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(kāi)采技術(shù)是厚煤層采煤技術(shù)的發(fā)展方向，同分層開(kāi)采相比，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)372m，傾斜長(zhǎng)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(jiǎn)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(wú)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(duì)棚支護(hù)，主副梁均為三柱，支架選用長(zhǎng)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(xiàn)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(kāi)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(kāi)采

根據(jù)礦井急傾斜煤層傾斜分層開(kāi)采和傾斜煤層采用組織鋼梁放頂煤開(kāi)采的經(jīng)驗(yàn)，確定采用偽俯斜開(kāi)采。在試驗(yàn)中，通過(guò)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(kāi)采，工作面傾角仍達(dá)40°～46°，作用在支架上壓力相對(duì)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?。分三班?duì)同單體支柱壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)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(duì)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(duì)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(lái)一定困難。在開(kāi)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(duì)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(duì)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(rùn)了煤體，減少了放煤時(shí)煤塵。另外，放煤時(shí)對(duì)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(kāi)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(duì)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(tái)CO監(jiān)測(cè)探頭進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)，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(shì)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(wàn)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(kāi)采技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見(jiàn)表1。

表1 兩種開(kāi)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(kāi)采節(jié)約2/3。

5 結(jié)束語(yǔ)

(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(shì)明顯，經(jīng)濟(jì)效益可觀(guān)，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(wèn)題，工作面壓力顯現(xiàn)較分層開(kāi)采有所降低。

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

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

［2］張榮立，何國(guó)偉，李鐸.采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)［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.