月水力采煤与管道运输HYDRAU.pdf

第 2期 2 0 0 7年 6月 水力采 煤与 管道 运输 HYDRAUL I C COAL M I NI NG P I PEL I NE TRANSP ORTATI ON NO ．2 j u r 1 ． 2 0 0 7 不 留保 护 煤 柱 倒 向 回采 的 研 究 与 应 用 史 永 军 平 j莱集 团 瑞 平 公 司 河 南 汝 州 4 6 7 0 4 5 摘要 介绍 了高庄矿采用不留保 护煤柱 倒 向回采 的方 法， 回采 了 2 4 1 7 O工作 面条带 Ⅲ和 条带 Ⅳ 。 关键 词 倒 向回 采 不 留保 护 煤柱 中 图分 类 号 T D8 2 3 ． 4 8 文献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 7 O 2 一O O 1 6 一O 2 1 前 言 平煤集 团公司高庄 矿位于 韩梁矿 区中部 ， 井 田面 积 7 ． 5 k in 。矿 区 范 围 内 可 采 煤 层 有 丁 、 戊 、 己 3层 煤 ， 其 中 丁 组 煤 局 部 可 采 ， 多 为 地 方 煤 矿 开采而破坏 ， 无 开采价 值。高庄矿 于 1 9 6 8年 1 2 月底 投产 ， 分 两 个 水平 开 采 戊 、 已 煤 层 ， 一 水 平 开 采 戊 组 煤 层 ， 设 计 生 产 能 力 0 ． 4 5 Mt ／ a ， 于 1 9 9 1 年报废 ， 仅保 留中央泵 房排泄水 。二 水平开 采已 组 煤 ， 在 一 水 平 井 筒 基 础 上延 深 ， 开 拓 方 式 为 立 斜联合开拓 ， 中央 并列压人式 通风 ， 2 0 0 5年核定 生产 能 力 为 0 ． 4 5 Mt ／ a 。 二 水 平 共 分 4个 生 产 采 区 ， 分 别 是 已 一 上 山 采区 ， 已一下山采 区， 已三 采 区和 已 四采 区 ， 其 中 已 一 上 山 采 区 ， 已 一 下 山 采 区 ， 已三 采 区 已经 停 采 ， 现 主 采 区 为 四 采 区 ， 该 采 区 正 规 采 面 基 本 回 采 完毕 ， 现 主 要 回 采 边 角 煤 柱 和 下 分 层 残 留煤 层。高庄矿原始储量为 8 2 9 3 ． 4万 t ， 现矿井所剩 地质储量为 4 2 6万 t ， 可采储 量 为 2 6 8万 t ， 剩余 储量 十分有限 。己煤层具 有较强 的爆炸性 ， 其煤 尘爆炸指数经鉴 定为 3 6 ． 4 9 ／ 6 ～4 0 ． 0 9 ／ 6 。属 中厚 不稳定煤 层 ， 煤层 赋存 条件 复杂 ， 沿 走 向起 伏多 变 ， 断 层 较 多 。 瓦 斯 含 量 相 对 涌 出 量 为 1 ． 8 7 m。 ／ t ， 绝对 涌出量为 2 ． 2 7 m ／ mi n ， 为低瓦斯 矿 井 。 回采 工 作 面 采 用 走 向 长 壁 或 倾 向 长 壁 后 退 式采 煤方法 ， 适 宜 时放 顶煤一 次采 全高 ， 爆 破落 煤 ， 放炮 自装 和人 工攉 煤相结合 ， 刮板 输送 机和 胶 带 输 送 机 运 煤 ， 液 压 推 溜 器 推 溜 槽 ， 人 工 回柱 放顶 。工作 面使 用 D Z 2 5 3 0 ／ 1 0 0型单体 液压支 柱与 HD J B 一 1 0 0 0型金 属铰 接顶 梁 配套 支 护顶 板 ， 辅 以金属 网 、 木棍维护顶 板 ， 支架采 用齐梁直 线式布置 ， 正悬 臂 梁 。