綜采工作面小煤柱開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐

（汾西礦業(yè)集團(tuán)雙柳煤礦 山西 032300）

綜采工作面主要工作為確保煤炭開(kāi)采效率，這就需要確保采取工作能力，以小煤柱垂直開(kāi)采方式采礦，明確不同斷層間的布置要求、工作面相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以便加強(qiáng)綜采工作面小煤柱開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐，然后及時(shí)進(jìn)行開(kāi)采效果的評(píng)價(jià)，持續(xù)完善綜采工作面小煤柱開(kāi)采工作。

1.我國(guó)煤礦煤層開(kāi)采現(xiàn)狀及巷道支護(hù)方式的分析

煤礦開(kāi)采的過(guò)程，一般經(jīng)預(yù)留煤柱開(kāi)采、無(wú)煤柱開(kāi)采兩種形式進(jìn)行開(kāi)采，前者需在2個(gè)開(kāi)采區(qū)段預(yù)留15m左右煤柱，主要目的：加強(qiáng)對(duì)區(qū)域回風(fēng)巷的保護(hù)，可將其作為下一區(qū)段運(yùn)輸平巷，盡管應(yīng)用比較安全，然而存在煤炭開(kāi)采率低、巷道掘進(jìn)率高的不足；后者可沿空留巷開(kāi)采在開(kāi)采上個(gè)區(qū)段中，使用巷旁支護(hù)方法預(yù)留巷道，旨在為下個(gè)區(qū)域運(yùn)輸平巷提供良好支持，該種開(kāi)采技術(shù)不僅煤炭回收率較高，而且可以嚴(yán)格控制巷道的掘進(jìn)率，建議在開(kāi)采緩傾斜煤層、傾斜中厚煤層中應(yīng)用[1]。需要注意的是，無(wú)煤柱開(kāi)采容易受到頂板巖層冒落因素、地質(zhì)因素所影響，對(duì)于圍巖構(gòu)成的危害非常大，如果巷旁支護(hù)不當(dāng)易產(chǎn)生地板扭曲變形情況，所以在剪切力作用下則會(huì)受到破壞。巷道支護(hù)常用的方法包括：木垛、密集支柱，以及矸石帶、高水材料巷旁充填、人造砌塊等支護(hù)方法。煤層深度增加、采高增加，巷旁支護(hù)的阻力則會(huì)提高，采取任何支護(hù)方法時(shí)若存在支護(hù)初期充填材料、頂板間隙情況，會(huì)在頂板垮落支護(hù)體上加大頂板的支護(hù)阻力，巷道支護(hù)初始阻力直接關(guān)系到頂板支護(hù)。

2.綜采工作面小煤柱開(kāi)采技術(shù)情況研究

(1)綜采工作面相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范

結(jié)合開(kāi)采位置地理、地質(zhì)方面狀況，設(shè)置巷道、巷道斷面，以及支護(hù)方式，選擇適合的掘進(jìn)設(shè)備，對(duì)綜采工作面小煤柱、邊界、位置和尺寸等情況加以了解，以便提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。按照開(kāi)采的要求編制開(kāi)采管理計(jì)劃，涉及內(nèi)容為頂板管理、生產(chǎn)模式和設(shè)備等相關(guān)內(nèi)容，聯(lián)系煤層存儲(chǔ)性質(zhì)、煤礦層巖性對(duì)液壓支架作以科學(xué)設(shè)計(jì)[2]。在此之后，考慮到具體狀況選擇合適的供排水設(shè)備、供電設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備，以及通風(fēng)設(shè)備、防塵設(shè)備和照明設(shè)備等。對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，按照相關(guān)要求作以施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，為防火防水、防煤塵爆炸等緊急預(yù)案提供支持。

