4^#煤层小煤柱工作面开采技术应用.pdf

32020 年第 6 期 收稿日期 2019-12-12 作者简介 张晓东（1991-），男， 2015 年毕业于内蒙古科技大 学矿业与煤炭学院采矿工程专业，本科，现就职于同煤集团挖金 湾煤业公司，从事煤矿生产技术管理工作。 4煤层小煤柱工作面开采技术应用 张晓东 （同煤集团挖金湾煤业有限公司，山西 大同 037042） 摘 要 挖金湾煤业公司 4层 8105 工作面首次采用 6m 小煤柱回采技术，在掘进和回采过程中遇到了较多新的问题。鉴 于此，挖金湾煤业公司优化掘进支护技术，采取卸压孔卸压、煤层注水、采煤机二次负压降尘的方法破解挖金湾山 4层 小煤柱回采生产瓶颈难题，摸索出一套适合 4层小煤柱工作面的开采技术。 关键词 小煤柱 采煤 支护 技术 中图分类号 TD823 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2020.06.002 Mining Technology Application of Small Coal Pillar in 4 Coal Seam Zhang Xiao-dong （Datong Coal Group Wajinwan Coal Industry Co., Ltd., Shanxi Datong 037001） Abstract For the first time, the small coal pillar mining technology of 6m is used in the 8105 working face of the 4 floor of Wajinwan Coal Industry Company, and many new problems are encountered in the process of driving and mining. In view of this, the company optimizes the excavation and support technology, adopts the s of pressure relief hole, coal seam water injection and secondary negative pressure dust reduction of shearer to solve the bottleneck problem of mining production of small coal pillar in 4 coal seam of Wajinwan, and finds out a set of mining technology suitable for 4 coal seam. Key words small pillar coal mining support technology 1 工程概况 挖金湾山 4层 8105 工作面东邻 8103 工作面采 空区，西部尚未开拓，北部与落差 9.80m 断层相邻。 煤层平均厚度 3.24m，平均倾角 3，工作面倾向 长度 226.8m，走向长度 1527m。回风平巷与 8103 工作面运输平巷留设 6m 小煤柱，回风平巷顶板采 用锚索网联合支护，巷帮采用锚网支护，巷道为矩 型巷道，净断面为 17.5m2。 工 作 面 回 采 初 期，2105 巷 悬 板 面 积 达 到 318m2，采取退锚措施后巷道悬板仍不能及时 塌落，不符合煤矿安全规程规定。见方前后 20m 范围，5105 巷顶底板最大移近量 605mm, 巷帮最 大移近量 386mm，巷道工作面侧片帮长 深为 18.5m1.2m，给生产带来一定的安全隐患。工作 面粉尘浓度大，工作环境差，给员工健康带来一定 影响。因此，对上述问题进行了分析研究，并摸索 出一套适合 4层小煤柱工作面的开采技术。 2 掘进支护技术优化 8100 工作面回采过程中 5100 巷超前 30m 范围 顶底板最大移近量为 812mm，巷帮最大移近量为 625mm，片帮严重，并随着回采向前推进，给安全 生产带来了一定的影响。