連采工藝在殘留煤柱回采中的應用

李耀暉

（同煤集團大斗溝煤業公司，山西 大同 037003）

在對厚煤層進行開采時，綜采開采工藝成為主流工藝。該工藝的發展與成熟，提高了煤礦生產效率與產量，在為煤礦創造經濟效益的同時，也因其技術缺陷帶來了煤炭資源浪費的現象，不利于資源的高效回收。在使用綜合放頂煤采煤技術進行煤炭開采時，引起煤炭資源損失浪費的環節主要包括：初采階段、放煤階段與末采階段[1]。其中，浪費最嚴重的階段為放煤階段，在此階段中，煤炭回采率受到工作面頂板、巷道布置、煤層含矸率及工作面圍巖控制的影響較大。由于回采工作面的順槽主要沿煤層底板布置，巷道頂煤不能有效回收，特別是在遇斷層構造時，為避開斷層的影響，需調整巷道布置工藝，致使在回采過程中殘留有較多的煤柱與三角煤難以回收，造成資源的嚴重浪費[2]。提出合理的煤柱與三角煤回收工藝，對提高資源回收率，實現煤礦高效經濟效益有重要意義。

1 概況

小峪煤礦經多年開采后，井田3#煤炭資源大部分為殘留煤柱、三角煤、工業廣場及村莊壓煤等，煤炭資源不連續，廢舊巷道較多，無法布置正規長壁回采工作面。利用原工作面回采時，部分工作面受已有舊巷影響較為嚴重，難以回采，回采效率低，安全隱患大。

根據目前礦井預計采掘、剩余資源賦存位置、采空區分布情況，可將3#分為多個區域，即南部區域、西北區域、東南部區域等。三角煤受火區影響、小窯侵入及河床影響損失較多，三角煤多賦存于斷層周圍，夾矸量較大，遇大范圍巖層時，采煤機難以平推硬過或通過調轉角度的方式進行回采。根據可回收煤柱及邊角煤資源分布情況，區域內按可回收塊段劃分為連采塊段進行回采。

2 回采工藝

2.1 采煤方法

針對小峪煤礦殘留煤柱及三角煤的賦存區域，選用短壁機械化采煤法進行回采工作，即利用連續采煤機進行割煤，通過梭車運煤，利用履帶式行走液壓支架支護頂板，用于煤柱及三角煤的回收。該采煤法機械化程度高，生產能力大，對邊角煤、三角煤資源回收的適用性較強。

2.2 設備配置

（1）EML340連續采煤機是短壁開采的主要設備，既能實現巷道的快速掘進，又能實現殘留煤柱與三角煤的快速回收。EML340連續采煤機生產能力為15～27t/min，可采高度2650～4600mm，滾筒寬度3300mm，完全滿足礦井正常生產能力，故選用國產EML340連續采煤機。

（2）梭車是短壁開采的配套裝備，與連續采煤機和帶式輸送機配套使用，實現連續采煤機與膠帶之間的間斷式運輸。針對此次煤柱回采，選用SC15/182型梭車。

（3）履帶行走式液壓支架是短壁開采的支護設備，隨工作面的推進對頂板及時支護，確保工作面安全開采。選用XZ7000/25.5/50型履帶行走式液壓支架。

（4）錨桿鉆車是短壁機械化開采的快速支護裝備，主要用于煤巷錨桿、錨索快速支護。考慮聯絡巷、支巷掘進時巷道支護，選用CMM4-25錨桿鉆車1臺。

2.3 回采工藝

工作面主、輔運輸平巷采用雙巷掘進，布置聯絡巷，實現主輔運輸平巷聯通。主輔運輸平巷掘進一定距離后，在其兩側布置長度為60～85m的聯絡支巷。根據工作面的長度，宜布置16條支巷，相鄰支巷的間距為20m。在聯絡支巷的兩側布置采硐進行煤柱與三角煤的回采，采硐與支巷呈40°～50°夾角，采硐寬×高=3.3×4.2m[3]。在回采過程中，為保證煤巖體的穩定性，每回采6條支巷，需留設7～8m左右的煤柱作為承重體，在聯絡支巷口與運輸平巷之間，需留設8m的保護煤柱。巷道布置與回采工藝布置如圖1所示。

圖1 巷道布置與回采工藝

EML340連續采煤機在推進過程中，斜切45°進刀，由里向外依次雙翼進刀回采，進刀深度為10m。每個采硐回采完畢后，使用履帶行走式液壓支架，對暴露的三角區域頂板進行及時支護，同時將采煤機退出并行進至下一個待采采硐前方3～4m左右的區域內進行回采，以此遞推，直至工作面內所有采硐回采完畢[4]。支巷回采順序為：支巷迎頭向支巷開口位置后退式回采[5]。支巷回采順序與設備布置如圖2所示。

圖2 支巷回采順序與設備布置

2.4 回采支護工藝

回采過程中，履帶行走式液壓支架隨著工作面的推進而移動，在每個采硐回采完畢后，支架就向前移動一個步距。相鄰采硐間留設0.5～1m的隔離煤墻作為輔助裝煤體，相鄰塊段間留設15m以上隔離煤柱作為煤巖體的承重墻，臨時支護頂板[6]。支巷回采頂板支護結構如圖3所示。

圖3 支巷回采頂板支護結構

針對工業廣場及永久性殘留煤柱及三角煤的回采，主要采用膏水充填法進行回采，其主要方式為：在工業廣場中部及兩側布置寬度為5～8m的密閉擋墻，通過管道與地面的加壓泵相連，經砼攪拌機將充填料攪拌并輸送至加壓泵，以管道泵送的形式輸送到充填區域，待其凝固成型為巖墻后，撤去管路與設備，進行短壁式煤柱回采。

3 結語

通過對小峪煤礦殘留煤柱與三角煤的高效回收，回采至今的半年中，累計回收煤炭27.5萬t，煤炭回收率較上年提高了4.72%。該工藝在小峪煤礦的成功實施，為類似礦井對殘留煤柱及三角煤的回收工藝改進提供了理論指導與技術支持。