高效回采保安煤柱的技術(shù)預(yù)控措施

文/張君瀚

高效回采保安煤柱的技術(shù)預(yù)控措施

文/張君瀚

為了充分利用煤炭資源，提高礦井回采率，延長礦井服務(wù)年限，山西寧武大運(yùn)華盛南溝煤業(yè)有限公司結(jié)合采區(qū)的地質(zhì)情況、巷道布置、支護(hù)方案、設(shè)備選型和回采工藝等實(shí)際情況，經(jīng)充分論證，將綜采放頂煤技術(shù)成功應(yīng)用于采區(qū)保安煤柱的回采工作，提高了回采期間的安全系數(shù)和資源回收率，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。

一、工作面概況

南溝煤業(yè)公司ZF302工作面西面為3602、3604工作面，上中下分層工作面（已回采），北面為六采區(qū)東翼運(yùn)輸巷，東面為3601、3603分層工作面及ZF301工作面（已回采），南面為3#煤運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷。

ZF302工作面長74.6m，走向長度為303m，蓋山厚度54～93m，平均73m。工作面煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單，直接頂為砂質(zhì)頁巖；基本頂為中砂巖；直接底為砂質(zhì)頁巖；基本底為中砂巖。煤層內(nèi)局部夾1～2層炭質(zhì)泥巖。

回采期間，將從上分層煤層頂板空巷和中分層煤層空巷下方通過，與煤層斜交巷道、煤巖層斜交巷道相交，并于底板巖層空巷（采區(qū)集中運(yùn)輸巷、采區(qū)材料車場）上部通過。見圖1。

圖1 工作面平面位置圖

二、巷道布置及支護(hù)

ZF302工作面回采巷道沿煤層底板單巷式布置，運(yùn)輸順槽、回風(fēng)順槽于原中、下分層保安煤柱間布置，與下分層工作面停采線留設(shè)7～10m寬度煤柱，開切眼與原采區(qū)東翼運(yùn)輸巷留設(shè)煤柱10m。

ZF302工作面兩順槽均采用梯形斷面，12號鋼支架支護(hù)。運(yùn)輸順槽與3#煤運(yùn)輸大巷相接，回風(fēng)順槽與采區(qū)集中回風(fēng)巷相接。開切眼采用梯形斷面，配合錨網(wǎng)支護(hù)，上寬7000mm，下寬7400mm，高度2350mm。斷面16.92m2。

ZF302工作面采用ZF4400/17/ 28型雙輸送機(jī)低位放頂煤液壓支架，MG150/375-W采煤機(jī)，工作面前后部刮板輸送機(jī)則采用SGB630/180型輸送機(jī)。

三、保安煤柱回采工藝及預(yù)控措施

ZF302工作面采用走向長壁后退式綜采放頂煤采煤工藝進(jìn)行回采，由全部垮落法控制頂板垮落。

具體步驟如下：采煤機(jī)斜切進(jìn)刀→割煤→移架→推前部輸送機(jī)→放頂煤→拉后部輸送機(jī)。

進(jìn)刀采用端部斜切割三角煤進(jìn)刀方式。基于支架上方頂煤運(yùn)移速度快，變形量大,易形成松動膨脹層等因素，采取帶壓擦頂?shù)囊萍芊绞剑M可能保持頂煤完整性。移架時(shí)，盡力控制頂梁下降量小于200mm，支架初撐力不得低于31.4MPa，且移架滯后采煤機(jī)后滾筒3～5m，追機(jī)作業(yè)。

采用依次從機(jī)頭往機(jī)尾或從機(jī)尾往機(jī)頭的順序進(jìn)行頂煤開采。放頂煤工序與割煤工序采用交替作業(yè)方式，且放煤過程中，應(yīng)相互配合，嚴(yán)格執(zhí)行“見矸收尾梁”原則，盡量避免頂煤流出刮板輸送機(jī)外。

四、過空巷煤柱回采的頂板、瓦斯控制技術(shù)措施

1.回采前支護(hù)并加固空巷

為防止空巷頂板冒落，最大程度減小工作面過空巷的難度，回采前應(yīng)針對不同條件空巷采取合理有效的支護(hù)方式。

（1）上分層、中分層煤層巷道，采用梯形木親口棚加木垛支護(hù)。

（2）煤層斜交巷道采用木點(diǎn)柱+木垛+錨桿（索）支護(hù)。

（3）煤巖層斜交巷道對位于巖層中的部分采用碎矸石充填，同時(shí)，為了防止采煤機(jī)下陷，上部靠近煤層的800mm高度改用強(qiáng)度等級不低于C20的素混凝土充填，并對位于煤層中的部分位置采用標(biāo)號為425#水泥按0.6水灰比配制水泥漿充填。

