边角煤柱的回采工艺与技术管理

赵书远　张朋　鲁连喜

【摘 要】本文以铁煤集团晓南矿W2708工作面的开采实践为依据，论述了通过布置成不规则工作面，结合边采边加支架等特殊施工工艺对边角煤柱等难采煤层进行回采，通过合理的技术手段和安全管理，取得了良好的经济效益，为今后相似条件的煤层安全高效回采总结出了宝贵经验。

【关键词】边角煤柱回收；不规则工作面；边采边加支架；顶板管理

1.工作面地质概况及设备布置

工作面地质概况。

晓南矿W2708工作面位于西二采区三期工程东北部。南为W2706回风中巷，北为W2703采空区，东部为F23-4号断层，西部为W2-706、W2705采空区，上部为W2406探煤道。工作面总体为一单斜构造，煤层走向174°～200°，倾向264°～290°，倾角5°～8°；工作面南部有火成岩侵入，侵入以岩墙主，宽度5-35m；工作面内无断裂构造发育。

工作面回采煤层为上含煤段7-2#煤层，煤层厚度3.25～4.62m，平均厚度3.99m。工作面煤层顶板由伪顶、直接顶及基本顶组成。伪顶由泥岩、炭质泥岩及薄煤层组成，厚度0.30～0.65m，平均0.48m。直接顶由泥岩、炭质泥岩、7-1#煤层及细砂岩组成，厚度5.30～6.55m。基本顶一般0～14m，由西向东变薄至尖灭。7-2#煤层上部为4-2#煤层，层间距一般9-11m，东部薄西部厚。煤层底板：7-2#煤层下部8#煤层，层间距平均为11m。8#煤层下部9#煤层，层间距平均为18m。

2.回采工艺技术管理

2.1巷道布置及支护形式

W2708工作面设计时充分考虑了火成岩侵入、临近采空区等多方面影响，设计方案如下：运顺利用原采区皮带中巷可以减少巷道掘进量，减少皮带安装工程量，回顺均沿火成岩墙体布置，受火成岩影响，呈不规则布置，最大限度回收采区边角煤柱，如图1 所示。

工作面内采用ZZ6400/24/47型和ZZ4000/17/35G型液压支架支护顶板，ZZ6400/24/47型液压支架最大控顶距为5475mm，最小控顶距为4675mm；ZZ4000/17/35G型液压支架最大控顶距为4770mm，最小控顶距为3970mm。两种支架控顶距不同，ZZ4000/17/35型支架严格要求超前移架，减少空顶距离。运顺、回顺均采用锚杆金属网联合支护，斜回顺采用36U拱形棚补强支护。回采后期，进入斜回顺前，阶段提前回掉拱形棚，利用梯形棚替代拱形棚。两顺超前支护均采用双排单体点柱和铰接梁构成的一梁两柱支护形式，超前支护距离不少于20m，运顺柱距为0.6m，排距为2.8m；回顺柱距为0.6m，排距为1.6m，单体支柱达到初撑力，顶板破碎处补打单体点柱或备棚加强支护。进入斜回顺阶段后采用液压支架、双排单体铰接梁（柱距为0.6m，排距为1.6m）、圆木棚（规格：梁长4m，3.5m单体腿）相互配合的联合支护形式，超前支护内液压支架必须升紧达到初撑力，接顶严密，距离后三角点30m内的支架都调到巷道中间，无液压支架部分在巷道中间打一排单体点柱。

2.2采煤方法及设备布置

W2708工作面采用倾斜长壁后退式全部垮落法控制顶板综合机械化采煤方法，采用端部斜切进刀，双向割煤，往返一次进两刀的割煤方式；采用MG400/985-WD型采煤机落煤，滚筒截深800mm；采用ZZ6400/24/47型和ZZ4000/17/35G型液压支架支护顶板；采煤机螺旋滚筒配合SGZ-880/800型刮板输送机铲煤板装煤，采用SGZ-880/800型刮板输送机及运顺布置的SZZ-800/315型转载机和SDJ-150型胶带输送机运煤。

