張 強(qiáng)

(新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司鄂莊煤礦)

山東能源新礦集團(tuán)鄂莊煤礦于1982年7月正式投產(chǎn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a。在煤礦生產(chǎn)中，由于工作面地質(zhì)條件的變化，部分巷道在掘進(jìn)階段因個(gè)別地段頂板破碎，支護(hù)困難，采取了傳統(tǒng)的全巖推采方法，即上找堅(jiān)硬頂板，有利于頂板支護(hù)的方式進(jìn)行掘進(jìn)，將煤炭留在了底板以下。但該方法制約了礦井產(chǎn)量，縮短了設(shè)備使用壽命。為此，探討了底板煤的開采技術(shù)，克服了丟底煤采全巖，回收率低，產(chǎn)量低，設(shè)備磨損嚴(yán)重、壽命縮短的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了煤炭資源回收的最大化。

1 工作面概況

1.1 工作面位置及范圍

鄂莊煤礦6403工作面位于－530 m水平六采區(qū)03階段，開采4煤層。該工作面東至604南翼運(yùn)輸巷，西到6403邊界切眼，南到6403軌道巷，北至6403運(yùn)輸巷。

該工作面西部為煤層變薄帶，北部6404(里)工作面和南部6402工作面已回采結(jié)束，上覆2煤層沉缺變薄不可采，下伏六采區(qū)7煤層和四采區(qū)11煤層正在開拓，尚未開采。

1.2 工作面參數(shù)

6403工作面平均走向長(zhǎng)度1465 m，傾斜長(zhǎng)度132 m，面積 193380 m2，煤厚 1.8 m，傾角 5°，工業(yè)儲(chǔ)量 47.7 萬(wàn) t，可采儲(chǔ)量 45.3 萬(wàn) t。

1.3 煤層頂?shù)装?/h3>

(1)基本頂為灰白色中粒砂巖，厚度18 m，成分以石英為主;次為長(zhǎng)石，鈣質(zhì)膠結(jié)，致密堅(jiān)硬，不易冒落，基本頂評(píng)定級(jí)別為Ⅱ級(jí)。

(2)直接頂為淺灰色粉細(xì)砂巖，厚度0～10 m，平均約6 m，成分以石英為主，次為長(zhǎng)石，鈣質(zhì)膠結(jié)，較堅(jiān)硬，易冒落，節(jié)理裂隙較發(fā)育，直接頂評(píng)定類別為2b。

(3)底板為泥巖，厚度0.5～1 m。淺灰色，粉砂質(zhì)，無(wú)層理，較堅(jiān)硬，不易變形。底板允許比壓為26.5 MPa，單向抗壓強(qiáng)度為39.27 MPa，底板評(píng)定類別為Ⅳ類。

1.4 巷道布置

(1)軌道巷。6403工作面南側(cè)為6403軌道巷，沿4煤層頂?shù)装宀贾?，巷道?biāo)高 －489.5～－538.84 m，沿巷道中心線頂板敷設(shè)單軌吊鋼梁。該巷道用于工作面的行人、進(jìn)風(fēng)和運(yùn)料。

(2)運(yùn)輸巷。6403工作面北側(cè)為6403運(yùn)輸巷，沿4煤層頂?shù)装宀贾?，巷道?nèi)布置1部SGB620/40T型接面刮板輸送機(jī)、2部DSS100/63/2×75型皮帶機(jī)。巷道標(biāo)高－461.2～－538.9 m，該巷道主要用于煤炭運(yùn)輸及回風(fēng)。

1.5 采煤工藝

采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法管理頂板。MG180/435-W型采煤機(jī)落煤、裝煤，SGD-630/264B型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，ZY3200/09/21型支架支護(hù)頂板。采高1.80 m，循環(huán)進(jìn)度為0.6 m。

2 開采方案

6403軌道巷1100 m至1400段煤層在底板下面，最深處煤層距巷道底板7.5 m，平均4.0 m。當(dāng)工作面由切眼推采115 m時(shí)，溜尾段出現(xiàn)全巖，溜尾推采至10 m時(shí)，工作面揭露全巖達(dá)到60多節(jié)。

為維護(hù)推采，根據(jù)電纜、管路及頂板的實(shí)際情況，決定采用下潛找炭，上縮溜尾，留煤柱間隔打出口，后維護(hù)推采的方式進(jìn)行組織生產(chǎn)。

3 技術(shù)方案的實(shí)施

上縮段及后維護(hù)段支護(hù)見圖1。

圖1 上縮段及后維護(hù)支護(hù)示意(單位:m)

3.1 上縮段支護(hù)

上縮溜尾后，高度不低于1.8 m，上縮段柱、梁按走向支設(shè)三排正規(guī)支柱，柱排距1.0 m，并在軌巷下幫至后維護(hù)段切頂排壘砌矸石袋，確保壘砌嚴(yán)實(shí)。

