天安煤业一矿残煤资源复采技术研究

李清华

（平顶山天安煤业股份公司一矿，河南 平顶山467000）

煤炭是不可再生能源，是我国重要的基础能源和工业原料，在一次能源结构中，将长期作为主要能源。由于受各种因素制约，煤炭资源回采率一直很低。近几年，我国煤炭产量迭创新高，随着大强度的煤炭开采，煤炭保有储量越来越少；特别是早期建设的矿井，矿井剩余储量日益减少。如何提高资源回收率，对煤矿残煤资源进行复采，是衰老矿井面临的严峻问题。

该矿经过50多年的开采，矿井一、二水平正规回采已经结束。一、二水平正规回采结束后，残煤资源复采技术研究提上议事日程，成为矿井稳产的关键。矿井从2005年开始加大残煤资源复采技术研究，从采区设计到工作面布置、巷道支护方式、回采工艺等各个环节入手，以安全生产、提高效益为主要目标，探索、研究符合矿井生产实际的开采方法和途径，着力解决残煤采区资源回采问题，取得了较好的效果。

1 方案

1.1 优化残采区采区设计

针对煤矿残煤资源开采，需要从地质构造、残余煤炭状况、煤层赋存条件及自然发火期、先前开采巷道布置等多种因素优化残采区采区设计。

1.2 优化采煤工作面设计，确定合理的采煤工艺

根据生产布局、巷道压力、采场支护方式、顶板支护等情况，选择合理、灵活多变的开采方式、方法。

按照“宜炮则炮、宜综则综”的原则，合理确定回采工艺。对煤层厚度不稳定，地质构造较为复杂，块段不规则的区段宜采用炮采工艺；在煤层厚度较为稳定、储量块段稍大、块段比较规则的区段宜采用综合机械化回采方法。结合回采工艺的不同，确立合理的巷道支护方式及工作面配套设备。炮采工作面宜选择悬移支架进行支护，取代不太稳定的单体液压支柱，进一步提高工作面初撑力，减轻工人劳动强度，提高安全程度；综采工作面则根据煤层赋存、矿山压力、瓦斯等情况选用初撑力较大、适合复杂条件回采的配套设备。

2 措施

残采区掘进及回采过程中，受地质构造、老巷、老空水、瓦斯等影响较大，必须加强管理，确保安全生产

2.1 掘进期间采取的措施

（1）防治水措施。在工作面风、机巷掘进时，根据探放水设计要求进行超前钻探，超前钻探钻眼深度不小于200 m，每次钻探可掘进距离为170m，保持不小于30m的超前距离，以掌握工作面推进前方存在的老巷中水文和瓦斯情况，做到底清数明，提前采取必要的应对措施。

在探明老巷位置后出现涌出水时，必须停止工作面所有作业，撤出人员，测量出水量，掏挖临时水仓，及时安设潜水泵利用先前铺设好的排水管路排水。排水过程中，要根据涌水量和排水情况适当增加放水眼，直至排出所有涌水后方可恢复工作面正常生产作业。在掘进至老巷前，要每天进行钻探，对工作面渗水情况进行严密观察，一旦出现异常情况，必须停止作业进行排除。

（2）帮顶控制措施。过老巷时，应区别老巷与掘进工作面的空间位置关系，分清是垂直还是平行。采用π型长钢梁前探配合木横梁超前托住顶板，再视工作面具体情况找到实底，及时安设柱腿，缩小棚间距，并在棚架顶梁下加打中柱。

对于老巷内煤与矸石已冒落严实的地段，可采用预穿钢钎的方法以控制顶板，必须在确保有效供风及瓦斯等有害气体浓度均在煤矿安全规程允许范围内时方能进行隐患处理、支设临时支护等工序，人员只有在可靠支护下方能进行后续处理工作，严禁人员进入无支护段进行施工作业。遵循自上而下、从外向内、由近及远的施工程序。当掘进至老巷5m时，应加强掘进巷道内的临时、永久性的支护，并及时利用探孔释放瓦斯。

2.2 回采期间采取的措施

（1）防治水及防瓦斯措施。在工作面回采过程中，为能够提前预测推进前方存在的残采老巷，必须加强超前钻探，探明老巷内积水和瓦斯等有毒有害气体的具体情况，先探后采，探眼深度不小于20m，保持超前距离不小于10 m，并作好记录。在工作面通过老巷后应再推进1～2个循环，仍需严格执行超前钻探制度。

（2）帮顶控制措施。在工作面综合机械化回采初期，若遇到较大面积的老巷，在采煤机割煤时，首先要逐渐取掉原切眼背帮支护后再割煤，每次取掉背帮支护的距离不大于10m，采煤机割煤10m后停机闭锁机组及工作面运输机，然后撤除前方10m的背帮支护再割煤，如此循序渐进。若煤层顶帮松散，即使采取了超前移架并伸出前插板的方法，上部煤层也多数从支架顶梁前端冒落下来，导致支架顶梁端面出现空顶现象，部分地段支架顶梁上面至冒落后的顶板之间的空间达到2m、3m以上甚至更高，且其间存在大量的悬煤、悬矸，严重影响生产，则必须采取架设木跺、穿工字钢、原木等方法及时进行支护。

（3）采高控制措施。工作面煤体中因残采老巷的存在，局部地段产生底鼓现象，在工作面推进过程中，根据生产需要，采煤机在此地段运行时，必须对割煤高度进行调整，同时考虑在顶板铺设金属网，在该段前后备足单体液压支柱、坑木、大板等支护材料，有效地控制顶板。在工作面其它煤壁破碎地段，配合穿设钢钎措施的实施，节约工作面的维护时间，提高工作面推进速度。为减小矸石对采煤机截齿的损伤，需对部分矸石较硬的地段进行松动爆破，爆破作业时要对周边支架及管路等设备设施进行有效的保护。考虑到煤炭的销售效益，也要最大限度地控制采出矸石的含量，因此，在工作面割煤过程中要根据不同地段的具体条件来确定适当的采高，做到开采便利和经济效益的最佳结合。

3 效果

平煤股份一矿通过进一步优化采区设计，合理布置采煤工作面，选择适合矿井生产的回采工艺，取得了较好的生产效果。在一水平残采区戊80－F17020工作面采用悬移支架放顶煤回采工艺，实现了平均月产35.1kt的水平，在戊80－17113工作面采用综合机械化回采工艺，实现了薄煤层（戊组第三分层）月产62kt的水平，确保了安全生产，稳定了矿井产量，走出了一条残采采区高效集约化生产之路。