3.特殊工艺的技术管理

3.1切眼的对接

3.1.1二切眼的对接

工作面二切眼与回顺基本成垂直状态，长度为57m，切眼内38组液压支架已预先安设完毕，当工作面推至对接位置后，将输送机机尾变线槽与工作面正常中部槽在连接处断开，经过计算利用2个拉力为60T的液压缸分别固定在输送机机尾上、下帮，将输送机机尾架、电机、减速机等分步拖至新切眼指定位置，然后依次铺设输送机中部槽及附属装置、对接机尾、铺设输送机链、上刮板、将液压支架推拉千斤顶与输送机连接起来、最后紧输送机链。与使用回柱绞车分解后托运相比，减少了电机、减速机、机尾架与变线槽分解、调运的环节，不仅施工工艺简单，而且节省了大量的人力、物力，并有利于安全生产。

3.1.2斜回顺的对接

斜回顺与工作面成115°夹角，长度198m，切眼内预先安设51组液压支架，支架的摆设方向与工作面的液压支架的方向一致，随着工作面的推进工作面逐渐加长，需边采边加液压支架。为尽量一次性多加液压支架，减少对接次数，当输送机推到位后，在机尾靠工作面一侧煤壁开帮扩大断面，以保证采煤机尽量割透煤壁，并充分利用巷道内的钻场或硐室，每次加完中部槽以后合理确定工作面推进量，使一次性对接液压支架数量达到最大值，当输送机机尾推至极限位置后，用与其它切眼同样的办法进行对接施工。

斜切眼的对接与其它切眼的对接最大的难点在于，斜切眼内液压支架与原工作面液压支架对接时需用单体支柱和回柱绞车进行调整，以保证与工作面液压支架对接的严密、紧凑，给施工的安全管理增加了难度。由于对接时频繁调整液压支架，对后三角点顶板的维护十分不利，根据实际情况，采用在后三角点背迈步抬棚的办法，对后三角点区域顶板进行有效控制，并采取对接的液压支架较对接的中部槽最多缺一组的办法，尽量减少斜切眼与工作面交叉处三角区域的无支撑空间。

3.2渡火成岩的安全管理

本工作面相邻区域多处实见火成岩岩墙，煤层有不同程度的变质现象，严重处已成天然焦。工作面在回采过程中在一回顺将遇火成岩墙，岩墙局部向本工作面内发育，火成岩向工作面延伸最大距离为9.3m，影响长度40m，渡火成岩期间，工作面严格按照措施施工，重点加强影响区域的顶板管理和煤质管理，采取擦顶移架和超前移架的方式加强顶板维护，并利用好矸石仓对影响区域矸石进行分运。由于火成岩坚硬难破，必须采取防震动炮措施处理，对上帮作业和打眼放炮作业都必须安排现场跟班重点管理，并取得了良好效果。

3.3渡旧巷的安全管理

对边角保护煤柱的回收，多数都将面临着回采渡旧巷的问题，W2708工作面推进将渡过跨层旧巷原W2404工作面回顺。

在渡旧巷期间重点采取如下措施：

（1）接近旧巷前，严格按地质科给定地质预报掌握好推进度，掌握好旧巷在工作面对应位置。工作面在推进距旧巷5m时，工作面所有支架必须要遍遍超前拉架，对顶板进行有效维护，严格控制端面距，防止片帮、漏顶。

（2）渡旧巷期间通过对支架上YZ-60型圆图自记仪分析、掌握渡旧巷期间的矿压显现规律，以便及时采取相应措施。两顺超前支护要加强支护强度，加大支护密度。

（3）加强液压系统的检修，保证工作面所有液压支架都有效支撑顶板。加强机电设备的检修和维护，加快工作面的推进速度，防止因突然停采造成压力集中，诱发顶板事故。

（4）调整好工作面与旧巷的角度关系，尽量采取小面积、逐渐揭露旧巷，对旧巷对应工作面区域内的顶板加强维护。揭露后在对应区域内背木垛接顶，要求支架必须达到初撑力。

4.结语

W2708工作面利用合理设计成不规则工作面实现了保护煤柱在复杂地质条件下的安全、高效生产，一些特殊施工工艺得到成功应用，为今后类似工作面的开采积累了宝贵经验。W2708工作面共多回收煤炭资源18万吨，创造了巨大的经济效益。随着矿井的开采，每个矿井都将面临着保护煤柱、采区或矿井边界、地质构造带的边缘煤炭资源的回收问题，研究和探索特殊地质构造的保护煤柱的采煤工艺和技术管理，并有针对性的制定相关措施，对提高资源的回收率，延长矿井的服务年限具有重要意义。 [科]