旺格維利采煤法在錦界煤礦31煤井田邊界區域的應用

2016-08-09 00:50:28楊必榮

大科技 2016年6期

楊必榮

（神東煤炭集團公司錦界煤礦管理處陜西省榆林市 719319）

楊必榮

（神東煤炭集團公司錦界煤礦管理處陜西省榆林市 719319）

旺格維利采煤法是一種新型的短壁式開采方法，具有機械化程度高、生產能力大、資源回收率高、生產系統簡單、工作面布置靈活等優點，在神東礦區得到了廣泛應用。本文分析了旺格維利采煤法的適用條件及優、缺點，詳細介紹了旺格維利采煤法在錦界煤礦的應用。

旺格維利采煤法；巷道布置；施工工藝

1 錦界煤礦概況

錦界煤礦位于榆神礦區東北部，陜西省榆林市神木縣錦界鎮境內，行政區劃隸屬陜西省榆林市神木縣錦界管轄。地理坐標位于東經110°06′04″～110°24′26″，北緯 38°46′32″～38°53′14″之間。井田北與神東礦區相接，東與涼水井井田毗鄰，西與榆神礦區一期規劃區隔河相望，南與錦界小煤礦開采區為鄰。本井田地形總的呈北高南低、東高西低的特征。最高處位于琉璃壕東側，高程為1313.00m，最低處位于沙母河附近，標高約1110m，最大高差203m。風沙區地形較為平坦，北部標高一般為1240～1260m，南部一般為1200m左右。

井田內共含可采煤層7層，其中3-1、4-2、5-2全區可采或基本全區可采，4-3、4-4、5-2上、5-3大部分可采或局部可采。井田內各主要可采煤層直接頂板由粉砂巖、泥巖、泥質粉砂巖、砂質泥巖組成，平均飽和抗壓強度41.6MPa，軟化系數0.4，RQD值平均76%，巖石質量好，巖體較完整，屬中硬類易軟化巖石。直接頂分類屬Ⅱ類中等穩定頂板。各主要可采煤層基本頂以中粒砂巖和細粒砂巖為主，次為粗粒砂巖，平均飽和抗壓強度為40.9MPa，軟化系數0.52，RQD值77%，巖石質量好，巖體較完整，是井田內穩定性較好的巖組，屬中硬類易軟化巖石。基本頂分級屬Ⅰ～Ⅱ級，基本頂壓力顯現不明顯～明顯。各主要可采煤層底板由粉砂巖、泥巖、泥質粉砂巖、砂質泥巖、中粒砂巖、細粒砂巖組成，平均飽和抗壓強度為37.3～41.2MPa，工作面底板分類屬Ⅳ類，中硬類底板。

2 旺格維利采煤法的簡介

旺格維利采煤法開始于20世紀50年代末期，是澳大利亞采礦專家在房柱式開采技術基礎上發展起來的一種新型高效的短壁柱式采煤方法。由于該采煤方法首先在澳大利亞新南威爾士州南部海灣的旺格維利煤層中試驗成功，故稱之為旺格維利采煤法，簡稱旺采。1999年12月根據集團公司推廣旺格維利采煤法的總體部署和要求，通過對旺格維利采煤法的現場觀摩及消化吸收，結合神東礦區煤層賦存特點，總結出一套具有神東特色，適用于神東發展的具體實施方法，并在2～3年時間內在神東礦區內得到廣泛推廣和應用，獲得了極大的經濟效益。

旺格維利采煤法與房柱式采煤法的區別是：采區的區段劃分和區段內煤體切割及回收的方法不同。在區段劃分上，旺格維利回采一般要形成一個100m×20m的短壁回采區域，習慣稱之為旺格維利塊。煤柱回收后，頂板類似長壁工作面一樣充分冒落，使煤房、煤柱的回采避開支承壓力高峰區。

2.1 適用條件

（1）煤層強度較大，埋藏較淺的煤層。

（2）低瓦斯或不易自燃煤層。

（3）煤層傾角小于8°的近水平煤層。

（4）大型井田的邊角煤、不規則區域或不適宜布置綜采面的小型井田。

（5）頂板中等穩定的煤層。若頂板條件差，則要求有較高的支護質量，不僅提高了回采成本，安全上也沒有保障。

2.2 優點

（1）旺格維利采煤法工作面布置較為靈活，可實現“即進即退”的回采，基本不受斷層、褶曲等地質構造的影響，采出率相對房柱式開采要高。

（2）設備投資少，一套采煤設備的投資為綜采配套設備的12～16%。

（3）巷道施工采掘合一，出煤快，效率高，工作面搬家速度快。

（4）工作面采場率和安全程度高。連采機采用旺格維利采煤法回采，工作面采出率可達70%，且回采始終在有支護的頂板下作業，發生頂板事故可能性比較小。如果采用行走支架，回采率可達94%左右。

2.3 缺點

（1）通風條件差，進回風巷并列布置，通風構筑物多，漏風大。

（2）適用于煤層厚度適中且較為穩定的煤層，煤層傾角不宜過大，當傾角大于10°時連采設備工作困難，大大降低工作效率。

（3）頂板不能及時冒落，易形成大面積懸頂。

3 旺格維利采煤法在錦界煤礦31 煤井田邊界區域的應用

3.1 布置旺格維利采煤區域簡介

前面適用條件第四條中提到旺格維利采煤法適用于回采大型井田的邊角煤。由于錦界煤礦31202綜采工作面切眼和邊界（神木飲水工程保護煤柱線）有一個三角區域邊角煤，由于區域小，故布置成旺采面。旺采工作面儲量為14.5447萬t，旺采工作面平巷長度為263m，采硐總面積為5743.92m2。

3.2 工作面巷道布置

工作面布置成四個區段，由輔運平巷、膠運平巷、聯巷及各支巷組成。平巷間煤柱中心距離20m，每個區段間留設15m保護煤柱。為了實現均衡生產，二四區段采用前進式開采，一三區段采用后退式開采。每個回采支巷與平巷間留12m保護煤柱，每個采硐與支巷間夾角60°。

3.3 工作面設備布置

表1

3.4 巷道掘進及支護參數

工作面輔運平巷、膠運平巷、聯巷及各支巷均設計為5.0m×3.0m矩形斷面，采用錨桿支護，錨桿規格為φ16×2100mm的圓鋼錨桿，每根錨桿用1支CK23×500mm樹脂藥卷，錨桿間排距為1.0m，每排布置4根。當工作面遇到地質頂板破碎、離層等特殊情況時要及時補充相應的安全技術措施，采取加掛鋼筋網片、鋼筋鋼帶及錨索支護方式等方式加強支護，確保安全生產。

3.5 采煤工藝

隨著工作面輔運和膠運平巷的前掘，同時掘進二四區段各支巷，每個支巷掘進到位后立即安排進行回采，采硐寬度為連采機截割寬度，每個采硐間留設0.5m煤柱，偏幫較大時可適當增加煤柱寬度。每個采硐與支巷間夾角為60°，每個采硐深為11m，各支巷間留設2.57m保護煤柱，各支巷采用由里到外按先后順序各1刀方式進行回采。當兩條平巷掘進到位后，二四區段亦回采完畢，然后采用后退式掘進和回采一三區段各支巷。當每個支巷回采完畢后，立即在各支巷口打設一道37墻密閉，以防止采空區煤層自燃。巷道及回采圖1。