薄煤層無煤柱開采技術實踐的研討

趙順法 高雄飛

(濟源鶴濟順達煤業有限公司,河南濟源 459000)

薄煤層無煤柱開采技術實踐的研討

趙順法 高雄飛

(濟源鶴濟順達煤業有限公司,河南濟源 459000)

本文結合作者多年從事煤炭行業對薄煤層無煤柱開采技術實踐進行了詳細的分析探討。實踐證明,無煤柱開采是合理開發利用煤炭資源、提高回采率、降低掘進率、減少巷道維護費、提高技術經濟效益的有效措施之一,是在開采工藝上的一項重要改革。在條件合適的煤層要積極推行無煤柱開采技術。

煤炭 無煤柱開采 沿空留巷

1 礦井簡介

濟源鶴濟順達煤業有限公司位于濟源市下冶鎮曹腰村境內，距下冶鎮政府約3km，距濟源市約55km。礦井二立一斜混合開拓，所采煤層為二4煤層和一1煤層，煤層賦存穩定，煤層厚度在0.5～1.2m，平均厚度0.7，傾角5°～9°。首采二4煤層，一1煤層為續接煤層。礦井為低瓦斯礦井，瓦斯絕對涌出量0.43m3/min，相對涌出量3.42m3/t。正常涌水量10～15m3/h，最大涌水量為40 m3/h。一1煤層的直接頂板為太原組底部的灰巖，局部相變為砂巖，平均厚度4.3m，頂板巖石堅硬，裂隙較發育，穩定性較好。煤層底板巖性為鋁土質泥巖，厚3-33.40m；二4煤層的頂板巖性為砂質泥巖及泥巖，厚約15m，穩定性較好；底板巖性為炭質泥巖及砂質泥巖，厚度40-70m，井田面積3.3203km2；礦井地質儲量272.0萬t。

2 實驗采煤工作面沿空留巷概況

(1)鶴濟順達煤業有限公司分為兩個煤層一1煤層和二4煤層，一1煤層為續接煤層，現無開采。二4煤層為我礦的開采煤層，分為兩個采區，設計有七個工作面。其中已經回采工作面為21206。開采二4煤層，煤層平均厚度0.7m-1.0m，煤層傾角6°，煤層結構簡單，根據物探報告顯示此工作面范圍內沒有構造發育，地質構造簡單。

(2)21206工作面頂板巖性為砂質泥巖及泥巖，厚約15m，巖石抗壓強度42-50MPa，當頂板巖性為砂質泥巖，頂板巖層層面光滑，裂隙不發育，穩定性較好；當頂板巖性為泥巖時，巖石破碎，穩定性差，易坍塌，需要用11#工字鋼棚和錨桿同時加強支護，錨桿采用Ф20×2400mm左螺旋金屬錨桿，蓋板使用金屬托板100mm×100mm×10mm，錨網采用金屬鋼板網，網格160×80mm；排距700mm，每孔使用3根K2335樹脂錨固劑，對破碎帶進行全面支護。底板巖性為炭質泥巖及砂質泥巖，厚度40-70m，巖石抗壓強度15-60MPa。

3 實施方案和留巷工藝的研究內容

(1)21206工作面簡介：此位于礦區的東部，有南向北前進式開采，走向長度300m，上順槽設計長度為298m，下順槽設計長度為280m，切眼設計長度為80m，煤厚0.7m-1.0m，頂板為砂質泥巖及泥巖，底板巖性為炭質泥巖及砂質泥巖。

(2)掘進巷道設計為矩形斷面，用11#工字鋼棚支護，鋼梁長度為2400mm，柱腿長度為2250mm，棚距間距為1000mm。當頂板為砂質泥巖時，只采用工字鋼架棚支護；當頂板為泥巖時，采用工字鋼棚和錨網聯合支護。

