林淑文 曾廣東 郭少華

（滕州市級翔（集團）級索煤礦，山東 滕州 277500）

滕州市級翔（集團）級索煤礦隸屬山東滕州辰龍能源集團有限公司。礦井核定生產(chǎn)能力35 萬t/a，可采煤層為12下、14、16、17 層煤，均為薄煤層。16 層煤為礦井的主采煤層，平均厚度1.3m。

井田內(nèi)地勢平坦，村莊密集，村莊壓煤占礦井可采儲量的80%以上。從上世紀90 年代開始，級索煤礦采用條帶炮采方式，煤柱留寬不小于10m，采寬不大于10m，在村莊下進行了近20 年的開采，遺留下大量的條帶煤柱。隨著礦井可采煤炭資源的日漸減少和充填技術(shù)的日益成熟，從2011 年開始，級索煤礦與山東科技大學研究應用條帶炮采充填法試采16 煤層建筑物下條帶煤柱，目前已安全采出條帶煤柱儲量150 余萬噸。

1 問題的提出

隨著礦井信息化、機械化程度要求的不斷提高，條帶煤柱炮采工藝已經(jīng)愈來愈不適應當下發(fā)展的需求，采用該工藝進行采煤，效率低，用人多，月產(chǎn)量僅能達到5000t 左右。根據(jù)山東省新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程的有關(guān)會議精神，本著安全高效的原則進行機采工藝改革，研究出適用于級索煤礦條帶煤柱機械化開采的方法，進一步提高礦井采煤效率和安全程度。

2 機械化充填開采方案的分析選擇

2.1 綜掘機連充連采技術(shù)

綜掘機連充連采技術(shù)是將整個采煤區(qū)段劃分多個生產(chǎn)單元，開采順序采用跳采方式，綜掘連采機割煤，充填矸石膠帶輸送機和拋矸機在回采完畢后的支巷內(nèi)充填，從空間上將掘、采、充三個工序分布到不同支巷，實現(xiàn)有效隔離、互不影響、采充平行作業(yè)。該技術(shù)在內(nèi)蒙古部分煤礦企業(yè)得到了推廣應用，開采工效及安全程度大大提升，如圖1。

圖1 連充連采工作面布置圖

該技術(shù)的優(yōu)點主要是提高采煤工效，降低勞動強度，條帶先充后采，有利于保證頂板的穩(wěn)定性。缺點是工作面搬家頻繁，增加工作環(huán)節(jié)，煤層較薄時破底量大等問題。

2.2 平行條帶布置工作面機采充填技術(shù)

采煤工作面平行于原條帶布置成對拉工作面，首先對上面、下面第一個條帶采空區(qū)各充填7m 預留3m 作為切眼使用，上面（下面）第二個條帶采空區(qū)采用單體液壓支柱提前支護，采用滾筒采煤機割煤，刮板輸送機運煤（如圖2）。當上面（下面）第二個條帶采空區(qū)充填時，下面（上面）生產(chǎn)，下面（上面）第二個條帶采空區(qū)采用單體液壓支柱提前支護。上下面交替回采充填，循環(huán)施工。

圖2 平行條帶布置工作面機采充填技術(shù)

該技術(shù)優(yōu)點主要是采煤機不撤面，能夠連續(xù)推進，有助于提高采煤效率；工藝簡單，操作方便；減少頻繁搬家次數(shù)，安全程度高。缺點是工作面控頂空間較大，需風量大。

通過比較分析，平行條帶布置工作面機采充填技術(shù)更適合級索煤礦現(xiàn)場條件，如果預測地表移動變形在Ⅰ級損壞范圍內(nèi)，礦井即可實現(xiàn)安全高效開采。

3 地表移動變形預計結(jié)果

礦井采用概率積分法進行地表移動變形預計，將整個條帶開采區(qū)域（或置換開采區(qū)域）看成一個大的工作面，利用條帶開采（充填開采）的預計參數(shù)進行計算。

3.1 預計參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場觀測結(jié)果，16 煤層條帶開采區(qū)域頂板下沉量一般為20~40mm，本次16205 工作面條帶區(qū)50mm 計算，同時在開采條帶煤柱過程中下沉100mm，即δ=150mm，根據(jù)礦井16108 工作面充填的經(jīng)驗，充填率取94%，即為?=76mm。

據(jù)材料實驗結(jié)果，充填材料體積壓縮變形量一般為3.0%~5.0%，現(xiàn)場采用條帶開采承壓較大，因此，采煤工作面充填條件下 可取6.0%，則16 煤層等價采高為：

根據(jù)等價采高的計算結(jié)果，分析得出采煤工作面充填開采充實率為79.1%。

根據(jù)對161 采區(qū)進行的地表移動觀測數(shù)據(jù)得出該礦井的巖移參數(shù)，本次預計參數(shù)見表1。

表1 巖移計算參數(shù)

3.2 地表移動變形預計

地表移動與變形計算及繪圖工作是利用“礦區(qū)沉陷預計預報系統(tǒng)”軟件和Winsuifer8.0 軟件在計算機上完成的，利用地表移動計算軟件對研究區(qū)域全充全采產(chǎn)生的地表移動影響進行預計計算。地表移動與變形的數(shù)值見表2。

表2 條帶充采工作面地表變形預計表

4 結(jié)論

級索煤礦將平行條帶布置工作面機采充填技術(shù)應用于16205 條帶采煤工作面進行試采，預計地表最大下沉值為220mm，傾斜最大值為3mm/m，水平變形最大值為0.7mm/m，地表在Ⅰ級損壞范圍內(nèi)，不會影響建筑物的正常使用。成功后可將井田范圍內(nèi)建筑物下200 余萬噸的條帶煤柱通過機械化開采出來，促進礦井機械化程度的進一步提高，實現(xiàn)礦井安全高效可持續(xù)發(fā)展。