小塊段淺埋深厚煤層開采實踐

【摘 要】 本文以老齡化礦井大明煤礦為實例，論證并實踐了在縮小工業廣場煤柱后對小塊段淺埋深厚煤層進行回采，其中工業廣場煤柱三段工作面分幅開采，一幅運用自動鋪網技術形成人工假頂，一、二幅采取兩順疊合、密閉下拉門等優化方案，安全、快速、高效的回收了煤炭資源，實現了經濟效益最大化，為同等地質條件下小塊段淺埋深厚煤層回收提供了寶貴經驗。

【關鍵詞】 廣場煤柱 分幅開采 優化設計

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.09.005

1 前言

大明煤礦1958年建井，是一個有著五十多年的開發與建設歷史的老齡化礦井，隨著礦井工業儲量的不斷枯竭，生產能力急劇下降，閉坑已是避不可免。為了在閉坑前安全并盡最大可能回收煤炭資源，大明煤礦委托中煤國際工程集團沈陽設計院對工業廣場保護范圍進行了縮減設計。工業廣場保護范圍縮減后，布置了工業廣場煤柱一、二、三段工作面，回收呆滯煤炭資源41萬噸，實現了經濟效益最大化。其中工業廣場煤柱三段工作面分幅開采，一幅運用自動鋪底網技術，采空區加注白泥形成人工假頂，在此基礎上，二幅工作面采用一、二幅兩順疊合，密閉下拉門等優化方案，安全、快速、高效的回收了煤炭資源，為同等地質條件下小塊段淺埋深厚煤層回收提供了寶貴經驗。

2 工作面概況

煤柱三段工作面總體是一個傾向南西的單斜構造，煤層走向103～116、傾向13～26、傾角4～8，煤層厚度7.60～9.17m，平均厚度8.18m。工作面東側為469-1號鉆孔、工業廣場保護煤柱；西側為北南四段采空區（1979.7～1993.2采六幅）；南側為322號鉆孔、F1號斷層（落差約50m）；北側廣場煤柱皮帶道、工業廣場煤柱一段工作面。下部有北南四段皮帶道及風煤眼、-74皮帶道、北翼石門皮帶道等老巷，其中北南四段皮帶道沿煤層底板施工巷道，平面位置詳見圖1。

3 開采方案的選擇與優化

煤柱三段工作面距地表垂距109.1～129.9m。由于采深小，回采厚度大，第四系含水層水對安全回采具有一定的威脅。依據《大明立井工業廣場煤柱三段開采水文地質安全論證》，三段工作面采用綜放采法無法保證工作面安全回采，通過方案優化，最終選用分兩幅分層綜采法回采。

3 一幅回采過程中人工假頂的形成及老巷的探查與管理

3.1 自動鋪網技術的應用及人工假頂的形成

通過在液壓支架底座尾部加裝金屬網網托裝置，形成自動鋪網支架。金屬網在工作面回采時放在網托上，拉移液壓支架時，金屬網自動鋪設在工作面底板上，采空區自然垮落的矸石將金屬網壓住，形成二幅工作面的人工假頂。

應用自動鋪網技術，杜絕了人工作業的風險，又避免了回采過程中拉移液壓支架撮破、撕斷金屬網和采煤機滾筒刮壞金屬網的現象，保證了金屬網在采空區底板上鋪設均勻和鋪設金屬網的完整性，使人工假頂能夠達到理想的設計效果，降低了工人的勞動強度，節約了施工成本，提高了回采率。

3.2 一幅采空區注白泥促進人工假頂的形成

為促進人工假頂的形成，自工作面開采在架間預置注泥管，通過注漿泵由注泥管向架后采空區全面、持續注白泥，使白泥與垮落的頂板巖石混合，以便膠結形成更好的再生頂板。通過采空區注白泥還能有效預防采空區的自然發火。

3.3 老巷的探查與管理

北南四段皮帶道沿煤層底板施工，對工作面掘進和回采都存在安全隱患。巷道掘進距北南四段皮帶道舊巷10m位置開始，向工作面迎頭施工探眼，執行“探5掘2”的規定。距北南四段皮帶道3m時，采取空氣置換技術處理老巷瓦斯等有毒有害氣體，方法為在巷道兩側向老巷打鉆下套管，形成進風和回風通路，向老巷內連續供風，逐漸降低老巷內瓦斯深度，達到安全值以下，再安全掘進通過老巷。通過北南四段皮帶道舊巷位置后，采用噴漿封閉的方法進行處理，在噴漿封閉前預留好觀測和消火管路。

4 二幅工作面設計優化及施工

4.1 二幅工作面兩順的優化

三段一幅工作面回采后剩余煤層平均厚5.6m。為最大限度回收煤炭資源，減小掘進率，通過設計優化，選擇兩順與三段一幅兩順疊合施工。二幅工作面兩順提前拉底施工，降低原巷道底板標高后從一幅密閉下拉門掘進，密閉前巷道凈高達5.8m，高頂段巷道距底板2.8m處兩幫施工錨索，用運輸機鏈固定圓木做橫梁支撐兩幫；密閉段施工時采取架雙鐵棚支護，棚距0.5m，通過密閉后采取雙鐵棚支護；局部壓力較大加打中心點柱補強支護。

4.2 二幅工作面切眼位置優化

切眼南側發育有F1號斷層，根據其它地點探查及實見，該斷層為封閉型正斷層，斷層不含水也不導水。一幅工作面回順已揭露該斷層，如按照常規設計，二幅切眼應內縮布置。通過優化設計，二副切眼在一幅切眼位置基礎上外延7m布置，回順破巖石施工，保證回采工作面處于煤層內，這樣，可以采取錨桿、錨索聯合的支護方式，加快了掘進速度，避免了架棚支護及安裝過程中的鐵棚拆除等不利因素，既簡化安裝工序，又最大程度的回收了煤炭資源，減少了邊角煤的損失。

5 結論

煤炭資源是礦井可持續發展的根本，也是礦井服務年限的根本，大明煤礦以廣場煤柱三段回采為實例，通過采取分幅開采，運用液壓支架自動鋪網工藝，實現二幅工作面兩順與切眼的優化布置，最大限度的回收煤炭資源，為小塊段淺埋深厚煤層回收，提供了寶貴的經驗。

參考文獻

[1] 任權，張新成，劉敬陶.火成巖侵入條件下EW415綜采工作面的優化設計[J].鐵法科技，2013（B12）：112-115.

[2] 楊清成，陳剛，董磊.厚煤層綜采工作面分幅開采中的自動鋪網技術[J].鐵法科技，2015（1）：4-6.

作者簡介

劉敬陶，大學本科學歷，測量工程師，現任鐵煤集團礦建公司地測科副科長，從事礦井地質、測量工作。

張新成，大學本科學歷，地質工程師，現任鐵煤集團礦建公司地測科科員，從事礦井地質工作。

潘旭，大學本科學歷，地質工程師，現任鐵煤集團礦建公司地測科科長，從事礦井地質、設計工作。