π型鋼梁放頂煤技術(shù)在急傾斜厚煤層的應(yīng)用

王延新

（密山市煤炭調(diào)運(yùn)管理辦公室，密山市158300）

放頂煤開采技術(shù)是厚煤層采煤技術(shù)的發(fā)展方向，同分層開采相比，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。但放頂煤技術(shù)的推廣受到很多因素的制約。π型鋼梁放頂煤開采技術(shù)在傾斜煤層已獲得成功[1]，但在急傾斜煤層中尚未嘗試。在研究中稷煤礦急傾斜厚煤層開采方案時(shí)，反復(fù)論證，大膽創(chuàng)新，最后決定采用π型鋼梁放頂煤一次采全高技術(shù)實(shí)行開采試驗(yàn)。

1 工作面概況

左三工作面位于-200m水平，上限標(biāo)高-195m，下限標(biāo)高-230m，走向長372m，傾斜長47m，煤層傾角 45°～53°，煤厚 4.6～7.0m，平均厚度 5.8m，煤層結(jié)構(gòu)簡單。除頂層有一層硬煤，煤體較松軟，屬穩(wěn)定煤層。直接頂為0.6m厚粘土巖，老頂為8.5m厚中細(xì)砂巖，煤層自燃發(fā)火期3～6個(gè)月，瓦斯含量3m3/t，煤層無突出危險(xiǎn)性，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。

2 采煤工藝和技術(shù)參數(shù)

采煤工作面支護(hù)形式采用兩梁六柱對棚支護(hù)，主副梁均為三柱，支架選用長2.4m的π型鋼梁配合DZ22-30/100型單體液壓支柱，支架垂直煤壁回采線排列布置，組間距為0.7m(中-中)，最大控頂距為3.6m，最小控頂距為2.4m，采高1.9m，采放比為1∶2，采用多輪次順序放煤，循環(huán)放煤步距為1m?；夭晒に嚕猴L(fēng)鎬落煤→找頂、鋪聯(lián)網(wǎng)→背頂→移主梁→臥底支柱→自溜出煤→移副梁（放頂）→剪網(wǎng)放煤→補(bǔ)網(wǎng)堵放煤口→清理工作面、漫底[2]。

3 開采試驗(yàn)中采取的主要安全技術(shù)措施

3.1 采用偽俯斜開采

根據(jù)礦井急傾斜煤層傾斜分層開采和傾斜煤層采用組織鋼梁放頂煤開采的經(jīng)驗(yàn)，確定采用偽俯斜開采。在試驗(yàn)中，通過不斷調(diào)整偽俯采角度，進(jìn)行放煤技術(shù)效果分析，最后確定工作面?zhèn)胃┙沁x擇22°～32°較為適宜，最有利于安全管理[3]。

3.2 頂?shù)装骞芾矸矫娲胧?/h3>

由于煤層傾角大，即便采用偽俯斜開采，工作面傾角仍達(dá)40°～46°，作用在支架上壓力相對較小，支架穩(wěn)定性較差，容易傾倒。因此，加強(qiáng)頂?shù)装骞芾碛葹橹匾７秩鄬ν瑔误w支柱壓力進(jìn)行監(jiān)測，對壓力達(dá)不到50KN的支柱進(jìn)行二次補(bǔ)壓。如仍達(dá)不到要求的支柱采取接頂、穿木鞋、增設(shè)抗柱及順山抬棚等有效加強(qiáng)支護(hù)措施。支架全部采用一梁三柱支護(hù)，采高控制在1.9m以下，所有支柱必須緊跟煤層底板，且矸子柱窩不少于100mm。移梁放頂前對老塘側(cè)支柱進(jìn)行二次加壓增強(qiáng)抗推倒能力。放煤前在放煤口增設(shè)一架順山木棚加強(qiáng)支護(hù)。工作面所有支柱拴防倒繩，卸載壞柱及時(shí)更換。工作面底板留有不少于300mm厚的余煤護(hù)底，且每個(gè)柵檔內(nèi)采用塘材制品漫底，防止支柱失腳，工作面抽底。加強(qiáng)工程規(guī)格質(zhì)量，支柱垂直頂?shù)装逯ёo(hù)，迎山有勁。對頂空處必須用老料和塘材接頂至實(shí)碴，防止冒頂垮棚。