(2)綜采工作面小煤柱開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐

這種方法經(jīng)設(shè)置小煤柱巷道支護(hù)的形式，可加大巷道支護(hù)阻力，改善巷道的運(yùn)行狀態(tài)，提高煤炭的開(kāi)采效率。遵循規(guī)劃布置該區(qū)段工作面的形式設(shè)置，回風(fēng)巷切開(kāi)后開(kāi)掘運(yùn)輸平巷，以傳統(tǒng)方法開(kāi)采即可，直至開(kāi)采到本區(qū)段，在開(kāi)采中順著采空區(qū)回風(fēng)巷的一側(cè)，預(yù)留5m小煤柱，預(yù)留的寬度需考慮到煤質(zhì)質(zhì)地，其中質(zhì)地較軟時(shí)寬度大、質(zhì)地較硬時(shí)寬度較小。預(yù)留寬度的目的：加強(qiáng)對(duì)本區(qū)段回風(fēng)平巷保護(hù)，便于為下個(gè)階段工作面打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，實(shí)際采煤期間工作面開(kāi)采25m，能確保回風(fēng)平巷為貫通的狀態(tài)，建議在小煤柱打貫眼，加強(qiáng)對(duì)小煤柱壁的支護(hù)，以此達(dá)到頂貼幫柱、錨桿的目的。然后借助木板的作用背實(shí)，降低煤柱片幫的發(fā)生率，聯(lián)系實(shí)際需要選擇金屬支柱，作以采空區(qū)支護(hù)、小煤柱支護(hù)，預(yù)留回風(fēng)通道，待工作面開(kāi)采后以25m距離推進(jìn)撤離金屬支柱。

圖1 小煤柱沿空留巷

(3)現(xiàn)場(chǎng)操作要點(diǎn)

①小煤柱支護(hù)固定要點(diǎn)

礦井小煤柱開(kāi)采有助于合理設(shè)置工作面走向長(zhǎng)壁，其中1條實(shí)行回風(fēng)、運(yùn)輸，另1條實(shí)行進(jìn)風(fēng)和運(yùn)輸，不同通向長(zhǎng)度按照頂層板的長(zhǎng)度設(shè)置。為達(dá)到最理想的小煤柱開(kāi)采效果，進(jìn)行巷道支護(hù)的同時(shí)需聯(lián)系具體狀況，編制相應(yīng)的支護(hù)方案，以便符合小煤柱采空區(qū)金屬支護(hù)的需要。與此同時(shí)，應(yīng)科學(xué)設(shè)置錨桿的長(zhǎng)度、排距距離，借助輔助材料的作用作以相應(yīng)調(diào)整，進(jìn)行螺絲固定、墊圈、托盤(pán)固定、網(wǎng)片固定的過(guò)程，需要經(jīng)內(nèi)—外的順序固定，從而確保錨桿嚴(yán)密性、巖石嚴(yán)密性，并且避免產(chǎn)生煤壁片幫的問(wèn)題[3]。

②打貫眼要點(diǎn)

應(yīng)用四輪拖掛斷機(jī)打貫眼，需要配備鉆頭、鉆桿，確保鉆孔、頁(yè)面保持垂直的狀態(tài)，有效調(diào)整打眼的角度，以此防止發(fā)生打偏的現(xiàn)象，減輕對(duì)錨索、注漿構(gòu)成的不良影響。

③安裝、封孔要點(diǎn)

完成打眼工作后，實(shí)行中空錨注錨索安裝施工、封孔施工，實(shí)際安裝前將止?jié){塞置于錨索端頭320mm位置，孔口破碎且為喇叭口狀，于錨索鎖體纏繞棉紗。安裝期間選擇樹(shù)脂藥卷放在眼中，借助中空錨注錨索的作用將藥卷推至眼底部位，然后連續(xù)套頭、實(shí)行錨索連接，將連接套頭置于錨桿鉆機(jī)套頭后開(kāi)啟鉆機(jī)，同時(shí)進(jìn)行攪拌、錨索推至眼底的操作，之后旋轉(zhuǎn)30°左右將錨桿鉆機(jī)撤下。中空錨注錨索打注后對(duì)封孔質(zhì)量加以檢查，止?jié){塞四周有空隙可利用棉紗堵塞處理，結(jié)合封孔位置距離巷道壁的距離，按照止?jié){塞、托盤(pán)及錨索的順序進(jìn)行安裝[4]。最后，使用張拉千斤頂張拉處理、張拉力＞100kN，對(duì)錨索托盤(pán)有無(wú)和巖面保持緊貼狀態(tài)加以檢查，安裝的過(guò)程防止發(fā)生張拉所致錨索折彎情況。

圖2 綜采工作面安裝及封孔

④注漿要點(diǎn)

