应用沿空留巷采煤技术提高资源回收率

王晓峰

(西山煤电(集团)公司, 山西 太原 030053)

沿空留巷采煤技术是采用一定的技术手段将上一区段(工作面)的顺槽重新支护留给下一个区段(工作面)使用。沿空留巷回收了传统采矿方式中留设的保安煤柱，实现了无煤柱开采，最大限度地提高资源回收率。

1 概 况

屯兰矿是山西省西山煤电(集团)有限责任公司所属的一座现代化大型矿井，地处山西省古交市以南6 km，原设计生产能力400万t/a，核定生产能力500万t/a。

该矿28109工作面地表位于上地里西北，风坪岭村以南，龙王沟以东，盖山厚度约为162～304 m。区内无建筑物，东北部与太岚铁路线相邻。井下位于北一盘区右翼，东北与太岚铁路线保护煤柱相邻，西与北一下组煤回风巷相接，北边为风坪岭村房屋保护煤柱，东南为28107采空区，上部为风坪岭煤矿2#煤采空区。

1.1 煤 层

煤层结构复杂，含1～3层夹矸，煤层倾角2°～4°，平均3°，煤种为焦煤。28109工作面走向长839～855 m，平均847 m，倾向长233 m。煤层厚度1.7～2.65 m，平均厚度2.23 m。

1.2 煤层顶底板

煤层顶底板情况见表1。

表1 煤层顶底板情况一览表

1.3 地质构造

28109工作面整体呈单斜构造，掘进中28109皮带顺槽内揭露正断层1条， 对工作面影响较小。 28109轨道顺槽内揭露1条正断层，对回采影响较小。28109皮带顺槽内揭露E136陷落柱，该陷落柱对回采有一定影响。

1.4 水文地质与防治水措施

该区水文地质条件复杂，全区带压开采，奥灰水静水位标高为890 m，工作面标高为830～864 m，工作面水压约0.26～0.60 MPa，突水系数为0.013 3～0.017 5 MPa/m。

28109工作面上部为风坪岭煤矿2#煤采空区，在28107工作面回采以前已对采空区水进行疏放。经打钻验证(在28109轨道顺槽施工9个放水钻孔，其中5#放水孔出水量为7 m3/h，3个放水孔打入采空区均无出水，其余5个孔打入煤柱)，并分析28107工作面回采情况，上部采空区积水对该工作面回采影响较小。

8#煤层上部有L1、K2及L4 三层灰岩，由于地表离汾河较近，地下水补给充足，3层灰岩及上部砂岩含水丰富，回采后灰岩水、砂岩水将通过顶板裂隙涌入工作面。预计最大涌水量为80 m3/h以上，正常涌水量为20 m3/h。对该工作面回采影响较大。

工作面内有T14钻孔，该钻孔终孔位置在10#煤底板下11 m，封孔资料不详，回采至T14钻孔附近时，需对钻孔充水性进行探测，以确保顺利通过T14钻孔。

1.5 其他情况

28109工作面相对瓦斯涌出量7.42 m3/t ，绝对瓦斯涌出量18 m3/min。煤尘具有爆炸性。煤的自燃倾向性为Ⅱ类自燃煤层。地温、地压均正常。

2 沿空留巷采煤技术措施

2.1 工作面巷道布设

28109工作面按一面三巷进行布置，“Y”型通风系统，在8#煤层中布置皮带、轨道顺槽，在8#煤层底板下20 m左右的9#煤层中布置工作面底抽巷作回风巷，底抽巷从工作面后部与轨道顺槽贯通构成Y型通风系统，3条巷道平行布置。皮带顺槽为机轨合一巷，用于进风及原煤运输，轨道顺槽辅助运料。底抽巷抽采底板瓦斯，兼作回风顺槽。