沿底 回采 ， 采 高 2 ． 2 m， 排 1 6 距 1 ． 0 m， 柱 距 0 ． 5 m 0 ． 0 5 m， 使 用 金 属 铰 接 顶 梁 做连 锁戗 棚 ， 单 体柱 做戗棚 腿 的特殊 支护 ， 支 柱 初 撑 力 不 低 于 9 0 k N。 机 头 做 长 3． 6 m、 宽 3 ． 0 m、 高 2 ． 2 m 的超 前 出 口， 采用 八棚 双 圆销梁 支 护 ， 最 大 空 顶 距 为 4 m， 最 小 空 顶 距 为 2 m， 放 顶 步距 为 1 ． 0 m。 2工 作 面 概 况 2 4 1 7 0回采 工 作 面 位 于 己 四 采 区 东 翼 最 下 部 ， 其上 阶段为 2 4 l 5 O工作 面 ， 已经 回采 ， 其下为 井 田边 界 李 坪 段 岭 正 断 层 ， 对 应 地 表 为 村 庄 ， 有 公 路 经 过 ， 属 三 下 采 煤 。可 采 面 积 9 6 0 0 0 m ， 工 业 储 量 3 8 ． 6万 t ， 可 采储 量 3 6 ． 6万 t 。工 作 面 标 高 一 1 6 5 m～ 一1 8 5 m， 垂深 3 8 5 m～4 0 5 m。 为 减 少 采 动 对 地 面 建 筑 的 影 响 ， 2 4 1 7 O工 作 面采用倾斜长壁条带 式开 采 ， 按煤层 的倾 斜方 向 每 隔 6 0 m 布置 一个 采 长 为 6 0 m 的条 带工 作 面 ， 共分 4个条带 ， 其 中条带 I在 回采 2 4 1 5 O采面 时 已提前 回采 ， 条带 Ⅱ准备在 回采 2 4 1 5 2采 面时 回 采 ， 条带 Ⅲ、 条带 Ⅳ采 用 由里 向外 的方 式 进行 回 采 ， 巷道布置如 图 1 所 示 。根据 高庄矿 资源有 限 的 实 际 情 况 ， 为 了加 大 资 源 的 回收 力 度 ， 最 大 限 度 的 延 长 矿 井 服 务 年 限 ， 在 回采 过 程 中 ， 采 用 不 留保护煤柱 的 方式 直接 倒 向 回采 了条带 Ⅲ及 条 带 Ⅳ I 、 Ⅱ 采面 ， 提高 了矿井 回采率 ， 取得 了 较好的经济效益和社会效益 。 、 图 I 2 4 I 7 0采面 巷道 布置示 意 图 维普资讯 2 0 0 7年 6月 史 永 军 不 留保 护煤 柱倒 向 回采 的研 究与 应 用 第 2期 3不 留保 护煤 柱 的 开 采 3 ． 1 条 带 Ⅲ 的开 采 按照常 规 的 回采 方 式 ， 要 回采 掉 2 4 1 7 O机 、 风巷 间 的煤 柱 ， 首 先 应 先 把 条 带 Ⅲ采 面 回采 至 2 4 1 7 O机巷 2 0 m 时 停 采 ， 然 后 以掘 进 的方 式 把 2 4 1 7 O机巷 延长 与条带 Ⅲ采 面风巷 贯通 ， 把条 带 Ⅲ风巷剩 余 段做 为 采 面 与 2 4 1 7 O风 巷构 成 一个 正规 的回采工 作面进 行 回采 。该法 弊端 ①会造 成有 限资源 的极 大浪费 ； ②还会 加剧 日益 紧张 的 采掘接替 紧张的局 面。为解 决这一 突 出矛盾 ， 经 充分论证 ， 多方调研 ， 分 析利 弊 ， 最后 提 出了不 留 保护煤柱直 接倒 向 回采 的方 案 即把 条带 Ⅲ一直 回采至与 2 4 1 7 O机巷 接通 ， 把采 面加 强支 护后 留 做 回采煤柱 的机巷 ， 再 以条带 Ⅲ风巷 剩余 段为 采 面与 2 4 1 7 O风巷 构成 回采工作 面进 行 回采 ， 在 回 采过程 中， 随 采面 的推进 回放 原 采 面 的顶 。