遵循水灰比配置漿液、攪拌均勻后注漿，注漿經(jīng)兩幫最下中空錨注錨索于上部施行，錨索注漿期間將錨索尾部絲堵卸下后，將注漿器、錨索尾部螺紋連接，緩慢擰緊注漿器后運(yùn)用注漿管路，對(duì)注漿器、注漿泵作以連接處理。此外，在錨桿注漿的過(guò)程經(jīng)注漿快速接頭促使錨索尾部、注漿管路進(jìn)行連接。

(4)加強(qiáng)開(kāi)采安全管理

①開(kāi)采安全管理方法

圖3 開(kāi)采安全管理

定期對(duì)小煤柱、巷道支護(hù)，以及礦洞內(nèi)環(huán)境加以檢查，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行各項(xiàng)工作。同時(shí)需加強(qiáng)對(duì)支護(hù)材料的檢查，若發(fā)生螺絲松動(dòng)、支護(hù)錯(cuò)位的問(wèn)題，建議在第一時(shí)間修理、更換處理，并提高驗(yàn)收人員的責(zé)任意識(shí)、操作水平，以此確保工作的效率和安全問(wèn)題。

②瓦斯安全管理方法

煤礦開(kāi)采期間會(huì)應(yīng)用小煤柱開(kāi)采方式，工作面處于密封條件下，風(fēng)進(jìn)到煤壁后煤巖垮落所致瓦斯吹到舊工作面回風(fēng)道，所以發(fā)生瓦斯含量超標(biāo)的問(wèn)題、導(dǎo)致停產(chǎn)。傳統(tǒng)采煤經(jīng)瓦斯性能分析，可評(píng)判瓦斯、小煤柱間有緊密聯(lián)系，綜采工作面開(kāi)采過(guò)程巖層會(huì)釋放0.55kg/m3瓦斯，空氣中瓦斯的濃度約為1.294kg/m3。因瓦斯密度＜空氣密度，所以會(huì)產(chǎn)生自然上浮的情況，礦洞裂縫的發(fā)生會(huì)流動(dòng)到礦層頂部，這時(shí)發(fā)生瓦斯泄露的風(fēng)險(xiǎn)加大[5]。小煤柱、回風(fēng)道可為瓦斯流通提供較多通道，瓦斯可順利排出并流向上部的工作面、原位。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，小煤柱工作面不能很好的支撐開(kāi)采的壓力，回風(fēng)道高度較低會(huì)在一定程度對(duì)煤柱構(gòu)成壓力，小煤柱發(fā)生開(kāi)裂回排后因回風(fēng)道上下均為采空區(qū)，不能有效抵抗瓦斯流通，故此瓦斯會(huì)順著采空區(qū)流出，這時(shí)小煤柱工作面回風(fēng)道無(wú)法實(shí)行瓦斯?jié)舛确矫娴臏y(cè)試，而產(chǎn)生濃度遁減情況。

(5)小煤柱開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐評(píng)價(jià)情況

綜采工作面小煤柱開(kāi)采后，對(duì)開(kāi)采效果、傳統(tǒng)作業(yè)效果作以對(duì)比，發(fā)現(xiàn)煤礦綜采工作面小煤柱開(kāi)采效率得以提高，可在一定程度上降低煤礦的損耗率。究其原因，和小煤柱支護(hù)方案維修操作簡(jiǎn)單、有效有關(guān)，故而可以嚴(yán)格控制成本、設(shè)置通道，避免發(fā)生瓦斯聚集的問(wèn)題，并切實(shí)提高施工作業(yè)的整體效率[6-7]。除此之外，使用小煤柱沿空留巷支護(hù)效果、維護(hù)費(fèi)用方面優(yōu)勢(shì)突出，能有效降低沿空留巷圍巖受到破壞，保證巷道的性能、減小礦壓，達(dá)到通風(fēng)、行人及設(shè)備運(yùn)輸方面的相關(guān)要求。

3.結(jié)語(yǔ)

小煤柱沿空留巷可加大巷道后的阻力，以此提高煤炭開(kāi)采的效率，防止受到嚴(yán)重的影響，并嚴(yán)格控制開(kāi)采的成本。因而需認(rèn)真做好現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)操作，明確小煤柱支護(hù)固定、安裝，以及打貫眼和注漿等要點(diǎn)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)開(kāi)采和瓦斯的安全管理，認(rèn)真評(píng)價(jià)小煤柱開(kāi)采技術(shù)實(shí)踐情況。