（4）煤層底板巖巷采用錨碇回填注漿+錨桿（索）+鋼筋網(wǎng)支護(hù)。

2.過空巷采煤期間支護(hù)措施

（1）過空巷前應(yīng)對與空巷相交的ZF302工作面相交范圍進(jìn)行木垛加固，保證木垛支撐有力。同時(shí)，加強(qiáng)空巷附近的超前支護(hù)，采用單體液壓柱配合鉸接頂梁的支護(hù)方式，柱距0.7m，排距0.7m，保證柱體初撐力不低于18MPa,所有單體柱穿鐵靴，增加單體柱支撐強(qiáng)度，降低回柱難度。

（2）過空巷前嚴(yán)格控制采高，采煤機(jī)必須沿底板作業(yè)，不得留底煤，必要時(shí)割底板，保證工作面支架前探梁與空巷頂板有效銜接。

（3）及時(shí)超前移架、伸出前探梁強(qiáng)行護(hù)頂，減少支架前方冒矸量。

（4）當(dāng)工作面揭露空巷后，由兩端頭采用短插刀快速通過，有效抑制工作面頂板大幅度下沉量；空巷內(nèi)的坑木由支架前方取出，防止木柱進(jìn)入工作面影響生產(chǎn)。

（5）取木柱前，應(yīng)閉鎖煤溜，并借助長柄工具將坑木及時(shí)取出放置指定地點(diǎn)；備足液壓柱、木梁、道木、鉸接頂梁、π型梁等備用材料，以供過空巷期間維護(hù)頂板使用。

3.過空巷采煤期間瓦斯控制及通風(fēng)技術(shù)措施

為防止上下層空巷造成通風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)、短路情況，保安煤柱回采前，應(yīng)對所有空巷進(jìn)行檢查密閉，隔斷采空區(qū)和工作面之間的聯(lián)系。回采過程中，在工作面進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)通過進(jìn)風(fēng)孔對每條空巷進(jìn)行適量配風(fēng)，每班由專職測風(fēng)員定時(shí)監(jiān)測工作面運(yùn)輸、回風(fēng)、原采區(qū)回風(fēng)集中回風(fēng)巷及空巷附近的風(fēng)速、瓦斯等參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)匯報(bào)調(diào)度室進(jìn)行處理。

五、保安煤柱回采期間礦壓規(guī)律及監(jiān)測措施

1.工作面礦壓監(jiān)測方法

采用液壓支架所配BZY-60/ 60礦用數(shù)字壓力表進(jìn)行支架阻力測量。在工作面按上中下布置三個(gè)測區(qū)，安裝數(shù)字化礦壓儀，定期收集壓力數(shù)據(jù)。每天統(tǒng)計(jì)一次端面頂板的破碎及煤幫片幫情況，并統(tǒng)計(jì)液壓支架安全閥開啟率和支架因頂板壓力損壞部件等情況。

2.兩順槽數(shù)據(jù)監(jiān)測

巷道圍巖表面位移。在巷道中設(shè)置觀測基點(diǎn)，每30m布置一組測點(diǎn),每天觀測一次,并用測桿測量頂?shù)装搴蛢蓭偷囊平俣群鸵平俊?/p>

超前單體支柱阻力觀測。利用單體支柱壓力表在超前支柱支設(shè)時(shí)，觀測支柱阻力的變化情況，每班記錄一次。運(yùn)輸和回風(fēng)順槽每巷選取二根液壓柱安裝壓力表，初始位置為距工作面15m和30m，隨工作面向前推進(jìn)該液壓柱也隨之相應(yīng)前移。

3.支護(hù)質(zhì)量動態(tài)規(guī)律監(jiān)測

由專業(yè)技術(shù)人員對工作面支護(hù)質(zhì)量與頂板動態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，確認(rèn)變化規(guī)律。監(jiān)測工作面包括支架阻力、煤幫片幫值、梁端距、采高及端面頂板冒落等情況。兩巷包括單體支柱初撐力、超前支護(hù)及巷道支護(hù)完好情況等。

數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，直接頂初次跨落距6.0m，基本頂初次來壓步距14m，基本頂周期來壓步距3～8m，基本頂來壓強(qiáng)度一般為30～35Mpa，最大達(dá)38Mpa。工作面中部及機(jī)尾來壓頻繁且強(qiáng)度高，工作面機(jī)頭側(cè)受保護(hù)煤柱支撐作用，來壓次數(shù)較少。

（作者單位：山西寧武大運(yùn)華盛南溝煤業(yè)有限公司）

（責(zé)任編輯：周瓊）