時(shí) 昭

（新汶礦業(yè)集團(tuán)協(xié)莊煤礦，山東 泰安 271221）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，煤礦由小規(guī)模分散布局和經(jīng)營(yíng)向集團(tuán)化集中統(tǒng)一經(jīng)營(yíng)模式轉(zhuǎn)變，煤礦管理模式也由粗放式管理向集約式管理方向進(jìn)行升級(jí)，煤礦的設(shè)計(jì)和整合方案向優(yōu)化和快速回采轉(zhuǎn)變。我們的優(yōu)化設(shè)計(jì)和整合方案主要是緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，從采場(chǎng)周邊情況、巷道布置、煤巖層產(chǎn)狀、安全生產(chǎn)系統(tǒng)情況以及煤質(zhì)等等多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，從設(shè)計(jì)、掘進(jìn)、采煤到工作面撤除進(jìn)行全流程優(yōu)化管控，做到了一面一策、一巷一策，通過(guò)多種技術(shù)手段的實(shí)踐，整合了開(kāi)采資源，提高了礦井產(chǎn)量，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 1 號(hào)煤礦邊角煤柱優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

1 號(hào)煤礦62102 工作面和62113 工作面區(qū)域的煤層受到落差7 mDF15 斷層和落差12 m 的F4 斷層的切割，形成了一塊獨(dú)立塊段煤田。該煤田地表主要為荒山、農(nóng)田，北部為礦井邊界，西部為斷層和采空塌陷區(qū)，東部為斷層和采空塌陷區(qū),南部及正上方采空塌陷區(qū)，地面村莊還沒(méi)有全部搬遷結(jié)束。兩面儲(chǔ)量分別為30 萬(wàn)t 和40 萬(wàn)t，雖然儲(chǔ)量比較小，但由于特殊的地質(zhì)構(gòu)造的影響，煤的變質(zhì)程度高，煤質(zhì)良好，含硫量低，發(fā)熱量高。如果單獨(dú)進(jìn)行回采，僅安撤面一項(xiàng)費(fèi)用就高達(dá)900 萬(wàn)元，從生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)方面都極不合理。近年來(lái)，由于村莊已經(jīng)全部搬遷，加上近期主采工作面煤層含硫量高，商品煤質(zhì)量較差。利用這2 個(gè)工作面進(jìn)行配采，正好發(fā)揮含硫低的優(yōu)勢(shì)，不僅有效降低了商品煤的含硫量，提高了礦井商品煤的發(fā)熱量，提高了煤質(zhì)和商品煤的價(jià)格。對(duì)該塊段進(jìn)行聯(lián)合布置優(yōu)化設(shè)計(jì)和回采，能夠較好地實(shí)現(xiàn)快掘、快安、快采和快撤，實(shí)現(xiàn)良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

該設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與回采技術(shù)的利用，安全生產(chǎn)各系統(tǒng)且有布局集中、環(huán)節(jié)少、利用率高、工程量小、工程和工期前后銜接緊湊等優(yōu)點(diǎn)。該方案不僅提高了優(yōu)質(zhì)煤炭資料的回收利用率，而且安全生產(chǎn)隱患明顯減少，安全生產(chǎn)效率和效益得到了進(jìn)一步的提高。

2 2 號(hào)煤礦沿空留巷優(yōu)化方案應(yīng)用

2 號(hào)煤礦4203 工作面回采2 號(hào)煤，上覆蓋層厚度200～250 m。老頂為灰白色粗粒石英砂巖為穩(wěn)定巖層。直接頂為節(jié)理發(fā)育灰色頁(yè)巖，底部灰白色中細(xì)砂巖7～7.5 m，工作面范圍內(nèi)穩(wěn)定。工作面煤層走向近南北，傾向西，傾角7～17°，平均11°。煤層穩(wěn)定，平均厚度3.6～3.8 m。局部含1 層夾矸，平均厚度0.3～0.95 m。沿空留巷為4205 工作面的4205 材料巷，巷道斷面為4.4×3.5 m 矩形，支護(hù)型式為：錨桿金屬網(wǎng)支護(hù)。4205 工作面回采結(jié)束以后，整條巷道保留下來(lái)作為下一個(gè)工作面的材料巷（如圖1 所示）。

