轉變設計理念 提高采區回采率

苗攀登 王云鵬 楊楠

(河南能源義煤公司華興礦業,河南三門峽 472441)

轉變設計理念 提高采區回采率

苗攀登 王云鵬 楊楠

(河南能源義煤公司華興礦業,河南三門峽 472441)

本文就華興公司14120工作面設計時,轉變設計理念,堅持煤厚大于1.2m可采的原則,使工作面走向長度與原設計相比增加530m,傾向長度增加145m,減少資源丟失49.7萬噸這一事實加以總結,對類似地質條件下的工作面設計和資源回收,具有重要的參考價值和指導意義。

設計理念 轉變 工作面布置 可采儲量 資源回收

華興礦業公司位于河南省澠池縣境內,行政隸屬澠池縣陳村鄉,為義馬煤業集團西部礦區之一,所采煤層為二疊系山西組二1煤層,煤層傾角12—18°,平均厚度2.38m,結構簡單,煤層厚度變化大,厚煤帶、薄煤層、無煤帶等變化無明顯規律,整個井田施工鉆孔111個,其中不可采見煤點9個,無煤孔14個,煤層厚度0—9.1m,兩極值相差較大;二1煤在井田范圍內屬一中厚煤層,穩定性屬不穩定偏極不穩定型。

1 14120工作面概況

1.1 工作面相對位置

14120工作面位于一四采區皮帶下山西翼中上部,上鄰14100工作面采空區、F21斷層保護煤柱(30m);下臨14160工作面采空區;東臨一四采區皮帶下山保護煤柱(30m);西鄰采區邊界煤柱(30m),和二七采區27030工作面采空區相對應。

1.2 工作面范圍內鉆孔情況

本工作面范圍內共有四個鉆孔,分別是:補-4孔,二1煤厚2.49m;24-4孔,二1煤厚3.53m;23-6孔,二1煤厚1.32m;M-4孔,二1煤厚1.12m。

1.3 煤層頂、底板情況

該工作面頂板為灰白色中厚層狀云母石英砂巖,俗名“大占砂巖”,成份以石英為主,長石次之。具波狀層理和斜層理,層面上具有豐富的白云母片。泥質膠結,局部含黑色泥巖團塊和黃鐵礦結核。上部和下部夾薄層泥巖或粉砂質泥巖。

工作面底板為灰—灰黑色泥巖,夾薄層細、中粒沙巖,含較多黃鐵礦結核及植物化石。

1.4 水文及地質構造

該工作面設計范圍內鉆孔封閉良好,區內無小窯、老空及積水巷道,工作面上部為14100采空區,主要補給水源為頂板砂巖裂隙水。據已回采的14100工作面及14090工作面資料分析,涌水量不會太大,工作面水文地質條件簡單,

根據本區鉆孔資料,該工作面地質構造簡單,未發現落差較大的斷層,由于控制程度較低,工作面內可能隱藏有小斷層,總體為單斜構造,走向60°～70°,頂板褶曲寬緩,沿走向方向煤層底板有一定起伏,局部可能會有小褶曲。

2 14120工作面原設計方案

2.1 設計依據

14100工作面(走向長300m,傾向長80m)掘進及回采期間所揭露的煤層情況以及薄煤帶情況(無煤或薄煤1m-1.2m),工作面范圍內鉆孔情況(補-4孔、23-6孔、M-4孔)等。

2.2 14120工作面設計說明

14120工作面原設計走向長300m,傾向長70～155m,面積38000m2。地表位于寺溝村一帶,地形復雜,溝谷發育,地面有零星住戶,無大的建筑物及水體,地面標高+870～+635m,可采儲量16.1萬噸。服務年限6個月。

14120工作面上巷開口位于一四采區皮帶下山內14100工作面下巷向下70m處,開口后以248°(真方向)向前掘進110m,穿越薄煤帶后開始以292°(真方向)斜向上掘進,掘進97m(與14100下巷留設20m煤柱)再以248°(真方向)向前掘進至設計位置。

14120工作面下巷開口處位于一四采區皮帶下山內第四聯絡巷對面,開口后以248°(真方向)向前掘進至設計位置。

3 轉變設計理念使14120工作面新的設計方案更趨科學、經濟

針對我礦井煤層賦存情況,回采工作面的巷道布置堅持“走直不走平”,上、下巷除留設采區間煤柱外要掘進至采區邊界,并確定煤厚等于大于1.2m必須進行回采的新理念。

3.1 14120工作面設計方案變更

圍繞這一指導思想,決定對14120工作面原設計進行修改。根據14100工作面(1990年已回采)下巷所揭露的煤層情況,下巷正頭煤厚1.25m(當時視為不可采煤層),且23-6孔煤厚1.32m。由于鉆孔控制半徑約為50m～100m(我公司歷年經驗), 且該孔在14120工作面原設計上巷西43m處,因此,判斷14120上巷300m處向西肯定有煤(煤厚至少1.3m),須繼續向前掘進,直至27030工作面采空區(留設40m煤柱)。在上巷掘進過程中,在距開口位置270m處、580m處分別遇到薄煤帶,走向分別為130m、120m,煤厚0.2m～1m,按照新理念繼續向前掘進,堅信穿過薄煤帶后煤層肯定會變厚,幾經波折、終見曙光,終使工作面總長度達到945m,其中上巷煤厚平均2.4m,最厚達到3.0m。

在設計過程中,為減少煤柱損失,增加采區回采率,結合我礦井煤層賦存特點,決定將14120工作面與14140工作面合并為一個工作面,原14120下巷作為工作面回采期間的運輸巷、進風巷;新下巷采用沿空掘巷布置,與14160工作面上巷留設3m煤柱,共減少煤柱損失10.1萬噸。

3.2 14120工作面新設計方案說明

變更設計后,工作面走向長度平均830m,傾向長度平均260m,回采面積215800m2,該工作面于09年12月中旬貫通。為多回收27030工作面上部受小窯積水威脅的煤炭資源,利用地面、井下瞬變電磁及物探手段,配合直流電法,邊探邊掘,在工作面左上方又送出一走向長度105m,傾向長度65～85m的副工作面,儲量3.73萬噸。

3.3 儲量計算

根據薄煤帶情況劃分為三個區域進行分別計算,共計儲量80.3萬噸。

4 方案比較

通過提升設計理念,積極使用無煤柱掘巷技術,工作面走向長度增加了530m,傾向長度增加了145m;且與原設計相比,將兩個工作面合并為一個工作面進行回采,減少了40m煤柱損失,共計儲量10.1萬噸。相比原設計,共計增加儲量49.7萬噸,使工作面服務年限延長了18個月,緩解了我礦接替緊張的局面。

5 結語

工作面設計時,應根據煤層賦存情況,放棄以前的舊觀念,牢固樹立薄煤層可采的思想,通過運用沿空掘巷、無煤柱護巷技術、直流電法、瞬變電磁等技術,合理開發利用資源,最大限度的提高資源回收率,延長工作面服務年限。陜澠煤田煤層賦存情況不穩定,呈雞窩狀,薄煤帶分布無規律,在設計時要充分考慮各種因素,巷道掘進期間遇薄煤帶,可采用物探技術或鉆探技術分析薄煤帶長度,回采期間應視薄煤層賦存情況進行合理改造,最大限度地回收煤炭資源。

苗攀登(1983—),男,河南商水縣人,助理工程師,2006年7月畢業于平頂山工業職業技術學院采礦工程專業,現任河南能源華興礦業公司生產技術部副部長。