回采过程期间对 5100 巷 多次采取了加强支护补打锚杆的措施。 针对 8100 工作面回采过程中邻 8101 采空区 侧 5100 巷道矿压显现明显的问题，在掘进 2105 巷和 5105 巷时，对支护方式进行了改进。将护 帮支护材料由原来的 Ф222200mm 左旋无纵筋 树脂锚杆更换为 Ф222200mm 螺纹钢锚杆，将 锚杆的间排距由原来的 1000mm1000mm 改为 800mm800mm。 8105 工作面回采以来，监测数据显示，5105 巷只在见方前后 20m 范围内顶底板最大移近量 605mm，巷帮最大移近量 386mm；周期来压时， 5105 巷顶底板最大移近量 315mm，巷帮最大移近 42020 年第 6 期 量 186mm。经过对掘进支护技术进行优化设计，极 大地控制了顺槽巷道的变形量，为安全生产及标准 化带来了优越的条件，收到了良好的效果。 3 小煤柱工作面悬顶处理工艺 3.1 悬顶处理工艺 卸压孔技术的应用 2015 巷西侧为实煤体，在 8105 面回采初期 2015 巷悬板面积大，达到 318m2，采取退锚措 施后巷道悬板仍不能及时塌落。在 8105 工作面 推进 40m 时，超前工作面 80m 沿 2105 巷实体煤 壁侧 20cm 处打一排卸压孔，孔径为 22mm，间 距 250mm，孔深 10m，卸压孔布置方式如图 1。 采用卸压孔管理 2105 巷顶板后，悬板面积最大为 36m2，收到了良好的效果，对后期 8107 工作面 5107 巷掘进也起到了很好的保护作用。 3.2 采煤面见方安全措施 见方前后 20m 范围，5105 巷顶底板最大移近 量 605mm，巷帮最大移近量 386mm，巷道工作面 侧片帮长 深为 18.5m1.2m，给生产带来一定的 安全隐患。 采取木垛被动支护方式管理顶底板，对巷帮采 取放网包并用规格为 Ф222400mm 螺纹钢锚杆 补打支护，间排距为 800mm800mm，同时加强 5105 巷巷道变形观测。 3.3 工作面矿压观测 经观测，8105 工作面初次垮落步距为 15m，基 本顶初次来压步距为 40m，基本顶周期来压步距为 30m。根据对 8105 工作面的矿压监控的长期观察， 该工作面共计经历了24次周期来压， 具体情况如表1。 表 1 8105 工作面周期来压情况 来压序号来压时间 来压间 隔天数 工作面距 切眼距离 来压 步距 最大工作 阻力 采场情况 直接顶初 次来压 6.186.21 13.619.4m 15m 15m36.4MPa支架工作阻力较大，巷道无变形。 基本顶初 次来压 6.307.2 48.863.4m 55m 40m40.2MPa煤壁片帮较大，支架工作阻力较大，巷道无变形。 周期来压 第一次 7.77.106d 82.698.4m 85m 30m39.1MPa 煤壁片帮较大，支架工作阻力较大，回风巷有顶板下沉、底鼓 和片帮现象，顶底板最大移近 0.315m，巷帮最大移近量 0.186m。 对 8105 工作面初采期间进行了矿压观测，其 工作面最大工作阻力检测情况如图 1。 图 1 初采期间最大工作阻力检测情况 此后 2019 年 7 月 10 日到 2019 年 11 月 28 日， 以 30m 的周期来压步距，共经历了 23 次周期来压， 见方前后最大工作阻力达到 42.6MPa。 综合分析，挖金湾山 4层 6m 小煤柱工作面在 见方前后矿压显现较大，煤壁片帮较严重，5105 巷 巷道变形较严重。 4 经济效益分析 （1）8105 工作面共计开采 830m，采用 6m 小 煤柱开采后，工作面回采率提高 9.5，多回采原煤 6.12 万 t。回采过程中加强巷道管理消耗材料、人 工成本计 7 万余元，增创价值 2100 余万元。 （2）坚持走“减、优、绿”的发展路线，大 力推广使用小煤柱回采技术，能够切实提高资源回 收率，并且能保障安全高效生产。