煤柱工作面回采关键技术问题浅析

杨义　李华冲

摘要：煤炭开采企业面临生产系统庞大，但可开采的煤炭储量却很少的困境，因此，多数企业都从煤炭资源回收角度考虑对其进行回采，主要方法是重新对煤柱工作面进行布置和回采。文章在总结阐释煤柱工作面回采特征、煤柱工作面回采矿压特征、围岩控制及空巷加固方法的基础上，探析了煤柱工作面回采的关键技术与压架预防措施，并探索性地提出了改进措施与建议。

关键词：煤柱工作面；回采关键技术；压架预防；煤炭开采企业；矿压特征；围岩控制 文献标识码：A

中图分类号：TD822 文章编号：1009-2374（2015）01-0155-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0078

煤炭开采企业经过多年的发展基本都要面临一个问题，就是生产系统非常庞大，但可开采的煤炭储量却很少的困境。因此，多数企业都从煤炭资源回收角度考虑对其进行回采，主要目的之一就是为了提高煤炭矿井的资源利用效率，试图更大幅度地延长矿井使用年限；主要方法是重新对煤柱工作面进行布置和回采。实践证明，该种方法对进一步提高煤炭矿井利用率、煤炭储量有限情况下提高煤炭产量发挥了重要作用。为保证煤柱工作面回采的安全，笔者就煤柱工作面回采过程的关键技术作简要的总结与探讨。

1 煤柱工作面回采特征及生产作业组织

1.1 煤柱工作面回采生产特征

煤炭工作面回采不同于首次开采，主要区别在于回采的工作面切眼较短，因此多采用中部斜切进刀技术回采，先后往返一个来回割煤一刀完成一个循环。煤炭工作面回采过程中的前半部分割煤与后半部分放煤是分开进行的，满足一刀一放要求，并且回采过程中工作面人员作业的相互干扰大大减少。回采过程中的循环次数要多于首次开采，一个圆班推进可以达到十二刀，最高时还可以达到十六刀。

1.2 煤柱工作面回采生产组织

首先，检查煤柱工作面通风系统情况，检查改进通风系统，想方设法加大工作面的通风量；其次，检查煤柱工作面空巷的漏风情况，尽量减少工作面空巷的漏风量，旨在满足煤柱工作面回采过程中的风量需要。

1.3 煤柱工作面回采生产保证措施

煤柱工作面开采多使用转载机，其桥身可利用长度一般为10.5米，简言之，就是一天缩一次皮带机尾只能满足十三个正规循环连续推进，而煤工作面正常回采可以达到十二个循环，最高可以达到十六个循环之多。因此，为了更好地满足煤柱工作面回采生产需要，需要采取以下措施来保证生产的正常进行：第一，交叉作业方式生产；即生产作业与检修作业相互交叉进行，间隔约两个小时，在完成两个生产循环进尺后由检修班进行一次的缩皮带作业。第二，在回采割煤过程中最好机头甩刀、机尾临时多进刀二者同时进行。

2 煤柱工作面回采矿压特征、围岩控制及空巷的加固

2.1 煤柱工作面矿压呈现特征

如前所述，煤柱工作面回采具有切眼短、割煤推进速度快等特征。结合笔者多年的煤柱工作面回采现场矿压观察、实测经验，对于煤柱工作面基本顶断裂的发生较矿压要滞后一些，煤柱工作面矿压具有以下显著特点：（1）周期来压步距比较长；（2）来压强度比较大，动载系数比较高；（3）来压时中部矿压呈现较为剧烈等。同时，在回采作业过空巷期间，平行空巷群对基本顶的破坏影响较大，其可能改变破断步距，导致基本顶超前工作面数米提前发生断裂。

2.2 煤柱工作面回采围岩控制

煤柱工作面回采过程中过空巷情况较多，是开采难点，需要进行控制；依据空巷揭露时工作面和空巷围岩结构的特征，空巷上方的基本顶可以概括为两种状态：一种为悬臂梁状态，另一种为砌体梁状态。如果空巷上方的基本顶处于悬臂梁状态，那么煤柱及工作面支架的载荷并不是很大，基本处于安全负荷要求范围内，支护状况较好。但是伴随工作面回采的进行，空巷上方基本顶会沿着空巷外帮发生断裂或者发生局部回转。依据基本顶断裂、回转情况不同可能发生两种变形，分别为限定变形和给定变形。两种变形情况下的矿压变化不尽相同，限定变形下，煤柱自重和工作面上覆载荷基本都被传递到深部煤体上，破断基本顶岩块在夹持作用下发生回转的可能性较小或者发生的回转量较小，这种情况下的煤柱工作面矿压一般不会剧烈的呈现；给定变形下，煤柱砌体梁和上覆载荷基本都作用在煤柱和工作面支架上，这就会导致煤柱工作面矿压剧烈呈现，该种情况下工作面过空巷会很困难。

