邊角煤柱的回采工藝與技術管理

趙書遠　張朋　魯連喜

【摘 要】本文以鐵煤集團曉南礦W2708工作面的開采實踐為依據(jù)，論述了通過布置成不規(guī)則工作面，結合邊采邊加支架等特殊施工工藝對邊角煤柱等難采煤層進行回采，通過合理的技術手段和安全管理，取得了良好的經(jīng)濟效益，為今后相似條件的煤層安全高效回采總結出了寶貴經(jīng)驗。

【關鍵詞】邊角煤柱回收；不規(guī)則工作面；邊采邊加支架；頂板管理

1.工作面地質(zhì)概況及設備布置

工作面地質(zhì)概況。

曉南礦W2708工作面位于西二采區(qū)三期工程東北部。南為W2706回風中巷，北為W2703采空區(qū)，東部為F23-4號斷層，西部為W2-706、W2705采空區(qū)，上部為W2406探煤道。工作面總體為一單斜構造，煤層走向174°～200°，傾向264°～290°，傾角5°～8°；工作面南部有火成巖侵入，侵入以巖墻主，寬度5-35m；工作面內(nèi)無斷裂構造發(fā)育。

工作面回采煤層為上含煤段7-2#煤層，煤層厚度3.25～4.62m，平均厚度3.99m。工作面煤層頂板由偽頂、直接頂及基本頂組成。偽頂由泥巖、炭質(zhì)泥巖及薄煤層組成，厚度0.30～0.65m，平均0.48m。直接頂由泥巖、炭質(zhì)泥巖、7-1#煤層及細砂巖組成，厚度5.30～6.55m?；卷斠话?～14m，由西向東變薄至尖滅。7-2#煤層上部為4-2#煤層，層間距一般9-11m，東部薄西部厚。煤層底板：7-2#煤層下部8#煤層，層間距平均為11m。8#煤層下部9#煤層，層間距平均為18m。

2.回采工藝技術管理

2.1巷道布置及支護形式

W2708工作面設計時充分考慮了火成巖侵入、臨近采空區(qū)等多方面影響，設計方案如下：運順利用原采區(qū)皮帶中巷可以減少巷道掘進量，減少皮帶安裝工程量，回順均沿火成巖墻體布置，受火成巖影響，呈不規(guī)則布置，最大限度回收采區(qū)邊角煤柱，如圖1 所示。

工作面內(nèi)采用ZZ6400/24/47型和ZZ4000/17/35G型液壓支架支護頂板，ZZ6400/24/47型液壓支架最大控頂距為5475mm，最小控頂距為4675mm；ZZ4000/17/35G型液壓支架最大控頂距為4770mm，最小控頂距為3970mm。兩種支架控頂距不同，ZZ4000/17/35型支架嚴格要求超前移架，減少空頂距離。運順、回順均采用錨桿金屬網(wǎng)聯(lián)合支護，斜回順采用36U拱形棚補強支護。回采后期，進入斜回順前，階段提前回掉拱形棚，利用梯形棚替代拱形棚。兩順超前支護均采用雙排單體點柱和鉸接梁構成的一梁兩柱支護形式，超前支護距離不少于20m，運順柱距為0.6m，排距為2.8m；回順柱距為0.6m，排距為1.6m，單體支柱達到初撐力，頂板破碎處補打單體點柱或備棚加強支護。進入斜回順階段后采用液壓支架、雙排單體鉸接梁（柱距為0.6m，排距為1.6m）、圓木棚（規(guī)格：梁長4m，3.5m單體腿）相互配合的聯(lián)合支護形式，超前支護內(nèi)液壓支架必須升緊達到初撐力，接頂嚴密，距離后三角點30m內(nèi)的支架都調(diào)到巷道中間，無液壓支架部分在巷道中間打一排單體點柱。

2.2采煤方法及設備布置

W2708工作面采用傾斜長壁后退式全部垮落法控制頂板綜合機械化采煤方法，采用端部斜切進刀，雙向割煤，往返一次進兩刀的割煤方式；采用MG400/985-WD型采煤機落煤，滾筒截深800mm；采用ZZ6400/24/47型和ZZ4000/17/35G型液壓支架支護頂板；采煤機螺旋滾筒配合SGZ-880/800型刮板輸送機鏟煤板裝煤，采用SGZ-880/800型刮板輸送機及運順布置的SZZ-800/315型轉(zhuǎn)載機和SDJ-150型膠帶輸送機運煤。