3 沿空留巷支護(hù)形式

采用裝配式隔離墻技術(shù)進(jìn)行沿空留巷支護(hù)。采用鋼筋混凝土塊C30，規(guī)格為長(zhǎng)度* 寬度* 高度1 000 mm×800 mm×400 mm，通過(guò)鋼筋混凝土塊將巷道與采空區(qū)分開(kāi)[2]。

沿空留巷（原巷道）加強(qiáng)支護(hù)：在超前支護(hù)范圍內(nèi)即20 m 范圍補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)型式和參數(shù)：巷道頂板使用鋼帶梁，采用W200 mmL2 400～3 400 mm 鋼帶，三根Φ15.24 mm×5 000 mm 錨索。巷道幫部增加兩排補(bǔ)強(qiáng)錨桿，采用Φ18 mm×1 800 mm 預(yù)應(yīng)力蛇形錨桿。超前支護(hù)設(shè)計(jì)距離20 m，采用單體支柱配合∏型鋼梁棚，間距1.8 m，一梁三柱。正對(duì)切眼位置處支設(shè)3架∏型鋼梁棚，向外支設(shè)6 架∏型鋼梁棚，一梁三柱。再往外5 架∏型鋼梁棚，一梁兩柱[3-5]。

砌墻主要采用砌墻機(jī)輔助人工進(jìn)行施工，混凝土塊由砌墻機(jī)械進(jìn)行搬運(yùn)和砌墻。端頭支架安裝：在4203 材料順槽端頭安裝1 部端頭架，采用邁步式進(jìn)行移動(dòng)，端頭支架較正?；夭苫炯荛L(zhǎng)3.5 m 左右。使用平板車(chē)將裝配式砌塊運(yùn)到端頭架外側(cè)，采用砌墻機(jī)進(jìn)行砌塊的搬運(yùn)作業(yè)。在砌塊與砌塊之間安裝密封膠條，以填充砌塊之間的空隙，增加砌塊的穩(wěn)定性，隔離采空區(qū)，采用預(yù)應(yīng)力支撐柱接頂，在砌塊與頂板之間填充粘塑性接頂密封材料。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦壓觀測(cè)情況，沿空留巷施工過(guò)程中，需要進(jìn)行一次加強(qiáng)支護(hù)，拖后加強(qiáng)支護(hù)不少于50 m 左右。拖后加強(qiáng)支護(hù)時(shí)間一般為一個(gè)周期來(lái)壓步距+5 m 以上。采用單體支柱配合∏型鋼梁棚，一梁三柱，柱間距0.8～1 m，加強(qiáng)支護(hù)的鋼棚與砌塊墻間距100 mm 的加強(qiáng)支護(hù)形式。砌墻完成后，為了減少采空區(qū)的漏風(fēng)，對(duì)砌塊墻進(jìn)行噴漿封閉。同時(shí)為了便于觀測(cè)采空區(qū)內(nèi)的情況，在墻體預(yù)留觀測(cè)孔，由瓦檢員進(jìn)行定期觀測(cè)。通過(guò)對(duì)氣體參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和分析，工作期間未出現(xiàn)氣體異?，F(xiàn)象。

沿空留巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際礦壓觀測(cè)數(shù)據(jù)情況分析，沿空留巷施工過(guò)程中，需要對(duì)所留巷道區(qū)域進(jìn)行一次加強(qiáng)支護(hù)，拖后加強(qiáng)支護(hù)不少于50 m 左右。拖后加強(qiáng)支護(hù)時(shí)間一般為一個(gè)周期來(lái)壓步距+5 m 以上，確保所留巷道支護(hù)有效，保證巷道整體的完整性。

4 3 號(hào)煤礦三角煤柱優(yōu)化設(shè)計(jì)增加儲(chǔ)量25.1 萬(wàn)t

3 號(hào)煤礦僅回收三角煤柱一項(xiàng)，增加了有效儲(chǔ)量25.1 萬(wàn)t。3 號(hào)煤礦4206 工作面，主要回采煤層3 號(hào)煤，工作面范圍內(nèi)煤層穩(wěn)定,煤層厚度3.2～4.4 m，平均厚度4 m；煤層走向近南北，傾向東西，傾角11°～15°，平均11°，普氏硬度系數(shù)f=0.9，煤種為氣煤。工作面主要區(qū)域回采完成后，外部的三角煤區(qū)域，邊回采邊撤支架縮面，如圖2 所示。

