窄煤柱高瓦斯厚煤層滑移支架放頂煤開采技術(shù)

摘要：本文簡(jiǎn)述了龍煤集團(tuán)鶴崗分公司益新煤礦，窄煤柱高瓦斯厚煤層滑移支架放頂煤開采技術(shù)所取得的成果和效益，并探索滑移支架開采工藝的發(fā)展方向

關(guān)鍵詞：窄煤柱 厚煤層 開采技術(shù)

益新煤礦位于鶴崗礦區(qū)東北部，行政區(qū)屬鶴崗市東山區(qū)管轄。 井田南北走向長6.5公里，東西平均傾向?qū)?.77公里，面積為18.0272平方公里 。井田內(nèi)共有斷層203條，其中垂直斷距20～50米的106條，大于50米的58條; 203條斷層中可靠的93條，較可靠的104條，可靠和較可靠的占97%，不可靠的6條，生產(chǎn)當(dāng)中實(shí)見的小斷層則更多。煤層厚度薄厚不均，因地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜薄煤層多為不可采，厚煤層也多為塊段小煤層賦存復(fù)雜， 所以厚煤層開采方法受到很大限制，不適合厚煤層綜合機(jī)械化放頂煤開采，發(fā)揮不出機(jī)械化厚煤層的生產(chǎn)能力。受構(gòu)造影響常規(guī)的分層開采巷道掘送又非常困難。因此該礦對(duì)于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域厚煤層開采，先后采用了π型鋼梁放頂煤、懸移支架放頂煤、滑移支架放頂煤等開采技術(shù)。

益新煤礦位于鶴崗礦區(qū)東北部，屬于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、煤層瓦斯含量高有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的高突礦井。針對(duì)我礦煤層賦存復(fù)雜、瓦斯含量高、煤層松軟、礦壓大、支護(hù)困難的實(shí)際情況，制定出切實(shí)可行的采掘巷道布置設(shè)計(jì)方案、一通三防管理和安全高效的滑移支架放頂煤開采技術(shù) 。其主要做法是：

一、為減少礦壓巷道采用小煤柱布置減少巷道壓力減少巷道的維護(hù)支護(hù)成本和工資投入并多回收煤炭資源。

例如益新煤礦225采煤隊(duì)開采的三水平北二石門后部區(qū)15#右二段。采區(qū)概況：該區(qū)走向長400米，傾斜長105米，儲(chǔ)量58.8萬噸。煤層厚度平均為10米，煤層傾角平均為280，煤層節(jié)理層理發(fā)育，直接頂板為粉砂巖，厚度1.12米，老頂為細(xì)砂巖，厚度為5.86米，底板粉砂巖，厚度為5.32米。該煤層絕對(duì)瓦斯涌出量為3.5M3/MIN，發(fā)火期為180天。本區(qū)15#層已開采兩個(gè)分層，開采時(shí)間為1997—1998年，上部舊區(qū)為三水平北二石門后部區(qū)15#層右一段于2008—2009年開采結(jié)束。沿空掘巷是提高煤炭采出率，同時(shí)免于集中應(yīng)力對(duì)支護(hù)影響的有效途徑。如圖所示：由于該區(qū)域礦壓大支護(hù)困難風(fēng)道布置為與上段機(jī)道留設(shè)煤柱為5米沿空掘巷，支護(hù)采用U形鋼鐵棚掛網(wǎng)噴碹聯(lián)合支護(hù)，解決了礦壓大對(duì)巷道破壞掘進(jìn)速度慢的問題，留設(shè)5米煤柱沿空掘巷比以往區(qū)段間留設(shè)15米煤柱及原始應(yīng)力區(qū)掘送巷道相比，其優(yōu)點(diǎn)：

1、巷道變形小，躲過了應(yīng)力集中的高峰值區(qū)，區(qū)段煤柱15米是應(yīng)力集中的高峰值區(qū)，巷道變形嚴(yán)重，通過實(shí)測(cè)巷道兩幫的移近量在400mm—1000mm，窄煤柱掘送巷道兩幫移近量在50mm—100mm。因此沿空掘巷減少巷道維護(hù)成本和工資投入，沿空掘巷與鄰區(qū)左一段機(jī)道相比(左一段機(jī)道開采前由于巷道變形嚴(yán)重，斷面由4.2米寬縮小到最窄處2.1米寬，滿足不了運(yùn)煤、通風(fēng)和行人的需要，因此對(duì)整條巷道進(jìn)行了恢復(fù))節(jié)約了巷道的維修，每架U形鋼鐵棚成本2210元，其它材料費(fèi)為863元，工資費(fèi)為每米850元，綜合成本節(jié)約了4475.5元×400米≈179萬元。

2、提高了掘進(jìn)速度，左一段機(jī)道在掘送期間每月進(jìn)度為60—70米，沿空掘巷每月進(jìn)度為100—120米，減少了工期，也減少了采煤期間對(duì)采煤工作面兩巷的維護(hù)，縮短了接續(xù)面準(zhǔn)備期，延緩了采面的接續(xù)時(shí)間。