3.特殊工藝的技術管理

3.1切眼的對接

3.1.1二切眼的對接

工作面二切眼與回順基本成垂直狀態(tài)，長度為57m，切眼內(nèi)38組液壓支架已預先安設完畢，當工作面推至對接位置后，將輸送機機尾變線槽與工作面正常中部槽在連接處斷開，經(jīng)過計算利用2個拉力為60T的液壓缸分別固定在輸送機機尾上、下幫，將輸送機機尾架、電機、減速機等分步拖至新切眼指定位置，然后依次鋪設輸送機中部槽及附屬裝置、對接機尾、鋪設輸送機鏈、上刮板、將液壓支架推拉千斤頂與輸送機連接起來、最后緊輸送機鏈。與使用回柱絞車分解后托運相比，減少了電機、減速機、機尾架與變線槽分解、調(diào)運的環(huán)節(jié)，不僅施工工藝簡單，而且節(jié)省了大量的人力、物力，并有利于安全生產(chǎn)。

3.1.2斜回順的對接

斜回順與工作面成115°夾角，長度198m，切眼內(nèi)預先安設51組液壓支架，支架的擺設方向與工作面的液壓支架的方向一致，隨著工作面的推進工作面逐漸加長，需邊采邊加液壓支架。為盡量一次性多加液壓支架，減少對接次數(shù)，當輸送機推到位后，在機尾靠工作面一側煤壁開幫擴大斷面，以保證采煤機盡量割透煤壁，并充分利用巷道內(nèi)的鉆場或硐室，每次加完中部槽以后合理確定工作面推進量，使一次性對接液壓支架數(shù)量達到最大值，當輸送機機尾推至極限位置后，用與其它切眼同樣的辦法進行對接施工。

斜切眼的對接與其它切眼的對接最大的難點在于，斜切眼內(nèi)液壓支架與原工作面液壓支架對接時需用單體支柱和回柱絞車進行調(diào)整，以保證與工作面液壓支架對接的嚴密、緊湊，給施工的安全管理增加了難度。由于對接時頻繁調(diào)整液壓支架，對后三角點頂板的維護十分不利，根據(jù)實際情況，采用在后三角點背邁步抬棚的辦法，對后三角點區(qū)域頂板進行有效控制，并采取對接的液壓支架較對接的中部槽最多缺一組的辦法，盡量減少斜切眼與工作面交叉處三角區(qū)域的無支撐空間。

3.2渡火成巖的安全管理

本工作面相鄰區(qū)域多處實見火成巖巖墻，煤層有不同程度的變質(zhì)現(xiàn)象，嚴重處已成天然焦。工作面在回采過程中在一回順將遇火成巖墻，巖墻局部向本工作面內(nèi)發(fā)育，火成巖向工作面延伸最大距離為9.3m，影響長度40m，渡火成巖期間，工作面嚴格按照措施施工，重點加強影響區(qū)域的頂板管理和煤質(zhì)管理，采取擦頂移架和超前移架的方式加強頂板維護，并利用好矸石倉對影響區(qū)域矸石進行分運。由于火成巖堅硬難破，必須采取防震動炮措施處理，對上幫作業(yè)和打眼放炮作業(yè)都必須安排現(xiàn)場跟班重點管理，并取得了良好效果。

3.3渡舊巷的安全管理

對邊角保護煤柱的回收，多數(shù)都將面臨著回采渡舊巷的問題，W2708工作面推進將渡過跨層舊巷原W2404工作面回順。

在渡舊巷期間重點采取如下措施：

（1）接近舊巷前，嚴格按地質(zhì)科給定地質(zhì)預報掌握好推進度，掌握好舊巷在工作面對應位置。工作面在推進距舊巷5m時，工作面所有支架必須要遍遍超前拉架，對頂板進行有效維護，嚴格控制端面距，防止片幫、漏頂。

（2）渡舊巷期間通過對支架上YZ-60型圓圖自記儀分析、掌握渡舊巷期間的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，以便及時采取相應措施。兩順超前支護要加強支護強度，加大支護密度。

（3）加強液壓系統(tǒng)的檢修，保證工作面所有液壓支架都有效支撐頂板。加強機電設備的檢修和維護，加快工作面的推進速度，防止因突然停采造成壓力集中，誘發(fā)頂板事故。

（4）調(diào)整好工作面與舊巷的角度關系，盡量采取小面積、逐漸揭露舊巷，對舊巷對應工作面區(qū)域內(nèi)的頂板加強維護。揭露后在對應區(qū)域內(nèi)背木垛接頂，要求支架必須達到初撐力。

4.結語

W2708工作面利用合理設計成不規(guī)則工作面實現(xiàn)了保護煤柱在復雜地質(zhì)條件下的安全、高效生產(chǎn)，一些特殊施工工藝得到成功應用，為今后類似工作面的開采積累了寶貴經(jīng)驗。W2708工作面共多回收煤炭資源18萬噸，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。隨著礦井的開采，每個礦井都將面臨著保護煤柱、采區(qū)或礦井邊界、地質(zhì)構造帶的邊緣煤炭資源的回收問題，研究和探索特殊地質(zhì)構造的保護煤柱的采煤工藝和技術管理，并有針對性的制定相關措施，對提高資源的回收率，延長礦井的服務年限具有重要意義。 [科]