淺析綜采工作面回采工藝研究

梁 飛

(汾西礦業兩渡煤業，山西 靈石 031302)

引 言

21012工作面采用的沿空留巷無煤柱開采技術，主要是隨工作面回采推進，利用巷旁充填等手段，沿采空區邊緣維護保留原回采巷道，從而取消護巷煤柱，作為下區段工作面沿空回采巷道使用。然而，由于充填巖柱及巷道穩定性控制問題難以解決，隨著工作面推進，留巷圍巖變形嚴重，導致巷道返修頻繁，致使造價高昂；加之沿空留巷的支護及施工工藝復雜，部分工作要在不受保護的采空區作業，工人勞動強度高，安全程度低；此外，留巷施工工藝無法進行平行作業，嚴重限制推采速度，不能實現高效回采，因此，留巷的支護與維護成了制約工作面安全高效開采的最大瓶頸。

1 工作面概況

21012工作面位于兩渡煤業二采區集中大巷西南方向，東北部為三條集中大巷，其材料巷西面為F3斷層，運輸巷東面為21013工作面，切眼外側為和家山保安煤柱邊界。工作面標高為：550 m～518 m，地面標高為：850 m～950 m,煤層蓋山厚度在435 m～421 m。本工作面開采煤層為石炭系太原組10#煤。10#煤層以亮煤及半亮煤為主，暗煤次之，層狀結構，硬度大，屬中強度煤層，該煤層穩定，煤層總厚度為3.49 m～3.79 m，平均厚度3.64 m，傾角3°～12°，平均傾角7°～8°，容重1.45 t/m3,屬于中灰高硫瘦煤。工作面走向長699 m，傾斜長178 m，可采儲量為53萬t， 10#煤煤塵有爆炸性，且具有自燃性，煤層自燃發火期為52 d。掘進期間工作面相對涌出量為1.55 m3/t，絕對瓦斯涌出量為3.52 m3/min。

2 留巷存在的問題

工作面留巷內礦壓顯現明顯，局部地段巷道變形嚴重，頂板破碎離層，頂底板移近量最大為1.2 m，造成單體支柱、π梁不同程度損壞。

21012留巷原為21012運巷，巷道受掘進、采動兩次影響，頂板壓力顯現明顯，且由于留巷采用高水速凝充填技術進行巷旁充填，采空區頂板跨落后，巷道上方頂板呈懸臂梁狀態，相當一部分巖石的重量壓在巷道充填體，導致巷道充填體支承壓力增大，應力由兩幫傳至底板，底板為敞開未支護狀態，從而造成留巷底鼓嚴重。

3 工作面回采工藝方案對比

3.1 方案提出

方案一：21012工作面繼續使用Y型通風沿空留巷技術，工作面回采工藝為割煤→移架→推溜→端頭支護→清理工作面浮煤→超前支護及巷道的回收→支設柔模并充填高水速凝材料。

方案二：將21012留巷密閉，21012工作面采用一進一回U型通風，工作面回采工藝為割煤→移架→推溜→端頭支護→清理工作面浮煤→超前支護及巷道的回收。

3.2 方案對比

3.2.1 技術對比

方案一中要繼續采用Y型通風技術，勢必要對留巷加強管理，一方面要加強留巷支護強度，另一方面要組織專用隊組進行拉底維護，耗費大量人力、物力、財力。同時工作面在工藝上多一道巷旁充填，增加了工作面的循環時間，降低了工作面的生產效率，但是減少了21014工作面的巷道掘進工程量，21014工作面可利用21012留巷進行生產。

而方案二使用U型通風技術，需要在21014工作面回采前重新施工一條巷道，增加了巷道掘進工程量，但是卻在回采工藝上更加簡單并減少了人員投入，不需要安排專用隊組進行拉底維護。

3.2.2 安全對比

方案一中由于留巷的存在，底鼓嚴重，局部地段巷道支護已經失效，在補強支護及拉底維護中對人員造成一定威脅，維護困難大，危險系數大。方案二則是將危險系數大的留巷進行密閉，將工作面調整為U型通風，生產工藝簡單，安全系數高。

3.2.3 經濟對比

1) 方案一的費用增加了拉底維護、充填工藝兩部分費用(巷道剩余長度為1 400 m)。

充填費用羅列如下。支護材料費用，包括鋼筋網片、對拉錨桿、螺紋鋼錨桿、菱形金屬網、W鋼帶、錨固劑、托梁、托盤、充填包、高水速凝充填料，見表1。

留巷支護材料費用為6 385.35×1 400=893.9萬元，人工費用為1 495×1 400=209.3萬元。

拉底維護費用為1 854×1 400=468.8萬元。

2) 方案二的費用增加了一條巷道(長度1 800 m)的掘進，根據測算，掘進一條半煤巖巷費用為5 835×1 800=1 050.3萬元。

方案二比方案一可節省費用312.4萬元。

表1 支護材料明細表

3) 方案對比分析結果綜上所述，方案二在技術、安全、經濟上都優于方案一，21012工作面可將通風系統調整為U型，保證頂板支護及生產的安全。

4 結語

21012工作面隨著通風系統的調整，工作面回采工藝也發生變化，通過現場實踐，21012工作面在采用U型通風后，回采工序簡單、頂板支護均安全可靠、工作面隱患直線下降，帶來的問題就是工作面上隅角瓦斯容易積聚，因此礦井還是要在沿空留巷這一技術上繼續研究、探索，早日實現零安全隱患的無煤柱開采。