白家庄矿应用放顶煤技术成功回收滞留煤量

王晓峰

（西山煤电集团公司，山西 太原 030053）

·技术经验·

白家庄矿应用放顶煤技术成功回收滞留煤量

王晓峰

（西山煤电集团公司，山西 太原 030053）

通过对西山煤电集团白家庄矿39703工作面的现状及水文地质条件的分析，应用放顶煤开采技术，提出了“采9放8”的施工方案，对9#煤层上覆8#煤下分层煤量和8#煤层残留煤柱煤量进行了回收，不仅提高了煤炭的回收率，创造了较大的经济效益，可为同类煤矿提供借鉴。

放顶煤技术；滞留煤量；回收；经济效益

西山煤电集团公司白家庄矿是一座开采近80年的老矿井，煤炭资源日益匮乏，如何最大限度地回收煤炭资源，提高资源回收率，延长矿井服务年限，成为白家庄矿目前亟需解决的问题。经过调研、分析与论证，针对白家庄矿开采现状，结合我国综采放顶煤开采的成功经验，提出了在南坑七盘区开采9#煤回收上覆遗弃8#煤资源的设想。目前“采9放8”方案的可行性在开采实践中已得到了证实，最大限度地回收了滞留煤量，创造了经济效益。下面以白家庄矿39703工作面为例，介绍应用放顶煤技术成功地进行回收滞留煤量。

1 39703工作面位置

白家庄矿位于山西省太原市以西15 km处，地处西山煤田东南边缘，井田面积16．147 9 km2。39703工作面位于白家庄矿南坑1001水平七盘区西翼，其西北部为165 m×95 m的陷落柱，北部为39705工作面采空区，东部为大巷保护煤柱，南部与晋源区石柜子矿、赵家山矿（已封闭）相邻，西部为39522工作面采空区。39703工作面正巷长515 m，副巷长472 m，切眼长110 m。工作面位置示意图见图1。

图1 39703工作面位置示意图

2 39703工作面煤层赋存现状

9#煤层厚度总体呈东、西部厚（见图1，补10钻孔9#煤厚度为3．51 m，生3钻孔9#煤厚度为2．94 m），中部较薄（巷道见煤钻孔厚度为2．30 m）。39703工作面9#煤层厚2．30～3．51 m，平均2．90 m，煤层结构简单，倾角平均5°左右。

39703工作面上覆8#煤层，为中厚-厚煤层，平均厚度约4．15 m，由于受当时开采技术条件限制，8#煤层进行分层开采时，只采出了上分层煤量，下分层煤量未采出。8#、9#煤层的层间距为1 m左右，为近距离煤层。

3 地质及水文地质条件

已采38703上分层工作面揭露11条正断层，落差大致为0．4～3．0 m，其中，有5条断层对下分层和9#煤层的开采有一定影响。

39703工作面回采前，已对七盘区上组煤轨道上山、集中皮带巷的防水密闭内积水情况进行了调查与研究。分析认为：39703工作面上部上组煤采空区内无影响采掘的积水。另外，工作面中组煤6#煤层未采，因此，无需探放上部上组煤层采空积水。39703工作面上覆8#煤采空区与晋源区赵家山矿连通，经调查，小窑破坏区内无影响采掘的老空积水。可见，39703工作面水文地质条件简单，工作面正常涌水量6 m3／h，最大涌水量24 m3／h。

9#煤层有自燃发火倾向性，属Ⅲ类不易自燃煤层；邻近上覆8#煤层属Ⅱ类自燃煤层。瓦斯绝对涌出量2．09 m3／min，相对涌出量1．57 m3／t，属低瓦斯矿井。

4 轻型放顶煤适宜条件

4．1 煤层厚度

一般为5～12 m为佳，过小易超前冒顶，过大破坏不充分，放顶不完全。

39703 工作面煤层平均厚度为2．9 m，其上覆38703工作面下分层煤层平均厚度为2．2 m，平均厚度＞5 m，煤层厚度适宜。

4．2 煤层的可放性

煤质松软，层理节理发育。经38703工作面揭露，39703工作面内共有11条断层，断层较发育，利于放顶。

4．3 煤层倾角

倾角不宜太大，缓倾斜煤层中一般＜15°，太大则影响支架的稳定性，而本煤层的倾角平均为5°左右。

4．4 煤层结构

过厚过硬的夹矸影响顶煤放落，单层夹矸厚度＞0．5m或f＞3要采取措施，顶煤中的夹矸总厚度不宜＞顶煤厚度的10%～15%。而本煤层较特殊，8#、9#煤层间夹有1 m左右的页岩、砂岩，8#下分层煤层上为8#煤层上分层的采空区，利于放顶。

