連采工藝在殘留煤柱回采中的應(yīng)用

李耀暉

（同煤集團大斗溝煤業(yè)公司，山西 大同 037003）

在對厚煤層進行開采時，綜采開采工藝成為主流工藝。該工藝的發(fā)展與成熟，提高了煤礦生產(chǎn)效率與產(chǎn)量，在為煤礦創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時，也因其技術(shù)缺陷帶來了煤炭資源浪費的現(xiàn)象，不利于資源的高效回收。在使用綜合放頂煤采煤技術(shù)進行煤炭開采時，引起煤炭資源損失浪費的環(huán)節(jié)主要包括：初采階段、放煤階段與末采階段[1]。其中，浪費最嚴(yán)重的階段為放煤階段，在此階段中，煤炭回采率受到工作面頂板、巷道布置、煤層含矸率及工作面圍巖控制的影響較大。由于回采工作面的順槽主要沿煤層底板布置，巷道頂煤不能有效回收，特別是在遇斷層構(gòu)造時，為避開斷層的影響，需調(diào)整巷道布置工藝，致使在回采過程中殘留有較多的煤柱與三角煤難以回收，造成資源的嚴(yán)重浪費[2]。提出合理的煤柱與三角煤回收工藝，對提高資源回收率，實現(xiàn)煤礦高效經(jīng)濟效益有重要意義。

1 概況

小峪煤礦經(jīng)多年開采后，井田3#煤炭資源大部分為殘留煤柱、三角煤、工業(yè)廣場及村莊壓煤等，煤炭資源不連續(xù)，廢舊巷道較多，無法布置正規(guī)長壁回采工作面。利用原工作面回采時，部分工作面受已有舊巷影響較為嚴(yán)重，難以回采，回采效率低，安全隱患大。

根據(jù)目前礦井預(yù)計采掘、剩余資源賦存位置、采空區(qū)分布情況，可將3#分為多個區(qū)域，即南部區(qū)域、西北區(qū)域、東南部區(qū)域等。三角煤受火區(qū)影響、小窯侵入及河床影響損失較多，三角煤多賦存于斷層周圍，夾矸量較大，遇大范圍巖層時，采煤機難以平推硬過或通過調(diào)轉(zhuǎn)角度的方式進行回采。根據(jù)可回收煤柱及邊角煤資源分布情況，區(qū)域內(nèi)按可回收塊段劃分為連采塊段進行回采。

2 回采工藝

2.1 采煤方法

針對小峪煤礦殘留煤柱及三角煤的賦存區(qū)域，選用短壁機械化采煤法進行回采工作，即利用連續(xù)采煤機進行割煤，通過梭車運煤，利用履帶式行走液壓支架支護頂板，用于煤柱及三角煤的回收。該采煤法機械化程度高，生產(chǎn)能力大，對邊角煤、三角煤資源回收的適用性較強。

2.2 設(shè)備配置

（1）EML340連續(xù)采煤機是短壁開采的主要設(shè)備，既能實現(xiàn)巷道的快速掘進，又能實現(xiàn)殘留煤柱與三角煤的快速回收。EML340連續(xù)采煤機生產(chǎn)能力為15～27t/min，可采高度2650～4600mm，滾筒寬度3300mm，完全滿足礦井正常生產(chǎn)能力，故選用國產(chǎn)EML340連續(xù)采煤機。

（2）梭車是短壁開采的配套裝備，與連續(xù)采煤機和帶式輸送機配套使用，實現(xiàn)連續(xù)采煤機與膠帶之間的間斷式運輸。針對此次煤柱回采，選用SC15/182型梭車。

（3）履帶行走式液壓支架是短壁開采的支護設(shè)備，隨工作面的推進對頂板及時支護，確保工作面安全開采。選用XZ7000/25.5/50型履帶行走式液壓支架。

（4）錨桿鉆車是短壁機械化開采的快速支護裝備，主要用于煤巷錨桿、錨索快速支護。考慮聯(lián)絡(luò)巷、支巷掘進時巷道支護，選用CMM4-25錨桿鉆車1臺。

2.3 回采工藝

工作面主、輔運輸平巷采用雙巷掘進，布置聯(lián)絡(luò)巷，實現(xiàn)主輔運輸平巷聯(lián)通。主輔運輸平巷掘進一定距離后，在其兩側(cè)布置長度為60～85m的聯(lián)絡(luò)支巷。根據(jù)工作面的長度，宜布置16條支巷，相鄰支巷的間距為20m。在聯(lián)絡(luò)支巷的兩側(cè)布置采硐進行煤柱與三角煤的回采，采硐與支巷呈40°～50°夾角，采硐寬×高=3.3×4.2m[3]。在回采過程中，為保證煤巖體的穩(wěn)定性，每回采6條支巷，需留設(shè)7～8m左右的煤柱作為承重體，在聯(lián)絡(luò)支巷口與運輸平巷之間，需留設(shè)8m的保護煤柱。巷道布置與回采工藝布置如圖1所示。

圖1 巷道布置與回采工藝

EML340連續(xù)采煤機在推進過程中，斜切45°進刀，由里向外依次雙翼進刀回采，進刀深度為10m。每個采硐回采完畢后，使用履帶行走式液壓支架，對暴露的三角區(qū)域頂板進行及時支護，同時將采煤機退出并行進至下一個待采采硐前方3～4m左右的區(qū)域內(nèi)進行回采，以此遞推，直至工作面內(nèi)所有采硐回采完畢[4]。支巷回采順序為：支巷迎頭向支巷開口位置后退式回采[5]。支巷回采順序與設(shè)備布置如圖2所示。

圖2 支巷回采順序與設(shè)備布置

2.4 回采支護工藝

回采過程中，履帶行走式液壓支架隨著工作面的推進而移動，在每個采硐回采完畢后，支架就向前移動一個步距。相鄰采硐間留設(shè)0.5～1m的隔離煤墻作為輔助裝煤體，相鄰塊段間留設(shè)15m以上隔離煤柱作為煤巖體的承重墻，臨時支護頂板[6]。支巷回采頂板支護結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 支巷回采頂板支護結(jié)構(gòu)

針對工業(yè)廣場及永久性殘留煤柱及三角煤的回采，主要采用膏水充填法進行回采，其主要方式為：在工業(yè)廣場中部及兩側(cè)布置寬度為5～8m的密閉擋墻，通過管道與地面的加壓泵相連，經(jīng)砼攪拌機將充填料攪拌并輸送至加壓泵，以管道泵送的形式輸送到充填區(qū)域，待其凝固成型為巖墻后，撤去管路與設(shè)備，進行短壁式煤柱回采。

3 結(jié)語

通過對小峪煤礦殘留煤柱與三角煤的高效回收，回采至今的半年中，累計回收煤炭27.5萬t，煤炭回收率較上年提高了4.72%。該工藝在小峪煤礦的成功實施，為類似礦井對殘留煤柱及三角煤的回收工藝改進提供了理論指導(dǎo)與技術(shù)支持。