技術

2.2.1 分析天然焦的構成

天然焦是在天然的封閉環境中產生焦化作用。在焦化過程中煤層軟化熔蝕、冷卻收縮、再加上覆蓋層的巨大壓力，形成垂直層位的柱狀節理，變成了鋼灰色、致密堅硬易爆裂的天然焦炭。

2.2.2 回收天然焦的途徑

由于火成巖侵蝕區采取天然焦頂施工，因此不能在煤幫回收，根據現場實踐，采取在老塘拆網使用搪瓷溜槽的辦法回采垮落的天然焦。

進入工作面回料前，現場人員從老塘網與網之間的連接處將塑料編織網帶解開，一個長度為600mm的開口，并將開口兩端扎緊；老塘煤在老塘壓力的擠壓下涌入老塘側，兩人合作一人在材料道，一人在人行道將煤攉入刮板機。

搪瓷溜槽使用的是2cm厚的鋼板，壓制成半圓形，槽面處理一層搪瓷，有利于煤炭在槽中的滑動。將放煤槽傾斜搭接在解開的老塘口處在老塘的壓力作用下，煤炭涌入放煤槽，一般是搭接兩塊放煤槽，就可以直接放入刮板機內。本方法應用老塘壓力，極大減少了工人的勞動強度。

3 效果效益分析

該工藝施工簡便可靠。在Ⅲ331、Ⅲ4110及Ⅲ531等工作面成功應用，共回收天然焦2萬多噸，產生巨大的經濟效益。

本技術為火成巖侵蝕區安全生產提供有利的保障，為制定切實可行的安全技術措施提供技術依據；有效回收天然焦，提高礦井經濟效益及資源回收率，是衰老礦井實現精采細回、持續發展的有效途徑。

作者簡介：謝子新（1970-），男，漢族，安徽省濉溪人，助理工程師，畢業于贛州地質學校地質專業，現任安徽省淮北市岱河礦業有限責任公司采煤二區區長。