3.3 提高回采率措施

左三煤層頂層有一層厚0.8m左右的硬煤，在移梁時(shí)不能及時(shí)冒落，且冒落時(shí)呈大塊狀，易堵塞上面軟煤，給老塘放頂煤帶來一定困難。在開采初期，由于硬煤影響，煤炭回收率僅70%，大量硬煤丟失在老塘，不僅造成資源浪費(fèi)，而且對防火極為不利。為此，沿走向每隔80～100m從機(jī)巷沿煤層頂板按正傾斜方向施工一條馬道貫透上風(fēng)巷，并在上風(fēng)巷對頂煤實(shí)施高壓注水。不僅釋放了煤體內(nèi)應(yīng)力，較好地使煤體預(yù)裂破碎，而且濕潤了煤體，減少了放煤時(shí)煤塵。另外，放煤時(shí)對大塊矸石和大塊煤采用風(fēng)鎬進(jìn)行破碎。實(shí)踐證明，這種方法效果良好，回采率達(dá)到90%以上。

3.4 自然起火防治措施

根據(jù)急傾斜煤層開采上履巖層的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，工作面老塘上部空間積聚各種氣體，老塘內(nèi)遺煤容易自然起火。為此，在工作面上風(fēng)巷頂板側(cè)上方沿走向每隔80m施工一個(gè)鉆窩，打一組頂板走向鉆孔對老塘上部進(jìn)行采后注漿。同時(shí)在上風(fēng)巷埋地管灌漿。另外，還在工作面上隅角安裝一臺CO監(jiān)測探頭進(jìn)行全天候監(jiān)測，定期取樣化驗(yàn)。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效查分析

4.1 技術(shù)優(yōu)勢明顯

(1)一次性采全高減少了兩個(gè)工作面回采巷道的掘進(jìn)量，降低了萬噸掘進(jìn)率，縮短了回采時(shí)間，解決了生產(chǎn)接替緊張的矛盾。

(2)由于上下風(fēng)巷沿煤層底板掘進(jìn)，巷道支護(hù)壓力小，大大減少巷道維修量，保證通風(fēng)行人運(yùn)輸斷面。

(3)工作面使用π型組合鋼梁，支架整體性好，有利于頂板管理，減少了頂板事故的發(fā)生。

(4)采用單體支柱支護(hù)跟底回采，減少了支柱鉆底量和頂板下沉量，有利于回柱，便于提高回采進(jìn)度，有利于防火。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益顯著

π型組合鋼梁一次性放頂煤與分層開采技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見表1。

表1 兩種開采方法經(jīng)濟(jì)比較Table 1 Economic comparison of two mining methods

從表1數(shù)據(jù)比較即可看出放頂煤一次采全高效果明顯，另外運(yùn)輸設(shè)備費(fèi)用、巷道維護(hù)費(fèi)均比分層開采節(jié)約2/3。

5 結(jié)束語

(1)急傾斜煤層在采取一定措施后可采用放頂煤工藝一次采全高，技術(shù)優(yōu)勢明顯，經(jīng)濟(jì)效益可觀，安全保障可靠。

(2)急傾斜煤層放頂煤工藝由于偽俯角偏大，放煤時(shí)老塘矸石下沖嚴(yán)重，造成頂煤放不盡，降低了回采率，且放出矸石容易飛竄，增加了安全管理的難度。

(3)放頂煤工藝有利于頂板管理，徹底解決了支柱跟底的分層插底問題，工作面壓力顯現(xiàn)較分層開采有所降低。

(4)在老區(qū)不適合上機(jī)械化類似條件的急傾斜煤層，可推廣應(yīng)用該開采技術(shù)。

［1］徐永圻.煤礦開采學(xué)［M］.徐州：L中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1999.

［2］張榮立，何國偉，李鐸.采礦工程設(shè)計(jì)手冊［M］.北京煤炭工業(yè)出版社，2003.

［3］寧諒，宇齊元，段瑜.煤礦回采工作面礦壓與頂板管理探討［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009,（5）：293～294.