图 2 所示为条带 Ⅲ倒 向 回采示意 图。 倒向前采 带Ⅲ采面 向后采面 向前机巷机头位 。 苎 ／ 1二 盈譬一 图 2条带 Ⅲ倒 向回采 示意 图 3 ． 2 条带 Ⅳ的开采 条带 Ⅳ Ⅱ 采 面 回采 完后 要 留 2 O ～ 3 0 m 的 煤 柱 ， 采面放 顶搬 家 回采 条 带 Ⅳ I 采 面 时 ， 因 有 条带 Ⅲ不 留保护 煤柱 直接 回采 的成功 经验 ， 决 定 条带 ⅣⅡ 采 面 不 留保 护煤 柱直 接 回采 至 条 带 Ⅳ Ⅱ 、 工 采 面 间 的 中 间巷 图 3中 A、 B 间 ， 中间巷 加强 维护 后作 条 带 Ⅳ I 采 面 的机 巷 ， 倒 向 回采条带 Ⅳ I 采面 。 ‘ I k、 r 。 条 带 Ⅳ 【 I 机 巷 条 带 响J采 面 ／ 倒 向 后 哚 面 监 馐 1 ．条带Ⅳ【 I 风巷 条带Ⅳ I 栗面， I 图 3条带 Ⅳ倒 向 回采 示意 图 4 回采 中技术难题 的解决办法 4 ． 1 采 面与机 巷间运输设备 的联接 为 了减少机 电设 备的投 入使 用 ， 条带 Ⅲ采 面 留做 机巷后必须 与 2 4 1 7 O机巷 正常联 接 ， 条带 Ⅲ 采 面在正常 回采时要 尽 最大 限度地往 前 回采 ， 当 采 面的机头不能继 续前移 时 ， 采 面 以机 尾采 斜子 的方 式 机 头 不 动 ， 机 尾 正 常 前 推 把 机 尾 推 到 需 要停采 的位 置 ， 机头 未到 之处 以宽面 掘进 的方式 采到停采位 置 ， 然后把 2 4 1 7 0机巷 的皮带机 后缩 1 0 m 主要是避 开条带 Ⅲ机 巷 与 2 4 1 7 0机巷 和 留 做机巷交 接处 的三角 区 ， 把原 采 面 的溜子 延 长 过去并作 为机巷 的溜子正常使用 。 条 带 Ⅳ Ⅱ 采 面 回 采 至 中 间 巷 3 m 时 ， 采 面 机巷与条 带Ⅳ皮带 巷 的外 夹 角 图 3中 C点 处 采用宽面 掘 进 的方式 向外 掘进 4 m， 加 强 支护 后 开始延长 机 道溜 子 ， 将 皮 带 自机 尾 回缩 3 0 m， 将 原 机巷 的 8 0 T可弯 曲刮 板输 送 机延 长后 与皮 带 机尾搭接 ， 机巷刮板输送 机机 尾 与采面 Ⅱ 的刮 板输送机搭 接 ， 待采 面 Ⅱ 推进 完 后 ， 采 面 Ⅱ 的刮板输送机做 为采面I 机巷 的刮板输送机 。 4 ． 2 留做机巷 的支护 为加大条带 Ⅲ采面 留做 机巷 后 的支护 强度 ， 条带 Ⅲ采 面 回采 到预 计 停采 时最 后 6排煤 时 开 始铺双 网 第一层 为塑料 网， 第 二层 为金属 网 网 头搭接联牢联 稠 ， 每架梁 上插 好 6 ～8根木 棍 ， 并 严格按质 量 标 准整 改好 采 面 的 工程 质 量 。采 面 停 采时 ， 采面保 留最大 控顶距 3 m， 第 一排支 柱靠 近煤墙打 好靠 帮 柱 ， 末 排支 柱 要靠 在 老 塘侧 见 图 2 。原机 、 风两巷 与 留做巷交接处要 打双排抬 棚 加 强 支护 ， 所有 支柱 都要 穿 好柱 靴 ， 支 柱要 坚 持 每 天 补 压 一 次 ， 发 现 坏 梁 、 坏 柱 及 时 更 换 。 