4．5 顶板条件

顶板岩性最理想的条件是基本顶Ⅰ、Ⅱ级且有一定厚度，采空区不悬顶，冒落后松散体基本充满采空区。39703工作面上覆煤层8#煤上分层已采且揭露大小断层11条，加之8#、9#煤层间距仅为1 m左右的页岩、砂岩，利于放顶。

综上所述，白家庄矿39703工作面适宜采用放顶煤开采技术，以便回收其上覆8#煤层的下分层煤层。

5 工作面工艺流程

当工作面长度＜80 m时，顶煤不能充分破碎，放煤难，一般工作面的长度为150 m。据8#、9#煤层实际赋存现状，39703工作面倾向长为101 m，走向长度455 m（平均长度）。

采用单一走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤法，采用一采一放的工艺流程：割煤→伸缩梁→移架→推前部刮板输送机→放顶煤→拉后部刮板输送机。

6 运用放顶煤技术回收煤炭资源

6．1 39703工作面采出煤量

39703 工作面采出的资源储量是由39703正、付巷内侧、切眼内侧以及停采线所围区域内（由1、2、3、和4四个拐点圈定）采出，见图2。

图2 39703工作面回采范围示意图

工作面回采时的倾向长101 m，走向长455 m，平均煤层厚度2．90 m，平均密度1．34 t／m3。采用计算公式：

式中：

Q—工作面采出资源储量，t；

S—工作面水平投影面积，m2；

H—工作面平均煤厚，m；

D—煤层平均容重，t／m3。

经计算，得：39703工作面9#煤层采出的资源储量估算共计约178×103t。

但在实际采掘过程中，由于受本煤层所揭露断层等影响，损失资源储量6×103t，实际采出煤量172× 103t，工作面回收率为96．6%，其回收率达国家标准（中厚煤层的工作面回收率为95%）。

6．2 39703工作面上覆煤层8#煤放出煤量

6．2．1 8#煤上分层煤层采掘情况

8#煤上分层煤层回采时，因断层影响，重新开切眼进行了回采，共揭露断层11条，对下分层及9#煤层回采影响较大的断层有5条，见图3。

6．2．2 8#煤下分层放出煤量情况

8#煤下分层放出煤量范围见图3（各端头分别预留10 m不放顶，这与放顶煤采煤工艺有关）。8#煤下分层共回收两个块段：第一块段倾向长101 m，走向长251 m；第二块段倾向长101 m，走向长120 m。8#煤下分层平均厚度2．2 m，平均密度1．38 t／m3。由式（1）计算得：第一块段估算资源储量78×103t，第二块段估算资源储量38×103t，共计116×103t。

在运用放顶煤技术回收过程中，由于受断层等影响，损失资源储量10×103t，实际8#煤下分层放出煤量106×103t。

图3 39703工作面上覆8#煤放出煤量范围示意图

7 经济效益

白家庄矿9#煤层39703工作面在回采结束后，其上覆8#煤下分层共放出煤量106×103t，创造利润约2 500万元。目前，放顶煤技术不仅用于回收9#煤上覆8#煤下分层煤量，而且用于9#煤上覆8#煤残留煤柱的回收。放顶煤技术的成功实施不仅提高了白家庄矿煤炭回收率，创造了较大的经济效益，同时也为近距离煤层放顶煤技术积累了实践经验。目前，除白家庄矿外，近距离煤层放顶技术—“采9放8”在西山煤电集团官地矿也得到了推广运用。

［1］ 杨振复，罗恩波．放顶煤开采技术与放顶煤液压支架［M］．北京：煤炭工业出版社，1995：30-100．

Application of Caving Technology to Recycle Stranded Coal in Baijiazhuang Coal M ine

W ang Xiao-Feng

Analyzes the current situation and hydrogeological conditions of Baijiazhuang coal39703 working face in Xishan coal electricity group，applies caving technology puts forward the construction scheme ofminging NO．9 coal seam and collecting No．8 coal seam，recycles the coal that the lower slice of No．8 which covers the No．9 coal and No．8 residual coal．Not only improved the coal recovery rate and economic benefits，but also provided a reference for similarmines．

Caving technology；Stranded coal；Recycle；Economic benefit

TD823．4+9

B

1672-0652（2013）12-0040-03

2013-10-14

王晓峰（1973—），男，山西武乡人，1998年毕业于太原理工大学，工程师，主要从事工程技术管理工作（E-mail）Xswxf1106＠sina．com