盤區煤柱工作面復雜條件下開采方法

李嘉裕

(晉能控股煤業集團 煤峪口礦， 山西 大同 037041)

對于老礦或衰減礦井，所剩的煤炭資源大多是形狀不規則、煤厚不穩定的邊角煤，周圍已采空，圍巖應力復雜，開采難度大。隨著煤炭技術的進步，邊角煤開采技術飛速發展，為了增加煤炭資源回收率，延長礦井服務年限，許多礦井對邊角煤進行了開采，取得了良好的效果[1-4]. 煤峪口礦具有90多年的開采歷史，經過多次改擴建后，生產能力為1.5 Mt/a，侏羅紀可采儲量僅剩100多萬t. 該礦設計石炭系水平延深，預計可采儲量4 897萬t，設計生產能力2.4 Mt/a，服務年限14.6年。為保證銜接期產量，確保延伸期間礦井繼續正常生產，對11-12#層410盤區煤柱進行回采。

1 工程概況

81001工作面位于11-12#層410盤區，位于煤峪口礦井田西部，工作面標高989.9～1 004 m，工作面四周均為采空區，圍巖壓力大，是典型的孤島工作面，

工作面回采范圍內地質條件復雜。8100工作面走向近似WS-NE，傾向SE，傾角1°～4°，平均2°. 煤層局部有一層0.10～0.30 m夾石，結構簡單。煤體結構為原生煤，弱黏煤，半暗型，較硬。煤層物理抗壓強度22.9 MPa，普氏硬度2.3，中等硬度。工作面區域內煤層厚度在6.15～7.5 m，平均6.5 m. 工作面回采期間在進風順槽580 m處過一處溜煤眼，且在整個回采過程中通過多條上覆空巷，81001工作面過上覆空巷示意圖見圖1，工作面過巷情況見表1.

該回采工作面采用“一進兩回”三巷布置。利用原盤區皮帶巷作為運煤和進風順槽；原盤區回風巷為回風順槽，新掘一條巷道為運料和回風順槽。

進風順槽長度1 104 m，為機軌合一巷，巷道為拱形端面，采用U29五節棚支護，棚距1 000 mm，巷道斷面4 500 mm×3 000 mm，工作面回采期間，提前回撤進風順槽U29棚，并補打錨桿、錨索(工作面過空巷不回撤U29棚)，形成巷道斷面為4 840 mm×3 200 mm,擔負原煤運輸、進風、行人任務。回風順槽長度為700 m，與風井相通，斷面為矩形斷面，錨桿、錨索、吊梁、金屬網聯合支護，錨桿間排距為2 000 mm×900 mm，錨索間排距為2 000 mm×1 500 mm，巷道斷面4 000 mm×3 200 mm. 采用錨桿護幫，規格d20 mm×2 000 mm，間、排距1 m,擔負運料、回風、行人任務。

圖1 81001工作面過上覆空巷示意圖

表1 工作面過巷情況表

2 工作面回采方法

2.1 工作面開采方法

放頂煤開采相對分層開采具有生產效率高、成本低、巷道掘進量小、搬家次數少、對煤厚變化適應性強等優點，適合于煤厚為6～10 m、硬度小于3、地質構造簡單的緩傾斜煤層。81001工作面地質條件符合放頂煤開采的要求，該工作面所在盤區均采用放頂煤開采方法，技術相對成熟且經濟效益高，所以該工作面采用走向長壁后退式綜合機械化一次采全高低位放頂煤采煤方法，采用全部垮落法處理采空區頂板，隨著工作面推進，巷道逐漸縮短，巷道維護量減少，通風容易，有利于回采工作面管理，其安全、高效、單產高、工人勞動強度低，可實現安全、高效回采等優點，保證礦井產量。

2.2 過溜煤眼及上覆空巷的回采方法

在回采過程中遇到溜煤眼和上覆空巷時采取如下方法：

1) 過溜煤眼的開采方法。

回采期間距溜煤眼100 m時，提前將盤區溜煤眼10 m范圍內砌碹體拱頂、直墻部分全部進行加密支護，拱頂補打錨索并掛網。將盤區溜煤眼以d2 m小孔打開，眼口范圍鋪設臨時11#工字鋼梁；準備d18.5 mm的鋼絲繩，與工字鋼梁使用繩卡捆綁固定，下吊至溜煤眼通道底板，通道口密排支設木柱、砌墻封閉盤區皮帶巷與溜煤眼通道，調整工作面皮帶，將溜煤眼填充滿。溜煤眼眼口范圍起底，使用30#工字鋼梁、11#工字鋼梁及24 K鋼軌鋪設在溜煤眼開口處，混凝土澆灌眼口，回采轉載、破碎機、端頭支架、變電站設備正常通過溜煤眼。回采工作面通過溜煤眼后，將溜煤眼充填的原煤通過大巷溜煤嘴放至礦車內運走，溜煤眼內原煤放至溜煤眼通道底齊平位置，啟封溜煤眼通道，距層底4 m高處眼壁打眼插梁施工假頂，假頂上部充填粉煤灰和馬麗散。

2) 過上覆空巷的開采方法。

當回采工作面距空巷10 m位置時，逐步調整工作面頭支架高度，將采高控制到2.5 m；同時調整工作面頭尾進尺，使工作面與空巷斜交。在空巷范圍內U型棚下采用錨索配合鋼梁架設吊梁抬棚，鋼梁平行于巷道布置在巷道中心部位，嚴格控制采高，空巷前后10 m范圍內不放頂煤；機組割完煤后，及時伸出伸縮梁，縮小端面距至最小控頂距；采取追機移架方式，縮小端面距，減小空頂時間；在保證工程質量和安全的前提下加快工作面推進速度。

3 實施效果

1) 該工作面設計服務年限為5.4個月，預計可采產量36萬t，通過采取該回采方法，實際生產6.5個月，生產原煤39萬t，確保完成了礦井全年的產量指標，提高了煤炭資源回收率，延長了礦井服務年限。

2) 通過提前制定過溜煤眼和上覆空巷的開采方法，確保了開采速度，避免冒頂等事故，增大了在過溜煤眼和上覆空巷的開采安全系數，同時也豐富了盤區煤柱的回采經驗。

4 結 語

通過利用廢舊巷道改造盤區煤柱工作面運輸順槽和回風順槽，實現了廢舊巷道的二次利用，節約了開掘巷道的投入，降低了生產成本，通過在過溜煤眼、上覆空巷提前加強支護，采取調整工作面，與上覆空巷形成角度，追機移架，減小控頂距等方法，使得盤區煤柱工作面安全順利通過溜煤眼、多條上覆空巷，保證了工作面的安全高效回采，并達到增產、增效、保產的目的。面對礦井資源日近枯竭的局面，盤區煤柱工作面復雜條件下開采方法的使用與推廣可提高資源回收率，延長礦井服務年限。