劉劍 段軍 魯建國

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)，內(nèi)蒙古包頭 014010;2.內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010)

1 無煤柱護巷技術(shù)現(xiàn)狀

無煤柱護巷技術(shù)是合理開發(fā)煤炭資源，有效提高煤炭資源回收率，同時能夠改善巷道維護狀況，降低巷道綜合掘進率，有助于礦井安全生產(chǎn)和提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益的一項先進的煤炭開采工藝。根據(jù)國內(nèi)外取得的成功經(jīng)驗和良好效果，我國早已將無煤柱開采護巷作為改善煤炭開采工藝的一項技術(shù)政策。在常用的無煤柱護巷方法中，主要有沿空掘巷和沿空留巷兩種基本方式。

本次設(shè)計為烏海某礦下山煤柱回收，適合的無煤柱護巷方式為沿空掘巷。

根據(jù)礦井煤層賦存情況、相關(guān)地質(zhì)開采技術(shù)條件及所采取的對應(yīng)技術(shù)措施不同，沿空掘巷可分為三種方式:

1)完全沿空掘巷。

這是沿空掘巷的典型方式，它是在上工作面運輸平巷或回風(fēng)平巷由于對應(yīng)工作面開采結(jié)束被廢棄后，采空區(qū)上覆巖層處于不平衡狀態(tài)，最終導(dǎo)致失穩(wěn)，慢慢向穩(wěn)定狀態(tài)過渡，等待采空區(qū)上覆巖層運移基本平穩(wěn)后，緊貼原來廢棄的巷道，在煤層邊緣的煤體內(nèi)重新掘巷，作為下區(qū)段工作面的運輸平巷或回風(fēng)平巷。

2)留小煤墻沿空掘巷。

這是沿空掘巷的過渡類型，其特點是巷道不緊貼上區(qū)段的采空區(qū)邊緣掘進，而是在巷道與采空區(qū)之間留有1m～3m小煤墻。

3)保留老巷部分斷面的沿空掘巷。

這種方式實質(zhì)是沿空掘巷和沿空留巷的混合形式，其特點是上區(qū)段工作面采過之后，其運輸平巷并不完全廢棄，而是用密集支柱和縱梁抬棚等將巷道靠煤體側(cè)的一半斷面維護下來，以后，經(jīng)過合理的滯后時間，再緊貼此保留部分斷面的巷道重新掘進巷道。

三種沿空掘巷方式均適用于工作面區(qū)段煤柱的回收，完全沿空掘巷和保留老巷部分斷面的沿空掘巷兩種方式新掘巷道緊靠采空區(qū)，漏風(fēng)率較大，采空區(qū)冒落矸石易竄入沿空巷道，采空區(qū)涌入巷道的瓦斯和積水較大;而留小煤墻沿空掘巷方式，小煤墻能起到擋矸和防止采空區(qū)積水進入巷道的作用。

此外，在巷道兩側(cè)均為煤壁條件下掘進巷道比一側(cè)為采空區(qū)條件下掘進巷道更為方便，有利于提高巷道綜合掘進效率和加快巷道掘進速度。

2 5號煤層下山煤柱回收巷道布置

針對本礦井下山煤柱回收，設(shè)計采用留小煤墻沿空掘巷方式。即在采空區(qū)靠近煤壁一側(cè)各留設(shè)小煤墻，內(nèi)側(cè)各新掘一條巷道，分別作為運輸順槽和回風(fēng)順槽，原下山作為輔助進風(fēng)巷。

5號煤層下山煤柱寬185m，采空區(qū)靠煤壁一側(cè)各留設(shè)2m小煤墻，內(nèi)側(cè)沿煤層底板各掘一條4m×2.5m巷道，作為煤柱回收時的運輸順槽和回風(fēng)順槽，順槽之間煤壁凈寬為173m，原5號煤層輔運下山和5號煤層回風(fēng)下山作為輔助進風(fēng)巷。5號煤層下山煤柱回收巷道布置見圖1。

3 5號煤層大巷煤柱回收方法

國內(nèi)多數(shù)大型煤礦的井田邊角煤和大巷煤柱回采過程中，成功的回收方法有綜采和旺格維利采煤法。

綜采在回收寬度80m以上煤柱時有較大優(yōu)勢，具有工人勞動強度低、回收率高等優(yōu)點。

旺格維利采煤法適用于邊角煤回收，回收率較低。

5號煤層位于二疊系下統(tǒng)山西組第二巖段中部，煤層自然厚度0m ～1.40m，平均0.89m，可采區(qū)儲量利用厚度0.70m ～1.40m，平均0.88m，煤層結(jié)構(gòu)簡單，一般不含夾矸，局部含一層夾矸，夾矸巖性為深灰～黑灰色泥巖或炭質(zhì)泥巖。頂板巖性為深灰色泥巖或砂質(zhì)泥巖，底板巖性為砂質(zhì)泥巖、泥巖或炭質(zhì)泥巖，基本為全區(qū)可采的較穩(wěn)定煤層。

5號煤層采用刨煤機機械化采煤方法，該方法為目前薄煤層普遍采用的采煤方法。

5號煤層大巷煤柱回收設(shè)計考慮采用刨煤機機械化采煤方法。刨煤機割煤工藝:傳統(tǒng)的刨煤方式是采用機頭、機尾雙向切入進刀，刨頭每次停止和反向運行時，在減速反向和加速的過程中都會增加生產(chǎn)損失時間，如果回采工作面長度比較短，這種生產(chǎn)損失時間相對就會更突出，為了減少刨煤機端頭運行時間，完全可以不采用雙切進刀，而采用增加兩頭刨深的“Z”字形刨煤方式。假設(shè)設(shè)定機頭、機尾雙切二次返回點到機頭、機尾的刨深值為Z，中間地段刨深上行值設(shè)為Y，下行刨深值設(shè)為X，那么端頭區(qū)段的刨深值為Z=X+Y，這樣就解決了端頭刨煤問題，提高工作面生產(chǎn)效率。

后退式回采，全部垮落法管理頂板。

4 下山煤柱回收率

5號煤層平均厚度0.89m，順槽沿煤層底板布置，順槽斷面為4m×2.5m。5號煤層下山回收率按下式計算:

其中，C5為5號煤層下山煤柱回采率;Lc為回采工作面長度，173m;Cg為回采工作面回采率，97%;Ls為順槽寬度，4m;Cs為順槽回采率，100%;185為5號煤層下山煤柱寬度，m。

5 結(jié)語

針對本礦井下山煤柱回收，設(shè)計采用留小煤墻沿空掘巷方式，煤柱回收率達到了95%，提高了資源回收率，礦井經(jīng)濟效益顯著。