3、提高了煤炭的回收率，煤炭資源為不可再生資源，沿空掘巷也是提高煤炭回收率的措施之一，與15米煤柱相比多回收煤炭資源4.8萬噸，按市場(chǎng)價(jià)550元計(jì)算可增收2640萬元的經(jīng)濟(jì)效益，利潤在1000萬元以上。

二、簡(jiǎn)化瓦斯與煤塵治理工程，降低了一通三防的成本投入。該區(qū)域?yàn)槿L(fēng)壓上行通風(fēng)，采面絕對(duì)瓦斯涌出量為3.5M3/MIN，屬于高沼氣工作面，在瓦斯治理工作上應(yīng)優(yōu)先考慮進(jìn)行瓦斯抽放，初采期間配風(fēng)量390M3/MIN。

1、防治瓦斯：由于該區(qū)本煤層上部開采了兩個(gè)分層，鄰區(qū)上段開采結(jié)束，風(fēng)道為窄煤柱布置。隨著采煤工作面不斷開采，采空區(qū)的不斷冒落，上道保安煤柱也不斷垮塌與上段采空區(qū)連通，采面的大量瓦斯將漂移的上段采空區(qū)內(nèi)，上段采空區(qū)成為儲(chǔ)存地點(diǎn)。達(dá)到了通過自然條件治理瓦斯的目的，降低了瓦斯治理的難度，相對(duì)來說降低了瓦斯的絕對(duì)涌出量，該區(qū)的配風(fēng)量由開采初期390M3/MIN降到240M3/MIN，增加了開采安全可靠性。和其他區(qū)域原始煤層開采抽放治理瓦斯相比，節(jié)省了人力、物力和工程投入，簡(jiǎn)化了瓦斯治理工程，如若按井下使用SKA-303移動(dòng)抽放泵，電機(jī)功率為90kw/h每天的電費(fèi)消耗為9×24h×22.5元×30d=14.58萬元，該區(qū)將開采13個(gè)月，可節(jié)約電費(fèi)189.54萬元。

2、防治煤塵：在右二段開采前，對(duì)右一段進(jìn)行了預(yù)防性灌漿，灌漿水通過右一段采空區(qū)及頂分層采空區(qū)對(duì)該區(qū)煤體進(jìn)行濕潤，增加煤層的可放性，由于該煤層的層理節(jié)理發(fā)育透水性好，一段采空區(qū)的積水絕大部分已經(jīng)本煤層吸收，通過掘進(jìn)和開采時(shí)的實(shí)踐鉆探，采空區(qū)不存在大量積水，降低了采煤工作面的開采時(shí)的煤塵，在防治煤塵工作上減少很多程序。與煤層高壓注水增加煤層可放性和防塵相比，降低了成本投入和節(jié)省了電費(fèi)，高壓注水泵2BZ-40/12電機(jī)50kw計(jì)算，開采該區(qū)域可節(jié)省電費(fèi)105.3萬元。

3、防滅火管理：為防止右二段開采期間右一段發(fā)火影響右二段開采，故在右二段開采前對(duì)右一段進(jìn)行預(yù)防性灌漿，并在工作面軟幫噴灑阻化劑，采面上下兩道打孔注MEA防滅火劑，對(duì)上段采空區(qū)放水鉆孔下U型管進(jìn)行隔絕，防止向采空區(qū)供風(fēng)發(fā)火。通過以上各項(xiàng)措施防火效果明顯，開采期間沒有發(fā)生發(fā)火引火，保證了安全生產(chǎn)。

三、支護(hù)安全可靠，操作簡(jiǎn)便的滑移支架的放頂煤工藝。BDY并聯(lián)頂梁液壓支架由兩個(gè)支撐梁和四個(gè)單體支柱組成，具有支架的初撐力高、穩(wěn)定性好、支護(hù)強(qiáng)度高、運(yùn)輸安裝方便快捷、操作簡(jiǎn)單、降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。與π型鋼梁放頂煤相比還簡(jiǎn)化了采煤工序，尤其是在開采松軟煤層時(shí)其前探梁可及時(shí)護(hù)頂防止硬幫抽漏頂，并且可減少職工的搬運(yùn)單體戧幫的工作。在開采實(shí)踐過程中得到職工干部的一致認(rèn)可。

窄煤柱厚煤層滑移支架放頂煤開采，無論是在開采工藝、頂板管理、一通三防管理都有其優(yōu)越性，適合地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層發(fā)育的厚煤層小塊段，并最大限度的發(fā)揮滑移支架的安全、可靠支護(hù)的特點(diǎn)。 綜上所訴，窄煤柱厚煤層放頂煤開采發(fā)展前景可觀，適合廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]楊孟達(dá).煤礦地質(zhì)學(xué).煤炭工業(yè)出版社，2000.

[2]徐永圻.煤礦開采學(xué).中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000

作者簡(jiǎn)介：

王繼仁：(1975-)， 男，工程師，1996年畢業(yè)于撫順煤炭工業(yè)學(xué)校，現(xiàn)任鶴崗益新煤礦二采區(qū)主任工程師。