2.3 煤柱工作面回采空巷的加固

煤柱工作面回采过程中遇到最多，也是最难开采的就是“空巷”，为保证生产安全需要提前对其进行加固，并清除空巷内的杂物。就加固方法可以分为三种：第一种，使用全锚网支护方式进行加固，即在空巷内原工字钢棚支护基础上，在空巷交岔点处加打锚索来提高支护强度。第二种，使用打木垛、构建十字型砌块墙垛方式进行加固，即在空巷内部打木垛、构建十字型砌块墙垛对空巷进行加固，并根据现场实际情况确定是否打设连锁木垛。第三种，注高水材料充填加固方式进行加固，主要针对空巷中的局部顶板冒落点，利用高水材料充填进行加固。

3 煤柱工作面回采关键技术与压架预防措施

3.1 煤柱工作面回采关键技术

（1）工作面连续调斜过平行空巷群。在机头正式揭露空巷后，采用机尾甩刀、机头多进刀方式，加快工作面回采前部支架的推进，带动工作面后半部支架快速通过空巷，直到排头架顶至空巷煤壁。在一次完成过平行空巷后，要及时对工作面进行调整，为回采下一条平行空巷做好准备；（2）使用超前拉架的方式顶彻煤墙，并对高顶区及时上料绞顶；（3）回采过空巷期间要保证支架立柱的光洁度，要不少于500毫米；（4）及时检测工作面支架初撑力，保证其达标，旨在保持良好的支架受力；（5）在距离空巷10米左右时要注意适当减少放煤量，在距离空巷5米时放煤作业应该停止；（6）提前进行工作面机电设备的检修，保证作业正式开始前设备的工作状态完好；（7）为保证采矿工人人身安全，支架前柱应该挂设安全防护网，旨在防止有铁器甩出。

3.2 煤柱工作面回采压架预防措施

在工作面过平行空巷群时，伴随控顶距的加大，顶板压力也会不断增大，这时很容易发生压架事故，有必要采用专门的压架预防措施：（1）实时监测工作面矿压变化，并进行数据分析，及时发出来压预报，以便采取措施预防；（2）来压期间及时进行局部的快速推进，在保证采高前提下在支架压下前要完成支架的推进；（3）对于落架收缩加长段，有必要进行隔架处理，要求要及时打设临时单体柱，旨在防止顶板突然剧烈下沉。

4 煤柱工作面回采技术改进与提高

（1）加固空巷时空巷的两帮目前采用最多是高强度螺纹钢锚杆，回采过程中可能会出现其损坏设备、影响正常生产的情况，同时也不利于工作面快速推进，强烈建议使用高强度的玻璃钢锚杆；（2）一般情况下，初次来压对工作面的影响是最大的，在生产过程中可以考虑采用深孔爆破切顶的方法控制基本顶初次来压步距，可以有效减小来压对工作面产生的不利影响。

5 结语

煤柱工作面回采与正常的煤炭矿井开采不同，其有自己的生产特征，需要在充分了解煤柱工作面巷道矿压变化、对煤柱工作面进行必要围岩控制及采取科学的压架预防措施的基础上，科学运用相关回采技术，从而保证煤矿企业的安全正常生产。本文所探讨的煤柱工作面回采关键技术及其改进，为今后条件相似的煤柱工作面回采提供了科学、有效的工艺技术和安全管理方法，具有较高的应用推广价值。

参考文献

[1] 张军，李振，宿元强.煤柱工作面高效回采工艺技术研究[J].煤矿现代化，2014，（3）.

[2] 陈相鹏.复杂条件下煤柱工作面回采工艺研究[J].内蒙古煤炭经济，2014，（4）.

[3] 张永才，马壮，张晓磊，于跃峰.深井遗留煤柱工作面回采冲击矿压防治[J].现代矿业，2013，（10）.

作者简介：杨义（1984—），肥城矿业集团曹庄煤矿助理采矿工程师，研究方向：井下煤炭开采和巷道支护；李华冲（1986—），肥城矿业集团曹庄煤矿助理测绘工程师，研究方向：煤矿地质测量。

（责任编辑：蒋建华）endprint