復雜條件下煤柱工作面回采工藝研究

劉文越（山西焦煤汾西礦業宜興煤業，山西 晉中 032000）

復雜條件下煤柱工作面回采工藝研究

劉文越
（山西焦煤汾西礦業宜興煤業，山西 晉中 032000）

過去由于缺乏有效的方法，對于采煤困難的衰老煤礦采取直接廢棄的方式，這對煤炭資源是一種極大的浪費。為提高煤炭資源的回收率，應當拓展回采工藝的應用領域。在實際情況中，煤柱工作面的地質條件相對復雜，本文通過具體案例，通過分析煤層巖石的結構，結合衰老煤礦的特點，對相關的回采工藝進行了研究。

煤柱工作面；復雜條件；回采工藝

煤柱工作面回采是延長衰老煤礦壽命，回收煤炭資源的一個有效手段。本文試圖通過對一個具體事例的分析，，對復雜條件下煤柱工作面的回采工藝進行分析。

1　煤柱工作面問題

本案例為一以煤柱工作面為主的后期衰老型礦井。其地質條件十分復雜，主要在于斷層較多，煤層的性質軟硬間雜，且相互間差別較大。其工作面，無論是傾向，還是走向，都極不規則。這種條件復雜的煤礦在無回采工藝的時候，通常會由于其開采過于困難，而遭到廢棄。當今煤炭資源呈現緊缺的趨勢，因此應當采取回采工藝，最大限度利用煤礦資源。

（1）工作面的基本數據。本案例煤層厚度平均為6.0米，總厚度可達4.5～6.3米。走向最長處為218米，傾斜最長的為159米。是為本案例的簡單情況。（2）頂底板巖石特點。本案例巖層直接頂、老頂和老底分別為三米厚的灰黑色泥性巖、三米八厚的灰黑色砂質泥巖和十米一厚的深灰色砂質泥巖，均含有少量云母與植物化石。（3）煤層構造。本案例煤層主要為亮煤，塊狀，顏色黑，并且具有一定的金屬光澤，貝殼狀斷口，夾矸有三層，較不穩定。煤層底部是軟媒，質地較為松散，大約厚度為0.7米。該煤層的平均傾角大概是10°左右，最大為20°。（4）開采方法及其程序。本案例擬采用的開采方法為無支護頂板煤炭自由垮落，用長柄耙子人力扒煤，溜子運煤，爆破落煤，并且沿底留頂后退式擴幫挑頂來進行本煤柱工作面的回采工作。

2　回采工藝的選擇和巷道的設計

（1）回采工藝選擇分析。在進行煤礦回采之前，首先要收集該煤礦過去的地質資料和采掘記錄，并結合這些資料和記錄，對礦井煤柱煤層的結構情況進行分析由于該煤礦工作面煤層較厚，有四米之厚，其布置方法只需以通常正常的工作布置方法即可，并根據其走向進行分層開采。同時進行如此啊分析：該煤層工作面具有不穩定斜長的特點，回收工藝易受到煤柱近邊不規則的構造和不規則的形狀的影響，采面內具有許多廢巷，工作面穿過斷層、廢巷和其他采長變化較大的地段，因此應當采用全部垮落法，使用丌字型梁支柱和單體液壓支柱，且進行爆破落煤等方法管理頂板。

（2）工作面巷道設計。煤柱回收應當盡最大限度回收煤炭，因此，在進行掘進時，工作面的上順槽區域應當對煤柱邊界進行保護，以沿露頭保護為主。上順槽和下順槽都可以進行沿空掘巷，且下順槽沿煤柱邊界進行。回風方面可以聯通回風大巷和上順槽，運輸和進風方面則使運輸大巷和下順槽進行聯通。工作面出煤的向外運輸路徑依次為從下順槽刮板輸送機到聯絡巷裝，再到大巷礦車。這與通常的途徑不同，這是由于之前已經進行過采掘活動，采取煤倉基本受到破壞而無法使用的緣故。

3　回采技術探討

（1）頂板控制技術。本案例煤柱工作面的特點在于老空老巷較多，回采工藝的工作面必須穿插其中，且集中壓力的影響較為明顯，因而頂板支護具有較大的難度，且容易發生破碎現象。如欲避免事故的發生，對采掘支護的質量管理就要特別加以強化。如采取丌字型梁支柱和單體液壓支柱相互配合，進行支護。其具體的布置方式為齊梁直線柱形式。如二梁四柱，則其嘴角控頂距應當為2.4米；如三梁四柱，則其最大控頂距應當為3.6米。棚距可采用0.55米。其初撐力方面，頂分層要達到并超過九十千牛，底分層要達到并超過六十千牛，補液要及時。以四對也即把根丌字型梁支柱以一梁四柱的方式進行工作面刮板輸送機的機頭支護，長度為最大控頂距，也就是3.6米，并交替邁步進行。采面采空區要使用塑料網為擋矸，都要在煤壁十米以外超前替棚，并且超前支護走向抬棚和打點柱，是頂板支護效果達到最佳狀態。

（2）工作面過廢巷技術。在進行回采之前，應當以具體情況的基準，對全煤廢巷進行崩落處理，對下部進行踏實處理，這樣能使工作面的支護更加順利方便地進行。對于工作面過于傾斜，甚至達至廢巷的情況，應當對其有害有毒氣體的情況和支護狀況，及相關位置進行探明，可以采取斜切通過和前打探眼的方式，保證安全。要注意爆破炸藥藥量，并且依據其距廢巷的遠近，增減藥量，一般離廢巷越近，藥量越少。在煤質松軟地段，可采用手鎬刷煤體，盡可能不適用炸藥，可防止片幫。采煤是應當禁止空頂作業，掛梁禙頂要及時，并且設置臨時的支護。如采煤地段空頂的高度已經超過了0.2米，就應當使用井字型絞架。在支柱的設置過程中，要想防止支柱下沉，就要在支柱下沿著工作面傾斜的方向，進行底梁的鋪設，并且可以通過為支柱包裹鐵柱墊來使支柱的初撐力得到保障。

（3）工作面調斜技術。首先需要根據煤柱工作面的具體情況選擇適合的調斜方法，以便得到準確的調斜值。接著根據傾角計算支柱在每進行一次調斜之后的支護參數。然后根據每次調斜進度，對大眼方法進行調整，眼深、藥量、位置和數量等參數對煤壁都會造成影響，要避免片幫。最后要有專人為支柱補液，以保證其初撐力，對于特殊地段，要用木垛等對支護進行加強。

4　經濟價值分析

（1）社會效益。煤柱工作面回采工藝可延長礦井的壽命，最大限度回收煤炭資源，雙運輸機的鋪設縮小了人工扒煤寬度，可增加生產的安全性，減少工人的勞動強度。（2）經濟效益。回采工藝在本案例的應用過程中，使材料、人力都大大節約。（3）應用價值。通過本研究，在對衰老煤礦的分析研究的基礎上，擴大了回采工藝的應用范圍，并具有良好的支護效果。

5　總結

對復雜條件下煤柱工作面的回采，需要注意老硐頂板的支護，使回采環境更加安全。可以根據開采的特點和具體情況，選擇炮采或綜采方式；采取針對頂板穿層老硐和底板穿層老硐的不同支護方法，來避免工作面的變形冒落。另外采取合適的回采技術方案，也是保證煤炭回收效率的重要條件。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.055