条带 Ⅳ Ⅱ 采 面 与 I 采 面 间 的 中间巷 在 Ⅱ 采 面 回采 至 中 间 巷 3 0 m 时 就 要 加 强 中 间 巷 的维护 ， 在原 掘 进棚 的工字 钢 梁 的两 端 紧靠 棚 腿 用单体 液压 支 柱各 打 一 点柱 ， 支柱 要 专用 并 且 支柱不要 升得 太紧 ， 以免 使 工字钢 梁脱离原 棚 腿 。原 支护 棚 间用 工字 钢 梁 配单 体 柱 进行 套 棚 支 护 ， 加密支护棚 以加 大对顶 板 的支护 强度 。当 采面 与 中 间巷 推 透后 ， 在 回撤 采 面支架 过 程 中， 利用铰接 顶梁 配 单 体柱 在原 中 间巷 的工 字钢 顶 梁老塘侧 打一 排抬 棚 ， 在采 面 Ⅱ 的机 、 风两 巷 与中间巷 的 交接 处 或其 它 压力 集 中的地 点打 双 道 抬 棚 ， 并 在 抬棚 下 打好 密 集 支 柱 。 4 ． 3 留做巷 道 的维修管理 由于 己组煤 为易 自燃 发火 煤层 ， 为 了预 防 留 做机巷老塘侧 的浮煤 自燃发 火 ， 在 回采 至 最后 6 排煤时采 面就要停 止放 顶煤 ， 并坚 持 向老 塘注水 和注 阻 化剂 ， 停 采 后 在老 塘侧 悬 挂好 风 障 ， 防止 向老塘漏 风 ， 煤墙侧 采 用双 网闭 帮 。在下一 个采 面 回采时 派有专人 维修巷道 。 5 结 论 高庄矿 采用 不 留保 护煤 柱 而 直 接倒 向 回采 的方法成功 回采 了 2 4 1 7 O条带 Ⅲ、 条带 Ⅳ Ⅱ 、 】 7 维普资讯 第 2期 2 0 0 7年 6月 水 力采煤 与 管道运输 HYDRAULI C COAL MI NI NG PI P ELI NE TRANS P ORTATI ON NO ．2 J u n ． 2 0 0 7 厚 煤 层 可 放性 分 析 及 开 采 工艺 研 究 张 凤 学 开滦 集团唐 山矿业分公 司 河 北 唐 山 0 6 3 0 0 0 摘要 针对唐 山矿 业分公 司 9煤层地质条件 ， 分析 了厚煤层综采 顶煤 的可放性 ， 对 综放 工作 面 放煤方式 的确定 、 放 煤步距 的选择 以及开采工 艺提 出了见解。 关键 词 综放 开 采项 煤 冒放 性放 煤 步 距 中 图分 类 号 T D 8 2 3 ． 3 9 文献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 7 0 2 0 0 1 8 0 3 1 前 言 进 入 九 十 年 代 ， 唐 山 矿 业 分 公 司 在 矿 井 南 翼 工作 面成功地进行 了综 采放顶煤 开采试验 ， 从此 以后 ， 综放 开采 产量逐 年提 高 ， 开采 范 围由边角 残煤 、 采 区石 门及大巷煤柱 扩大到 开采条件好 的 工作面 。 目前 ， 综放产 量已 占矿井总产量 的 8 0 左右 ， 成为唐 山矿 业分公 司保持年 产 4 0 0万 t 生 产规模 的骨干支柱 。在 十多年 的生产实践 中 ， 对 综 放 开 采 时 出 现 的各 种 技 术 问 题 进 行 了 仔 细 的 研究 与分析 ， 探索 出一条适合 唐 山矿业 分公 司综 放 开采 的方法 ， 提 高 了煤炭 资源 的 回采 率 ， 在确 保安全生产的基础上 ， 为矿业 分公 司稳 产高产奠 定 了坚 实 的基 础 ， 使 百 年 老矿 焕 发 出青 春 的活 力 。 