2.2 采煤方法

采用倾斜长壁后退式一次采全高顶板全部垮落综合机械化采煤方法。

2.3 回采工艺

工作面按照“六采两充”组织施工，每推进2个循环，充填1次。每个采煤班生产3刀，每天生产6刀。

回采工序：割煤→推溜(装、运煤)→移架→充填。

充填工序：运料备料→移架、充填空间维护→机械立模、空间布置→上料充填→冲洗充填泵和管路→充填体凝固→喷浆接顶。

沿空留巷充填材料选用膏体混凝土，其主要成分是：硅酸盐、碎石、砂子、粉煤灰、添加剂及水，每次充填墙体尺寸为：长×宽=2.4 m×2.5 m。

充填设备：BSM1002-E充填泵、ZZHCY15000/20/35型巷旁充填侧模板支架、ZZHCY13400/22/35型巷旁充填后模板支架及YZM1880/26/4型液压支护模板。

2.4 巷道支护

两顺槽超前支护均采用单体液压支柱加铁柱帽进行维护，柱距为1.0 m。

沿空留巷采用充填墙体和单体工字钢进行联合支护。沿空留巷补强支护每隔2 m架设一组对对棚，补强支护长度不小于200 m，随工作面前移从后部回撤棚梁，重新补打于前端。棚梁为4 m长的11#矿用工字钢，对对棚为“一梁三柱”，棚腿为DZ-4200或DZ-3800型单体液压支柱。

3 资源/储量估算

3.1 工作面回采范围布设

1) 沿空留巷采煤的工作面布设。28109工作面回采范围是由28109轨道顺槽、28109皮带顺槽、切眼和停采线圈定而成，见图1，由A、B、F、E 4点圈定。

图1 28109工作面回采范围示意图

2) 一般综采工作面布设，如图1所示，由A、B、C、D 4点圈定，而由C、D、E、F 4点圈定留设的工作面间顺槽煤柱(一般留设宽度为25 m)。

3.2 工作面动用量、采出量和损失量

28109工作面所在8#煤层为稳定煤层，煤层倾角2°～4°，厚度变化不大，产状平缓，故采用水平投影的开采块段法进行资源储量估算，公式如下：

Q=(S×m×d)/1 000

式中：

Q—工作面块段的资源储量，kt，不保留小数；

S—块段的水平投影面积，m2；

m—块段的煤层平均厚度，m；

d—煤层的平均视密度，t/m3。

工作面动用储量表见表2。

表2 工作面动用储量表

但是，28109工作面在实际回采过程中，丢底煤厚度为0.02 m，落煤损失系数为0.025 t/m2，工作面采出量、损失量见表3。

表3工作面动用量、采出量、损失量汇总表

由表3可知，沿空留巷采煤技术与一般综采技术，除工作面回采面积不同外，参与资源储量估算的其他指标均一致。因此，工作面回采率=(工作面采出量/工作面动用储量)×100%，求得工作面平均回采率均为98.3%。

3.3 采区动用量、采出量和损失量

沿空留巷采煤技术与一般综采技术的最大区别在于是否留设工作面之间的区段煤柱(即：顺槽煤柱)，其动用量、采出量和损失量见表4。

表4采区动用量、采出量、损失量汇总表

由表4可知，28109工作面采用沿空留巷采煤技术回采，采区动用储量为574 kt，则采区采出量为528 kt，采区损失量为46 kt，采区回采率为92%。采用一般综采技术回采，采区动用储量574 kt，采区采出量为474 kt，采区损失量为100 kt，采区回采率为82.6%。

比较两种采煤技术，在采区动用储量相同的情况下，沿空留巷采煤技术的采区采出量均大于一般综采的采出量，而沿空留巷采煤技术的采区损失量远小于一般综采的损失量。沿空留巷的采区回采率较一般综采的采区回采率提高了近10%。

4 结束语

通过对沿空留巷采煤技术与一般综采技术从工作面的布设、工作面动用量、采出量、损失量、回采率等方面进行了分析对比，得出沿空留巷采煤技术较一般综采技术, 减少巷道掘进进尺，缓解接续紧张， 减少掘进队组个数，节约大量掘进费用。 又去掉了工作面间区段煤柱(顺槽煤柱)，实现了无煤柱开采，最大限度地提高了资源回收率，延长了矿井服务年限。

参 考 文 献

[1]中国煤田地质总局.DZ/T 0215-2002 煤、泥炭地质勘查规范[S].北京：地质出版社，2002：7-11.

[2]袁树来.沿空留巷开采技术[M].北京:煤炭工业出版社，2013：18-20.