不稳定厚煤层复采技术的实践

徐衍合

（山东能里能彦矿业有限公司，山东 邹城273517）

教学三矿的开拓方式为立井单水平分区式开拓，开采水平为＋40m，煤层倾角小于8°，属于近水平煤层，瓦斯等级为低瓦斯。主要开采的二1煤层厚度为3～15m，平均厚度为6.35m，共有3个采区，采用单体支柱或悬移支架放顶煤开采过程中，由于地质条件与开采技术问题，部分顶煤没有放出，部分区域留有煤底，煤炭采出率低，大量的煤炭遗留在采空区内，造成资源和经济损失。据矿方提供的数据估算，仅11采区遗留下的煤炭就达60多万吨，所以复采煤炭势在必行。

1 11采区复采工作面的布置

11采区位于本矿区东部，北至本矿与建业煤炭有限公司边界保护煤柱，南邻13采区，西至本矿与二矿有限公司边界保护煤柱，东邻16采区。11采区布置2条下山巷道，东轨道巷担任采区辅助运输及采区进风，东皮带巷担任采区煤炭运输及采区回风。

11012 复采工作面位于11011采空区内，东部为采空区，北部为11011采空区，南部为采空区，西部为矿井保护煤柱。

11012 复采工作面上巷（回风巷）从原南北皮带巷与东皮带交叉口处，设计工程量520m，设计方位64°，沿底掘进；下巷（进风巷）开口位置：从12皮带巷与12052上巷交叉口处，设计工程量190m，设计方位244°。上、下巷掘进过程中可根据实际情况调整施工方案，待完工后从上巷开口向北掘进与下巷贯通作为工作面切眼；工作面切眼贯通后从原南北皮带巷向北90m处开口掘进11012下巷。

11012 工作面上巷为工作面进风巷，担任工作面辅助运输，下巷为工作面回风巷，担任工作面主要运输，切巷作为工作面。上、下巷采用矿工钢对棚支护（梯形），矿工钢规格2.2m×2.6m，巷道净宽4.2m，净高2.3m，巷道净断面积7.0m2。切巷采用单体液压支柱配π型钢梁对棚支护（矩形），规格2.2m×2.4m，巷道净宽2.0m，净高2.0m，巷道净断面积4.0m2。

2 合理支护强度的计算

1）采用经验公式计算

本设计参照近水平不稳定厚煤层放顶采煤法研究报告中的支护强度计算，利用最危险状态的近似计算分析来确定工作面每架合理的支护强度：

式中：Pt为工作面合理的支护强度，kN／m2；H为直接顶厚度，m；h为采高，m；s为支护面积，m²；γ为顶板岩石重力密度，t／m3，一般可取2.5t／m3；k为工作面支柱应该支护的上覆岩层厚度与采高之比，一般为4～8，应根据具体情况合理选取。开采煤层较薄、顶板条件好、周期来压不明显时，应选用低倍数，反之则采用高倍数。取系数6。

2）支架有效初撑力确定

式中：Rt为支柱实际支撑能力，kN／根；Kg为工作系数，0.99；Kz为增阻系数，0.95；Kb为不均匀系数，0.9；Kh为采高系数，1.0；Ka为倾角系数，1.0；R为支柱额定工作阻力，300kN。

3）工作面合理的支护密度

式中：N为支柱密度，根／m2。

工作面实际支护密度为5／1.2＝4.2，因4.2＞1.11，故支护密度合理。

4）合理控顶距的选择，最大控顶距3.4m，最小控顶距2.4m。

5）支护设备选择。根据上述有关参数，结合采高等因素，11012工作面选用DW22－300／100单体液压支柱配2.4mπ型钢梁支护。

3 采煤工艺及设备配置

3.1 采煤工艺

该工作面采用走向长壁后退式炮采一次采全高采煤方法。

采煤工艺：爆破落煤→装煤→运煤→工作面支护→采空区处理。

回采工艺流程：打眼→注水→打眼→放炮→移主梁老塘柱（站副梁中柱）→采煤→支护（移主梁）→放顶（移副梁）→放顶煤→移溜子站中柱→交接班→检修。

3.2 工作面采用单体液压支柱配π型钢梁，每棚“两梁五柱”

型号说明：DW22－300／100型外注式单体液压支柱。DW为外注式单体液压支柱；22为支柱最大高度的公称值；300为额定工作阻力，kN；100为油缸内径，mm。

3.3 主要技术参数

标准配置见表1。

表1 主要技术参数

4 工作面顶板控制

4.1 正常工作时期顶板支护方式

根据我矿和邻矿同煤层矿压观测资料，工作面采用DW22－300／100单体液压支柱配2.4mπ型钢梁支护，每棚“两梁五柱”，正常生产时，柱距500mm±50mm，最大控顶距3400mm，最小控顶距2400mm，放顶步距1000mm。

4.2 工作面上、下安全出口

工作面机头采用8对4mπ型钢梁配单体液压支柱进行支护，安全出口长4000mm，行人道宽不小于700mm，高不低于1600mm，最大控顶距5000mm，最小控顶距4000mm；π型钢梁与工字钢交接要实，不实处用木楔背实，摘除机头侧工字钢棚腿。

工作面机尾采用采面相同支架支护。

4.3 超前支护

超前支护前6m范围内采用自动步移端头液压支架，配合采用DW22－300／100单体液压支柱配2.4mπ型钢梁支护走向20m范围内布置，“一梁三柱”双排布置。支柱穿柱鞋并拴齐拴牢防倒链。

5 结语

本文介绍了教学三矿进行复采的技术工艺，包括复采工作面的布置、巷道支护强度的计算、工作面的顶板控制采煤工艺。复采技术及工艺的研究，可在一定程度上提高煤炭资源的回采率，创造直接的经济价值，同时在矿井资源紧张情况下，可进一步延长矿井的服务年限。

〔1〕钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制〔M〕.北京：煤炭工业出版社，1991.

〔2〕金 太，等.缓倾斜厚煤层开采矿山压力与岩层控制〔M〕.徐州：中国矿业大学出版社，2000.

〔3〕张顶立.综放工作面煤岩稳定性研究及控制〔D〕.博士论文.徐州：中国矿业大学，1995.5.