2主 采 9煤 层 概 况 煤层倾 角 最大倾角 2 1 。 ， 最小倾角 1 3 。 ， 平均 倾 角 1 6 。 。 煤 层 厚 度 最 大 厚 度 1 1 ．5 1T I ， 最 小 厚 度 9 ． 0 m， 平均 厚度 1 0 ． 0 1 T I 。 煤层结 构 特 征 为 复合 结 构煤 层 ， 属 于 8 、 9 煤 层 合 区 ， 煤 层 赋 存 稳 定 ， 中 间有 2 ～ 3层 夹 石 ， 夹石最 大 厚度 2 0 0 F n F n， 对 煤 层 开采 有 一 定 影 响 。 顶底板情况 老顶为灰色细粒 岩 ， 厚度 5 ． 0 ～ l 0 ． 0 m， 属于 Ⅱ级老顶 ， 周期 来压步距 2 1 m； 直接 顶 为 浅 灰 色 砂 岩 、 泥 岩 、 粉 砂 岩 互 层 ， 厚 度 为 4 ． 5 F n， 砂 泥 成 分 ， 节 理 裂 隙发 育 ， 中间 含 一 层 0 ． 2 m小煤 线 ， 水平 层理 ， 属 于 Ⅱ类 直接 顶 ， 初次 垮 落 步 距 1 7 ～ 1 9 F n； 伪 顶 为 深 灰 色 泥 岩 ， 厚 度 0． 5～ 0 ． 8 F n， 泥 质 成 分 易 冒落 ， 上 方 有 一 层’ 0 ． 2 m左 右的小煤线 ； 直接底 为深灰色泥岩 ， 厚度 1 ．5 F n。 3顶煤可放性影响因素分析 顶煤的可 放性 是 指工 作 面顶 部 煤 体在 支 承 压力作用下 冒落和放 出的难 易程 度 ， 影响顶煤 冒 放 性 的 因素 很 多 ， 具 体有 以下几 点 。 3 ． 1 煤 体 强 度 煤 体 强 度 是 煤 层 本 身 抗 破 坏 能 力 的 主 要 指 标 ， 煤体 的强度越低 ， 有利 于顶煤 的放 出。 3 ． 2煤 层 夹 矸 煤层夹矸对 顶煤 冒放性 的影 响 比较复 杂 ， 其 影响程度不仅与夹矸 的层数 、 厚度 、 岩性 、 硬度 等 特 征有关 ， 还 与夹 矸层 与煤 层 的胶结性 质 、 在煤 层 中的位 置有 关 。如果 夹矸 层 在煤 层 可采 部分 以上 ， 本 身 硬度小 且 与顶煤 胶结性 差 ， 对 顶煤 的 冒放 性影 响不 大 ， 反之 ， 则 对 顶煤 冒放 性 有不利 影响 。9煤层有 2 ～3层夹矸 ， 但夹矸厚度均不超 过 2 0 0 mm。对放 煤时顶煤 冒落性影 响不大 。 3 ． 3煤层埋藏深度 煤层埋 藏深 度 首先 将 影 响工 作 面煤 壁前 方 支承压 力 ， 支承压力 的大小是煤 体产生次 生裂隙 的一个 主要 因 素 ， 支承压 力大 ， 不利 于 回采 巷道 的维 护 ， 但有 利 于支架 上方 的顶煤充 分 破碎 。9 煤层在 开采 区域底板标高在 一6 8 4 m 至一8 2 5 m I 采面 ， 在保 证安 全 生产 的前提 下 ， 回采两 条 煤柱 ， 多生产原煤 1 ． 3万 t ， 少 掘进一条 6 0 m的巷 道 ， 大大提 高 了资 源 回采 率 ， 一定程 度上 缓解 了 矿井采掘接替 紧张 的局面 ， 并且 取得 了较好 的经 济效 益 和 社 会 效 益 。 1 8 作者简 介 史永军 1 9 7 6 一 ， 男， 助 理 工程 师 ， 1 9 9 8年 毕 业 于海拉 尔工 业学枝 ， 现在平煤集团瑞平公 司从事煤矿粟煤技术管理工作。 牧 稿 日期 2 0 0 7 0 1 1 5 维普资讯