3.2 后維護(hù)段支護(hù)

(1)后維護(hù)推采過(guò)程中，溜尾處機(jī)窩始終超前工作面煤壁2.0～3 m，高度不低于1.8 m。沿走向段距上幫2.4 m范圍內(nèi)支設(shè)3排單體支柱，配HDJA-1000型金屬鉸接頂梁，聯(lián)合錨網(wǎng)(塑料雙抗網(wǎng))帶支護(hù)頂板。3排柱梁支護(hù)規(guī)格為:開寬上幫，一排距第3排不小于1.8 m，中間和下幫一排排距不小于1.0 m，作為人行道。頂板及巷幫鋪設(shè)塑料雙抗網(wǎng)，在每條頂梁上方按傾向放兩根錨桿，將雙抗網(wǎng)挑在頂板上。

(2)工作面最下端支架后方隨推采隨壘砌袋裝矸石，矸石袋壘砌時(shí)傾向?qū)挾炔恍∮?.0 m，壘砌時(shí)要壓茬，必須與上縮段矸石墻嚴(yán)密接實(shí)，壘砌進(jìn)度與切頂排保持平齊。要先壘砌老空側(cè)后壘砌人行道側(cè)，矸石墻要壘砌嚴(yán)密，防止風(fēng)流通過(guò)采空區(qū)泄露瓦斯。壘完后再打一排柱距不大于1.3 m的貼幫支柱，加強(qiáng)支護(hù)，矸石袋距支架不大于0.5 m。

(3)若頂板破碎或壓力大時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況采用錨網(wǎng)帶支護(hù)。頂板補(bǔ)打錨桿必須在3排柱梁的掩護(hù)下進(jìn)行，錨桿間排距為1.0 m×1.0 m，下幫采用錨網(wǎng) +鋼帶片護(hù)幫，錨桿間排距為 0.8 m×1.0 m，上側(cè)錨桿距頂板0.3 m。頂板破碎時(shí)后維護(hù)段不宜過(guò)長(zhǎng)，保持在30 m范圍內(nèi)，補(bǔ)打安全出口與軌道巷預(yù)透。

4 安全出口施工

出口斷面永久支護(hù)見圖2。

圖2 新出口斷面永久支護(hù)(單位:mm)

(1)補(bǔ)打安全出口位置。溜尾煤壁向外1.5 m為巷道中線，按方位145°開門，傾斜掘進(jìn)，巷道凈高不低于1.8 m，凈寬不低于2.4 m，采用矩形斷面掘進(jìn)，掘進(jìn)6 m與軌道巷預(yù)透。采用炮掘，人工攉矸。

(2)支護(hù)方式。頂幫采用錨桿+W鋼帶+網(wǎng)支護(hù)，錨桿間排距為800 mm×800 mm。錨桿錨固力不小于100 kN。使用金屬網(wǎng)或塑料雙抗網(wǎng)，預(yù)透處采用一梁四柱的工字鋼或(或л型鋼)加強(qiáng)支護(hù)。

(3)運(yùn)輸。采用人工攉煤矸，經(jīng)面溜子通過(guò)6403運(yùn)輸巷皮帶，由原煤運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)至六采矸石倉(cāng)。

(4)出口預(yù)透后開始回撤后維護(hù)支護(hù)，后維護(hù)支護(hù)回撤完后再回撤軌道巷支護(hù)，當(dāng)回撤到距新出口2 m處時(shí)壘好矸石袋墻，打好關(guān)門柱子。

5 下潛后維護(hù)開采效果及效益

工作面底板煤段走向長(zhǎng)300 m，于2012年4月份開始推采，7月份開采完畢，成功采出煤炭12.6萬(wàn)t，按60節(jié)全沿扣除6 m煤柱推算，可多出原煤8.4萬(wàn)t，少出矸石11.5萬(wàn)t，取得的經(jīng)濟(jì)效益十分顯著:①新增產(chǎn)值，年直接增加企業(yè)產(chǎn)值2250萬(wàn)元;②減少矸石上井運(yùn)輸費(fèi)用95.6萬(wàn)元;③單體租賃費(fèi)、錨桿、鋼帶、雙抗網(wǎng)支護(hù)費(fèi)用4萬(wàn)元。

該技術(shù)的實(shí)施增加企業(yè)產(chǎn)值共計(jì)4291.6萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

綜采工作面底板煤下潛后維護(hù)開采技術(shù)的應(yīng)用，解決了丟底煤全巖推采，多出優(yōu)質(zhì)煤炭8.4萬(wàn)t，提高了煤炭采出率，少出矸石量11.5萬(wàn)t，減輕了提升壓力，減少了矸石運(yùn)輸提升費(fèi)用，為類似條件下的煤礦開采提供了技術(shù)參考，具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。