该技术的运用为 同煤集团及周边延伸矿井探索出了一套适合石炭二 叠纪山 4煤层小煤柱综采工作面的开采技术，社会 效益显著。 5 结语 此开采技术完全适应挖金湾矿山 4层 6m 小煤 柱采煤，为集团公司类似地质条件下小煤柱开采提 供了比较成熟的经验，但是生产过程中也发现了新 的问题。为保障 6m 小煤柱开采顺利开展，需要重 点做好以下三个方面的技术工作 （1）6m 小煤柱工作面开采时，相邻采空区对 回采工作面的矿压影响有新变化，在掘进时需加强 煤柱支护。在工作面见方时，5105 巷工作面侧支护 强度达不到控制巷帮要求，后期出现补打锚杆情况， 52020 年第 6 期 今后小煤柱应在工作面见方前后 20m 范围内加强巷 帮支护。 （2）6m 小煤柱工作面开采时，应提前考虑到 未采未掘巷道的稳定性，在加强巷道支护的同时合 理运用卸压孔卸压技术。 【参考书目】 ［1］ 王川宾 . 小煤柱开采技术应用分析 [J]. 能源与节 能，2017（10）151-152186. ［2］ 范梦梦 . 小煤柱回采巷道围岩控制技术措施 [J]. 山东煤炭科技 ，2018（10）15-1621. ［3］ 李继民，戚险峰，杨欣，等 . 采煤机二次负压降 尘器在综采工作面的应用 [J]. 煤矿安全，2007 （09）12-13. ［4］ 朱强 . 大跨度综采工作面矿压规律分析 [J]. 能源 与节能，2019（10）5-6. （上接第 2 页） 现场试验取得了良好的加固效果，有效保障了复用 巷道稳定性，满足了工作面安全回采的要求。 （a）加固后巷道顶底板移近量曲线 （b）加固后巷道两帮移近量曲线 图 5 加固后围岩变形曲线图 4 安全技术措施 （1）现场做好无机材料存储工作。因井下环 境湿度较大，务必将材料堆放至干燥通风的地段， 防止材料受潮固结；材料使用遵循先到先用的原则， 保证材料及时使用。 （2） 钻孔施工严格按照设计进行。 钻孔完成后， 由当班验收人员对钻孔的角度、深度进行验收，保 证成孔质量；孔内注浆管路连接牢靠，防止注浆压 力上来后冲开管路；保证封孔质量，孔口棉纱缠绕 紧实，长度不低于 0.5m，防止孔口漏浆。 （3）注浆作业过程中，现场人员防护设备护 目镜、防尘口罩配置齐全；高压胶管连接牢靠，U 型销插牢锁死；出浆口设置卸压阀，拆卸管路前先 进行卸压处理，防止孔内高压浆液喷出伤人；浆液 的配制严格按照设计水灰比进行，保证材料性能得 到充分发挥；现场出现孔口漏浆、煤帮漏浆、串孔 现象时，根据现场漏浆情况进行封堵，处理完成后 继续进行注浆作业，保证单孔注浆量。 5 结论 （1）高性能无机注浆材料性能优良，浆液静置 100min 后扩展度仍能达到 180mm，浆液初凝时间 在 2.5h 左右，终凝时间在 8h 左右，材料 1d 抗压强 度可以达到近 19MPa，7d 强度可以达到 32MPa， 具备速凝早强特性，浆液渗透性能良好，具有广泛 的应用前景。 （2）现场工业性试验表明采用高性能无机 注浆材料加固后，巷道变形量得到有效控制，顶底 板移近量最大值约 506mm，巷道两帮移近量最大值 约为 398mm，保证巷道安全使用。 【参考书目】 ［1］ 葛家良 . 软岩巷道注浆加固机理及注浆技术岩干 问题的研究 [M]. 徐州中国矿业大学，1996. ［2］ 陈炎光，陆士良 . 中国煤矿巷道围岩控制 [M]. 徐 州中国矿业大学出版社，1994. ［3］ 秦海忠 . 大采高复用巷道注浆加固研究 [J]. 煤炭 技术，2016（07）71-73. ［4］ 康红普 . 煤矿巷道围岩注浆加固技术的现状与发 展趋势 [J]. 煤矿开采，2013，18（03）1-7. ［5］ 李云，韩立军 . 大松动圈破碎围岩二次注浆加固 试验研究 [J]. 煤炭科学技术，2012，40（12） 19-23. ［6］ 杨新安，陆士良 . 软岩巷道锚注支护理论与技术 的研究 [J]. 煤炭学报，1997，27（03）32-36. ［7］ 曹胜根 , 刘长友 . 采场破碎顶板注浆加固机理 [J]. 中国矿业大学学报，1998，27（03）288-290.