谈大巷保护煤柱回收方式

刘剑 段军 鲁建国

(1.内蒙古科技大学，内蒙古包头 014010;2.内蒙古煤矿设计研究院有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010010)

1 无煤柱护巷技术现状

无煤柱护巷技术是合理开发煤炭资源，有效提高煤炭资源回收率，同时能够改善巷道维护状况，降低巷道综合掘进率，有助于矿井安全生产和提高煤炭企业经济效益的一项先进的煤炭开采工艺。根据国内外取得的成功经验和良好效果，我国早已将无煤柱开采护巷作为改善煤炭开采工艺的一项技术政策。在常用的无煤柱护巷方法中，主要有沿空掘巷和沿空留巷两种基本方式。

本次设计为乌海某矿下山煤柱回收，适合的无煤柱护巷方式为沿空掘巷。

根据矿井煤层赋存情况、相关地质开采技术条件及所采取的对应技术措施不同，沿空掘巷可分为三种方式:

1)完全沿空掘巷。

这是沿空掘巷的典型方式，它是在上工作面运输平巷或回风平巷由于对应工作面开采结束被废弃后，采空区上覆岩层处于不平衡状态，最终导致失稳，慢慢向稳定状态过渡，等待采空区上覆岩层运移基本平稳后，紧贴原来废弃的巷道，在煤层边缘的煤体内重新掘巷，作为下区段工作面的运输平巷或回风平巷。

2)留小煤墙沿空掘巷。

这是沿空掘巷的过渡类型，其特点是巷道不紧贴上区段的采空区边缘掘进，而是在巷道与采空区之间留有1m～3m小煤墙。

3)保留老巷部分断面的沿空掘巷。

这种方式实质是沿空掘巷和沿空留巷的混合形式，其特点是上区段工作面采过之后，其运输平巷并不完全废弃，而是用密集支柱和纵梁抬棚等将巷道靠煤体侧的一半断面维护下来，以后，经过合理的滞后时间，再紧贴此保留部分断面的巷道重新掘进巷道。

三种沿空掘巷方式均适用于工作面区段煤柱的回收，完全沿空掘巷和保留老巷部分断面的沿空掘巷两种方式新掘巷道紧靠采空区，漏风率较大，采空区冒落矸石易窜入沿空巷道，采空区涌入巷道的瓦斯和积水较大;而留小煤墙沿空掘巷方式，小煤墙能起到挡矸和防止采空区积水进入巷道的作用。

此外，在巷道两侧均为煤壁条件下掘进巷道比一侧为采空区条件下掘进巷道更为方便，有利于提高巷道综合掘进效率和加快巷道掘进速度。

2 5号煤层下山煤柱回收巷道布置

针对本矿井下山煤柱回收，设计采用留小煤墙沿空掘巷方式。即在采空区靠近煤壁一侧各留设小煤墙，内侧各新掘一条巷道，分别作为运输顺槽和回风顺槽，原下山作为辅助进风巷。

5号煤层下山煤柱宽185m，采空区靠煤壁一侧各留设2m小煤墙，内侧沿煤层底板各掘一条4m×2.5m巷道，作为煤柱回收时的运输顺槽和回风顺槽，顺槽之间煤壁净宽为173m，原5号煤层辅运下山和5号煤层回风下山作为辅助进风巷。5号煤层下山煤柱回收巷道布置见图1。

3 5号煤层大巷煤柱回收方法

国内多数大型煤矿的井田边角煤和大巷煤柱回采过程中，成功的回收方法有综采和旺格维利采煤法。

综采在回收宽度80m以上煤柱时有较大优势，具有工人劳动强度低、回收率高等优点。

旺格维利采煤法适用于边角煤回收，回收率较低。

5号煤层位于二叠系下统山西组第二岩段中部，煤层自然厚度0m ～1.40m，平均0.89m，可采区储量利用厚度0.70m ～1.40m，平均0.88m，煤层结构简单，一般不含夹矸，局部含一层夹矸，夹矸岩性为深灰～黑灰色泥岩或炭质泥岩。顶板岩性为深灰色泥岩或砂质泥岩，底板岩性为砂质泥岩、泥岩或炭质泥岩，基本为全区可采的较稳定煤层。

5号煤层采用刨煤机机械化采煤方法，该方法为目前薄煤层普遍采用的采煤方法。

5号煤层大巷煤柱回收设计考虑采用刨煤机机械化采煤方法。刨煤机割煤工艺:传统的刨煤方式是采用机头、机尾双向切入进刀，刨头每次停止和反向运行时，在减速反向和加速的过程中都会增加生产损失时间，如果回采工作面长度比较短，这种生产损失时间相对就会更突出，为了减少刨煤机端头运行时间，完全可以不采用双切进刀，而采用增加两头刨深的“Z”字形刨煤方式。假设设定机头、机尾双切二次返回点到机头、机尾的刨深值为Z，中间地段刨深上行值设为Y，下行刨深值设为X，那么端头区段的刨深值为Z=X+Y，这样就解决了端头刨煤问题，提高工作面生产效率。

后退式回采，全部垮落法管理顶板。

4 下山煤柱回收率

5号煤层平均厚度0.89m，顺槽沿煤层底板布置，顺槽断面为4m×2.5m。5号煤层下山回收率按下式计算:

其中，C5为5号煤层下山煤柱回采率;Lc为回采工作面长度，173m;Cg为回采工作面回采率，97%;Ls为顺槽宽度，4m;Cs为顺槽回采率，100%;185为5号煤层下山煤柱宽度，m。

5 结语

针对本矿井下山煤柱回收，设计采用留小煤墙沿空掘巷方式，煤柱回收率达到了95%，提高了资源回收率，矿井经济效益显著。