先將工作面調(diào)整為直角狀態(tài)，從距縮面起點(diǎn)50 m開(kāi)始，每天進(jìn)行調(diào)斜，到達(dá)縮面位置前10 m，將工作面調(diào)整到直角狀態(tài)，以利于頂板管理和支架撤除。

補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)長(zhǎng)度195 m，主要對(duì)頂板、兩幫進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。主要參數(shù)：一是頂板，補(bǔ)打了5m 錨索配2.4 m規(guī)格W 型鋼帶，鋼帶間距2.0 m，并在近面?zhèn)软敯邃搸еg另打單根錨索；二是巷幫，對(duì)巷道兩幫全斷面地錨網(wǎng)加強(qiáng)支護(hù)，兩幫最下排錨桿距地坪不得大于1.0m。

聯(lián)絡(luò)巷三岔區(qū)域超前進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)長(zhǎng)度30 m；加強(qiáng)支護(hù)形式采用單體π 鋼棚。支護(hù)參數(shù)為棚距1.0 m，一梁三柱，柱子穿鐵鞋，減小底板比壓。提前安裝2 臺(tái)20 t 穩(wěn)車(chē)，通過(guò)穩(wěn)車(chē)車(chē)接力的方式，將90 號(hào)架拖入拆架硐室，然后解體，裝車(chē)封牢后繼續(xù)向外運(yùn)輸，最后運(yùn)輸?shù)骄稀?/p>

支架撤除后，立即空頂區(qū)域進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。采用單體支護(hù)配合π 鋼棚：靠老空第一排鋼棚，打設(shè)6 棵單體支柱，三棵戧柱；第二排鋼棚，打設(shè)不少于4 棵單體，其中戧柱2 棵；第三排π 鋼棚，打設(shè)3 棵單體。

5 縮面生產(chǎn)組織

縮面生產(chǎn)組織主要分為三個(gè)階段：一是面長(zhǎng)由130 m 縮短到70 m；二是面長(zhǎng)由70 m 到縮短到46 m；三是面長(zhǎng)46 m 開(kāi)始鋪網(wǎng)上繩，直至達(dá)到最終停采線(xiàn)為止。第一階段為工作面共推進(jìn)80 m，平均每天割煤6 個(gè)循環(huán)，生產(chǎn)組織方式為：每生產(chǎn)3 個(gè)循環(huán)撤除1 部支架。歷時(shí)約24 d。第二階段為工作面共推進(jìn)32.67 m，每天割煤累計(jì)7.5～8.5 次循環(huán)。生產(chǎn)組織方式為：每生產(chǎn)3 個(gè)循環(huán)撤除1 部支架。歷時(shí)8 d。第三階段是從工作面長(zhǎng)46 m 處開(kāi)始，進(jìn)行鋪網(wǎng)上繩，到達(dá)最終停采線(xiàn)，歷時(shí)4 d，從而將4206 工作面三角煤柱安全回收。3 號(hào)煤礦僅回收三角煤柱一項(xiàng)，增加了有效儲(chǔ)量25.1 萬(wàn)t。其中61107 工作面三角煤柱，多回收工作面儲(chǔ)量14 萬(wàn)t；回收6203 工作面角煤柱面積7 630 m2，增加儲(chǔ)量4.1 萬(wàn)t，4206 工作面回收三角煤柱面積10 558 m2，多增加儲(chǔ)量7 萬(wàn)t。

6 結(jié)語(yǔ)

某礦井公司通過(guò)對(duì)所轄礦區(qū)煤炭資源的綜合回采率提高了30%～35%，現(xiàn)公司生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到了300多萬(wàn)t，有效提高礦井生產(chǎn)量，減少了礦井掘進(jìn)巷道開(kāi)掘數(shù)量，減少了巷道施工工程量和工人勞動(dòng)量，減少了開(kāi)掘順槽巷道的資金投資，有效緩解了礦井的采掘接續(xù)，提升了工作和經(jīng)濟(jì)效率。