(3)施工方式：21206工作面采用前進式采煤方法，回采前先超前工作面3m掘進好巷道，采用“11#工字鋼棚”支護(頂板破碎則采用工字鋼棚和錨網聯合支護)。回采后，沿上、下順槽留巷巷道內側邊緣2.5m以外的頂板全部垮落，以采空區1.5m范圍內垮落頂板矸石砌筑支護垛作為沿空護巷墻體。工作面每推進兩個循環(2m)，砌筑一次沿空護巷體，利用噴漿機往矸石垛內注漿瞇縫，使之膠結成整體，充分和頂、底板接觸，起到墻體支護頂板的作用。

(4)沿空留巷：在30m范圍內的留設巷道兩側用單體柱π型梁加打抬棚進行加固，切眼用單體液壓支柱配π型鋼梁臨時支護，該段采空區則用強制放頂法放頂，減小該段頂板的壓力。根據21206工作面設計的上、下順槽的寬度留設混合護墻體柱，體柱的規格為1.5m×2.0m，間距1.5m，再用噴漿機對柱體瞇縫加固，一般3-5天可以達到設計抗壓強度，巷內基本支護用工字鋼棚和錨桿。當護墻體柱達到強度后移去該段的單體柱，依這樣循環向前推進。作為工作面下塊的進風巷和回風巷。

4 無煤柱開采的“一通三防”情況

4.1 通風措施

無煤柱開采對通風的最大影響是上風巷風流進入上階段老塘，形成擴散通風。在沿空留巷布置時，對留巷進行了分段臨時封閉，上階段順槽在回采時已碼垛封閉，解決了擴散通風問題；采用上提順槽布置時，也對留巷進行了分段臨時封閉。

階段煤柱上夠時，采用風障導風，保證回采有足夠的風量。對于羽狀斷層帶，采用從上盤到下盤分盤準備、分盤開采的方法，并及時加設風門，解決了采掘通風問題。

4.2 瓦斯狀況

新楊煤礦是低瓦斯礦井，工作面上風巷風流中CH濃度一般在0.1%以下，最大不超過0.15%。由于采取無煤柱開采，上階段老塘瓦斯濃度很小，采取上夠煤柱開采揭開老塘時，上隅角CH4濃度一般在0.08%以下，很少超過0.1%，從未出現瓦斯超限現象。

4.3 防滅火情況

無煤柱開采對防火工作尤為有利。由于工作面回采率高達99.5%以上，底板光滑無遺煤，因此老塘沒有殘煤可以氧化發熱，更無煤燃燒。所有封閉墻內無CO，CO2濃度一般為0.06%～0.15%，最大不超過4.5%；CH4濃度一般在0.2%～2.5%之間，最大4.5%；溫度一般在20℃～22℃之間，最高25℃。可以說，準備齊全的防滅火灌漿系統也就無從發揮作用了。

5 實踐效果

(1)我礦采用沿空留巷后，減少了回采巷道的掘進，提高了巷道使用率，加快了回采工作面的布置，避免了回采工作面的采掘失調、接續緊張；(2)采掘管理得到了更好的成效，生產更加集中，增加了全礦井的安全可靠性；(3)減輕了工人勞動強度，改善了工作環境；(4)沿空留巷省去了工作面的煤柱，大大提高了資源回收率，使煤炭資源的回采率提高3%～6%；(5)大量利用了工業廢渣，減輕了環境污染，保護環境。

6 結語

實踐證明，薄煤層無煤柱開采是合理開發利用煤炭資源、提高回采率、降低掘進率、減少巷道維護費、提高技術經濟效益的有效措施之一，對無煤柱開采的不同方式及其適應條件進行研究，選擇合適本區的無煤柱開采方式，組織試驗，推廣時要由點到面，對試驗中出現的問題要及時進行分析，制訂有針對性安全技術措施，結合具體的煤層賦存和開采技術條件分析預測其經濟效益，對當前不可再生資源最大限度的利用和開展節能環保工作具有重要意義，對實踐使用薄煤層無煤柱開采掌握了沿空掘巷和沿空留巷礦山壓力的顯現規律。